明挖地鐵車站施工中基坑變形及控制策略探討

趙丹

摘要：社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量也得到提升，出行方式也逐漸多樣化。為使城市空間得到節(jié)約，同時亦為人們出行提供便捷，我國開始加大地鐵車站施工建設(shè)，如此在滿足人們出行需求基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的優(yōu)化。地鐵車站施工方式相對較多，明挖施工即為其中較為常見一種，但此施工方式難度相對較高，因此，采用此方式對地鐵施工期間常出現(xiàn)基坑變形等問題，為使此問題得到有效解決，本文針對明挖地鐵施工中基坑變形控制策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：明挖施工；基坑變形；地鐵車站

在土方施工工程中，地鐵車站基坑開挖為其中主要環(huán)節(jié)之一。原有地基土層相對較厚，而開挖技術(shù)即對地層進(jìn)行卸載，開挖地層工作結(jié)束過后，地層周邊區(qū)域，如巖土等，不免因邊界條件的改變出現(xiàn)質(zhì)量上的變化，甚至出現(xiàn)地層損失等情況，若無法針對此情況進(jìn)行有效解決，不但降低地層質(zhì)量，還將對施工人員人身安全造成威脅。

1.基坑變形分析

1.1樁頂水平位移

支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部較易受到施工影響，出現(xiàn)變形等情況，而根據(jù)樁頂水平位移情況即可對支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的變化進(jìn)行系統(tǒng)觀察。因此，在支護(hù)結(jié)構(gòu)遭到破壞即可通過樁頂位移現(xiàn)象進(jìn)行了解。在開展地鐵基坑開挖工作前期，土體受應(yīng)力影響，容易出現(xiàn)急速釋放的情況，相關(guān)人員可在冠梁及樁頂水平處觀察到，其位移現(xiàn)象開始呈逐漸增加趨勢，此期間，必須及時采取土體支撐措施，否則導(dǎo)致位移水平提升，進(jìn)而增加坑外地表數(shù)米范圍，從而引起一系列施工質(zhì)量等問題。鋼支撐本身支擋作用相對較強(qiáng)，在安裝鋼支撐環(huán)節(jié)前期，相關(guān)人員應(yīng)及時對鋼支撐情況進(jìn)行查看，針對樁頂水平進(jìn)行調(diào)試，保證其水平能夠持續(xù)處于平緩狀態(tài)，如此才能增加鋼支撐安裝準(zhǔn)確性。

1.2鋼支撐軸力變化

開挖及鋼支撐安裝在施工過程中較易出現(xiàn)變化，鋼支撐軸力在此過程中也隨之發(fā)生改變。在進(jìn)行鋼支撐安裝工作前期，鋼支撐軸力較易出現(xiàn)波動，導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因即為鋼支撐無法充分控制預(yù)應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力在實(shí)際施工期間出現(xiàn)較為嚴(yán)重?fù)p失，從而影響施工機(jī)械以及施工整體過程。在安裝完成第一道支撐后，相關(guān)人員需開挖支撐下方的土方，此期間，支撐的軸力受開挖影響，將出現(xiàn)軸力增加情況，若所開挖的土方相對較深，地基土將完全屈服于鋼支撐，而鋼支撐的軸力在此期間也得到進(jìn)一步增加。完成以上工作后，相關(guān)人員需對土方進(jìn)行第二道支撐的安裝，在施工至此環(huán)節(jié)，第一道支撐受第二道支撐影響，整體軸力開始減小，而第二道支撐則隨著第一道支撐軸力的減小開始呈增加趨勢，而此期間圍護(hù)樁頂部水平也開始出現(xiàn)大面積位移，由原本基坑內(nèi)側(cè)逐漸轉(zhuǎn)換為基坑外側(cè)。

1.3地表沉降

地表沉降為地鐵施工期間最為主要問題，若施工期間出現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象，不但會對周圍建筑物質(zhì)量造成影響，還將破壞電纜及地下管道，嚴(yán)重威脅施工人員人身安全。深基坑工程開展過程中，不免將產(chǎn)生地表沉降問題，但針對此問題，可采取有效措施進(jìn)行防治。如：若施工地區(qū)長期處于降雨環(huán)境下，將一定程度上增加施工區(qū)域出現(xiàn)地表沉降幾率，針對此情況，相關(guān)人員可在原有施工基礎(chǔ)上，進(jìn)行施工時間的縮減，實(shí)現(xiàn)施工速度的提升，如此將有效避免地表沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

2.基坑變形的控制措施

2.1基坑開挖控制措施

地鐵車站基坑施工所涉及內(nèi)容相對較多，因此，較易出現(xiàn)支撐安裝以及土方開挖的混淆現(xiàn)象，為提高施工質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)將支撐安裝以及土方開挖工作，以交叉的形式進(jìn)行。另外，需按照“先支撐后開挖”的順序?qū)Φ罔F開展施工，在保證施工整體安全性基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的提升。與此同時，相關(guān)人員應(yīng)在滿足施工要求下，針對支撐及挖土操作時間進(jìn)行縮短，保證4h內(nèi)完成此兩項(xiàng)工作，避免施工環(huán)節(jié)應(yīng)環(huán)境的因素變化受到影響。

在開展基坑開挖工作過程中，相關(guān)人員首先應(yīng)對土質(zhì)進(jìn)行了解，而后針對開挖順序進(jìn)行設(shè)計(jì)，開挖過程中，及時對施工產(chǎn)生失控效應(yīng)進(jìn)行觀察。若施工區(qū)域具有較為豐富地下水，應(yīng)對水土流失現(xiàn)象進(jìn)行合理控制，避免土方因水土流失出現(xiàn)支撐不平衡問題，進(jìn)而出現(xiàn)基坑坍塌現(xiàn)象，影響整體施工水平。開挖工作面與基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)存在直接關(guān)系，被開挖區(qū)域的土體由鋼支撐所代替，而此期間土體位移場以及應(yīng)力場皆發(fā)生改變，恢復(fù)為原始狀態(tài)，此現(xiàn)象亦為時空效應(yīng)的根本目的。雨季所開展的開挖工作具有一定難度，因此，相關(guān)人員在此過程中，應(yīng)針對基坑變形問題進(jìn)行合理控制，如此才能保證未來施工工作的有序開展。

2.2鋼支撐控制措施

在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力過程中，應(yīng)保證施加力度存在準(zhǔn)確性及合理性。鋼支撐軸力較易受環(huán)境影響，就鋼支撐軸力分析，其上午及下午預(yù)測結(jié)果存在差異性，導(dǎo)致此問題的主要原因即為早晚溫差問題，由此可得出，鋼支撐變形隨時受周圍溫差影響出現(xiàn)各類變化。因此，相關(guān)人員在對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力過程中，應(yīng)盡量選擇低溫差時間段，避免鋼支撐軸力受對應(yīng)力等因素影響。若鋼支撐處于地鐵關(guān)鍵位置，可將復(fù)加應(yīng)力裝置安裝于關(guān)鍵區(qū)域，以便對應(yīng)力的有效調(diào)試，從而使支撐處能夠時刻保持良好狀態(tài)。與此同時，相關(guān)人員應(yīng)在安裝完成15h后，對鋼支撐處施加二次預(yù)應(yīng)力，避免鋼支撐出現(xiàn)變形等問題。

2.3風(fēng)險(xiǎn)源控制措施

基坑開挖過程中，車站結(jié)構(gòu)以及車站雨水方溝皆為出現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的高發(fā)地區(qū)，可針對地鐵實(shí)際情況對地鐵方溝進(jìn)行位移，并針對方溝底板以及側(cè)墻出進(jìn)行觀察，避免兩處地區(qū)出現(xiàn)漏水等問題，從而提高基坑土體整體質(zhì)量。為解決雨水方溝的持續(xù)滲水問題，相關(guān)人員應(yīng)在基坑開挖過程中，在雨水方溝地區(qū)增加防漏相關(guān)設(shè)備，并采取注漿的方式對方溝浸泡過的部位進(jìn)行加固，從而避免基坑整體質(zhì)量受到影響。另外，相關(guān)人員還需及時對水管硬化路面進(jìn)行加厚處理，使其厚度能夠達(dá)到20cm標(biāo)準(zhǔn)，而后，將2cm厚鋼板鋪設(shè)于上水管線沿線處，保證幅寬距離達(dá)到6m，以實(shí)現(xiàn)水管保護(hù)目的。

結(jié)語

總而言之，地鐵為現(xiàn)代我國最為便捷、快速的出行方式之一，能夠在節(jié)約人們出行時間基礎(chǔ)上，為人們提供便利。但地鐵車站施工所涉及內(nèi)容相對較多，而基坑變形亦為地鐵施工中最為嚴(yán)重問題，若無法針對此問題進(jìn)行解決，不但影響地鐵未來發(fā)展，還將對我國人民人身及財(cái)產(chǎn)造成威脅，為使此問題得到解決，相關(guān)人員應(yīng)針及時對樁頂水平位移現(xiàn)象進(jìn)行觀察，掌握樁體變形規(guī)律，合理控制鋼支撐軸力，明確開挖及支撐順序，進(jìn)而保障施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地鐵車站基坑工程施工質(zhì)量及效率的提升。

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（作者單位：中交隧道工程局有限公司）