地鐵深基坑施工圍護結構分析

郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵深基坑施工圍護結構分析

郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵深基坑一般在人口密集、構筑物較多的市區(qū)，對基坑安全要求嚴格，深基坑具有很強的區(qū)域性，同一城市不同區(qū)域也有差異?；庸こ痰闹ёo體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜，根據(jù)本地情況進行，外地的經(jīng)驗可以借鑒，但不能簡單搬用。本文分析了不同圍護結構的特點，以鉆孔灌注樁為例，分析了樁體的傾斜對基坑的影響。

深基坑；圍護結構；鉆孔灌注樁；傾斜量

1 、圍護結構的形式

隨著基坑的不斷變深，變大，深基坑圍護工程的風險性也在增加。而基坑工程涉及土力學、流變學、結構力學、鋼筋混凝土、鋼結構等多門學科，且實踐性較強，基坑工程的設計與施工兩者緊密相連。因此要正確地進行基坑圍護結構的設計與施工，保證圍護結構在施工中的安全及鄰近建筑物和地下管線的安全[1]。

1、鋼板樁墻。成品制作，可反復使用，施工簡單，但施工有噪聲。剛度小，變形大，與多道支撐結合，適用于水深4m以上，河床覆蓋層較厚的砂類土、碎石土和半干性黏土以及風化巖層等，在軟弱土層中也可采用。在鋼板樁新的時候止水性尚好，如有漏水現(xiàn)象，需增加防水措施。

2、SMW工法。SMW工法也叫柱列式土壤水泥墻工法，即利用多軸型長螺旋鉆孔機在土壤中鉆孔，達到預定深度后，邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合不同工程連續(xù)墻的水泥漿，將其與原土壤進行攪拌，在原位置建成一段土壤水泥墻。SMW工法對周邊環(huán)境小，占用場地僅為其他施工方法的60%~80%，有利于保護周邊的建筑、道路及空中、地下管線。成柱質量可靠，連續(xù)施工防水效果好，工程造價低，施工速度快[2]。

3、地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻是區(qū)別于傳統(tǒng)施工方法的一種較為先進的地下工程結構形式和施工工藝。它是在地面上用特殊的挖槽設備，沿著深基坑開挖工程的周邊，在泥漿護臂的情況下，開挖一條狹長的深槽，在槽內放置鋼筋籠并澆灌水下混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段。然后將若干墻段連接成整體，形成一條連續(xù)的地下墻體。它能在建筑物、構筑物密集地區(qū)施工，對鄰近建筑物和地下管線的影響較小。施工時振動小、噪聲低，有利于城市建設環(huán)境中的環(huán)境保護。剛度大，開挖深度大，可適用于所有地層，強度大、變位小，隔水性好，同時可兼做主體結構的一部分。適用于各種地質條件，特別是砂卵石地層，但造價高、對廢漿液難于處理。

4、鉆孔灌注樁。它是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。剛度大，可用在深大基坑，在各種地基上均可用。施工對周邊地層、環(huán)境影響小。需和止水措施配合使用，混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土質量較難控制。施工質量的好壞對樁的承載力影響很大。費工費時，成孔速度慢。

2 、工程概況

北大營街站為地鐵十號線與地鐵四號線換乘站，位于北海街和合作街十字路口以西，其中十號線車站為地下二層三跨島式車站，有效站臺寬度14m。十號線車站設計起點里程為K13+476.907，車站終點里程為K13+665.917，車站計算站臺中心里程為K13+587.107，車站全長189.0m，結構標準段寬度22.7m，頂板覆土約3.9~4.4m，車站底板埋深約18.25m。車站共設3個出入口，1個緊急疏散口，2個風道。車站總建筑面積8885.33㎡。車站主體采用蓋挖順作法施工，支護結構采用鉆孔灌注樁+鋼支撐基坑圍護，坑外降水。車站1、2號出入口采用明暗挖法結合施工；車站1號風道為明挖法施工；緊急疏散口為豎井+暗挖法施工；3號出入口、2號風道、換乘通道結構不在我單位施工范圍內[3]。

北大營街站附屬結構基坑南北約50m寬、東西約120m長，基坑面積5500㎡；基坑深11.5m，圍護結構采用鉆孔灌注樁+鋼支撐支護體系。

3 、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

施工監(jiān)測是信息化施工的重要組成部分，對于復雜環(huán)境下的關鍵施工區(qū)段尤為重要?？梢苑治鲕囌鹃_挖周圍土體在施工過程中的變形特征，明確工程施工對原始地層的影響程度及其潛在風險;可以分析圍護樁及支撐的受力變形情況，并進一步進行穩(wěn)定性分析;可以及時分析施工方法的實施效果，反饋相關信息，對開挖、支護參數(shù)進行及時調整。

一般來說，基坑的變形測量工作應從施工前開始，到結構穩(wěn)定后終止。測量前應對施工現(xiàn)場工程土質情況及支護工程進行原始記錄;當天氣、地震等環(huán)境因素顯著變化時，應增加觀測頻率，基坑結構體與土體趨于穩(wěn)定期間可延長觀測頻率，劇烈變動期間應縮短觀測頻率。

主體結構基坑圍護采用鉆孔灌注樁，樁體深層水平位移使用測斜管測斜儀，每天監(jiān)測一次，半米一側。

圖1 樁體變形

如圖一所示，6.1~6.11分別表示采集數(shù)值的日期，橫軸表示開挖深度，縱軸表示本次累計位移變化量。從圖中可以看出，隨著時間(開挖深度)的增加，變形位移曲線呈現(xiàn)出弓形。樁體的變形不僅發(fā)生在開挖面以上，開挖面以下也會產(chǎn)生一定的變形。所以保證圍護樁有足夠的入土深度是必要的。

地表監(jiān)測使用電子水準儀，精度小于0.3mm，監(jiān)測點布置在基坑周圍5到10米，監(jiān)測頻率每天一測。

圖2 地表沉降量監(jiān)測圖

如圖二所示，地表沉降隨著基坑開挖深度變深，沉降量會加劇下沉，然后到達一定沉降量后，下沉趨勢放緩，保持一個恒定的狀態(tài)。DM-8-1沉降偏大，已近8mm，盡管還在控制值內，但應加強監(jiān)測，或做一些地表加固措施。

4 、結論

地鐵施工中， 當基坑支護失效時，會造成鄰近房屋、地下管線及道路的開裂，引發(fā)工程糾紛，甚至出現(xiàn)嚴重的破壞，造成重大的經(jīng)濟損失及人員的傷亡。因此，深基坑必須進行支護設計。

現(xiàn)場監(jiān)測人員應按著施工監(jiān)測方案，及時、準確的進行現(xiàn)場監(jiān)測，保證每個監(jiān)測點沉降量、位移值均在控制值內，若出現(xiàn)問題及時上報，解決，確保安全施工。

[1]袁金榮，趙福勇.基坑變形預測的時間序列分析[J].土木工程學報，2001，34(6)：55-59.

[2]徐浩峰，應宏偉，朱向榮.時序分析預報基坑周圍建筑物沉降[J].建筑技術，2003，34(2)： 109-110.

[3]廖野瀾.監(jiān)測位移的灰色預報[J].巖石力學與工程學報，1996，15(3)：269-274.