關(guān)于淤泥質(zhì)軟土地鐵車站施工變形控制

張波

江陰霞客市政工程有限公司 江蘇江陰 214407

城市地鐵車站施工具有著大以及深的特征，并且挖深通常在15-20m范圍中，車站旁邊的建筑物、道路以及管線分布較多，為了確保地鐵車、附近建筑物、地下管線的安全，不僅僅要求基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有著一定的強(qiáng)度，同時(shí)必須對(duì)變形要求較為嚴(yán)格，在淤泥質(zhì)軟土地區(qū)深基坑施工過程中，變形控制一般有著決定性功能，在這之中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究對(duì)于工程建設(shè)有著指導(dǎo)作用，同時(shí)受到了人們的關(guān)注。

杭州屬典型的軟土地區(qū)，廣泛分布厚層狀軟土，水系發(fā)達(dá)，河流眾多，具有“地下水位高，土層含水率高，壓縮性高，強(qiáng)度低，靈敏度高，透水性低”等特點(diǎn)，對(duì)于地鐵車站深基坑開挖，怎么控制變形尤為重要。在基坑挖土過程中為了避免前功盡棄、勞民傷財(cái)以及保證車站施工的安全，必須在過程中采取一系列的措施加以控制。下面結(jié)合本人施工的杭州地鐵3號(hào)線筧丁路站主體結(jié)構(gòu)加以闡述。

1 工程概況

1.1 工程概述

筧丁路站為地下兩層雙柱三跨箱型框架結(jié)構(gòu)。車站主體標(biāo)準(zhǔn)段寬度21.7m，盾構(gòu)井段寬度為25.8m。車站小里程端提供盾構(gòu)接收條件、大里程端提供盾構(gòu)始發(fā)條件。車站主體結(jié)構(gòu)覆土一般段為3m，主體結(jié)構(gòu)采用明挖順筑法施工。結(jié)構(gòu)采用外包全防水，圍護(hù)樁與內(nèi)襯墻之間設(shè)置防水隔離層。本站設(shè)2組風(fēng)亭、4個(gè)出入口。

平面示意圖如圖1，車站設(shè)計(jì)概況見表1所示。

圖1 筧丁路站平面示意圖

表1 筧丁路站設(shè)計(jì)概況表

1.2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)

（1）工程地質(zhì)。本車站處共有8個(gè)地層（19個(gè)亞層）分布，從上到下依次為①1雜填土、①2素填土、②11黏質(zhì)粉土、②1黏土、②2粉質(zhì)黏土、②11黏質(zhì)粉土、④1淤泥質(zhì)黏土、④2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1淤泥質(zhì)黏土夾粉土、⑥3淤泥質(zhì)黏土夾粉土、⑧2粉質(zhì)黏土、⑨2粉質(zhì)黏土、⑨33礫砂、⑨34圓礫、（17）1含礫粉質(zhì)黏土、（17）1角礫混粉質(zhì)黏土、（22）a-1全風(fēng)化玻屑晶凝灰?guī)r、（22）a-2強(qiáng)風(fēng)化玻屑晶凝灰?guī)r、（22）a-3中等風(fēng)化玻屑晶凝灰?guī)r。

（2）水文地質(zhì)。本標(biāo)段場(chǎng)地附近地表水系發(fā)育，河流縱橫交錯(cuò)。主要地表水體為大農(nóng)港河，屬運(yùn)河水系支流。水位變化小，比降小、流動(dòng)慢。地下水類型主要可分為松散巖類孔隙潛水（以下簡(jiǎn)稱潛水）及基巖裂隙水[1]。

2 軟土地鐵車站施工變形控制措施

2.1 加固必要性分析

對(duì)地鐵車站來(lái)說(shuō)，一般埋深在15-18m，軟基主要由淤泥、淤泥質(zhì)土及淤泥質(zhì)粉細(xì)砂等為構(gòu)成，地鐵結(jié)構(gòu)作為地基承載力和變形控制要求總體較高，特別是車站主體，由于地鐵車站深基坑周邊大多數(shù)既有建筑物、道路橋梁、地下管線，稍有不少就會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失沉降偏大就會(huì)導(dǎo)致行車的安全，要求對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。

軟土路基加固措施分析。加固施工技術(shù)。水泥土攪拌法作為應(yīng)用在加固軟土較為常見的方法，其主要是應(yīng)用石灰、水泥等材料作為固化劑，可以通過特制的攪拌機(jī)械一邊進(jìn)行鉆進(jìn)一邊想軟土中噴射漿液或者是霧狀粉體，可以在地基的深處把軟土和固化劑進(jìn)行攪拌，應(yīng)用固化劑同軟土之間出現(xiàn)相關(guān)物理-化學(xué)反應(yīng)，促使軟土硬結(jié)變?yōu)榉€(wěn)定性強(qiáng)、整體性高以及強(qiáng)度高的樁體，此方法可以應(yīng)用在對(duì)淤泥以及淤泥質(zhì)土等地基中，具有著施工速度快、積壓水平好、施工噪音小、對(duì)附近環(huán)境影響較小等諸多優(yōu)勢(shì)，可以通過選擇合適的攪拌機(jī)械設(shè)備，促使水泥攪拌樁加固處理深度達(dá)到30m。

水泥土攪拌法按摻入固化劑的狀態(tài)可分為濕法（深層攪拌法）和干法（粉體噴射攪拌法），由于粉體噴攪法不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周圍軟土中的水分，因此所形成的粉噴樁初期強(qiáng)度高、對(duì)含水量高的軟土加固效果尤為顯著。高壓噴射注漿法這一地基處理方法的工作原理，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆入至土層預(yù)定深度，以20-40MPa的壓力把漿液或水從水平方向的噴嘴中噴射出來(lái)，形成噴射流，以此切割破壞土體，并使水泥漿與部分土拌和均勻，形成水泥土加固體。此方法較為適合應(yīng)用在淤泥以及淤泥質(zhì)土中，地基中有著較多的大粒徑塊石，諸多植物根莖或者是一些比較高的有機(jī)質(zhì)之時(shí)，可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定適用性，對(duì)于地下水流速較大，噴射漿液不能在注漿套管附近進(jìn)行凝固中則不能應(yīng)用[2]。

高壓旋噴樁具有處理深度大（可達(dá)30m以上）、適用范圍廣、加固效果好、施工操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；但因高壓噴射注漿壓力大、水泥用量較多，因此，造價(jià)相對(duì)較高；另外，在施工過程中產(chǎn)生的廢棄泥漿也較多，施工場(chǎng)地不易保持整潔。

對(duì)于靜壓樁基礎(chǔ)而言，不少工程技術(shù)人員往往容易把靜壓樁施工終壓力和樁的極限承載力混為一談，其實(shí)二者時(shí)有很大區(qū)別的，弄清楚他們之間的關(guān)系，對(duì)設(shè)計(jì)、施工都有很重要的指導(dǎo)意義。在靜壓樁施工完成后，對(duì)于不同的土體來(lái)說(shuō)，都需要結(jié)合各個(gè)孔隙水壓力不斷的消散，在此操作上結(jié)合土層的固結(jié)強(qiáng)度來(lái)不斷的恢復(fù)，在從前期的準(zhǔn)備工作到后期的時(shí)間上，從上部到下部都是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，先以土體的固結(jié)強(qiáng)度為主，以各個(gè)不同的樁來(lái)完善充滿，同時(shí)還要更多時(shí)間使得完善和控制好整體的極限承載力。由此可見，兩者數(shù)值上不一定相等，主要與樁長(zhǎng)、樁周土及樁端土的性質(zhì)有關(guān)，但兩者也有一定的聯(lián)系。在此還要結(jié)合靜壓樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程來(lái)完善編制組，通過大量樁基資料的統(tǒng)計(jì)分析，提出一個(gè)樁的極限承載力與終壓力之間的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合靜壓樁來(lái)實(shí)現(xiàn)豎向極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于靜壓樁的壓力值來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)效應(yīng)系數(shù).對(duì)于一些比較合理的樁長(zhǎng)一些，土質(zhì)好一些，土體恢復(fù)系數(shù)可取上限值：反之取下限值。有一條經(jīng)驗(yàn)估算公式，這條經(jīng)驗(yàn)公式有下列兩個(gè)用途：一是如果己知靜壓樁施工的終壓力、樁入土深度及樁周土質(zhì)情況，則可以粗估靜壓樁的極限承載力。在終壓力上控制樁長(zhǎng)，完善效應(yīng)系數(shù)，則估算樁的極限承載力：二是己知單樁豎向極限承載力、樁長(zhǎng)和土質(zhì)情況，可選擇壓樁時(shí)的終壓力值[3]。

2.2 開挖控制重要性

（1）周圍嚴(yán)格限制堆土等地面超載，嚴(yán)禁超過設(shè)計(jì)荷載；為此在施工布置時(shí)，基坑施工便道范圍內(nèi)均采用20cm厚c30混凝土根據(jù)路基情況布置單層或雙層鋼筋網(wǎng)硬化，同時(shí)設(shè)備移動(dòng)時(shí)應(yīng)盡量在運(yùn)輸便道上，可以適當(dāng)隔離振動(dòng)荷載作用。

（2）遵循“時(shí)空效應(yīng)”，控制好開挖步距，按照“分段分層、對(duì)稱開挖”的原則進(jìn)行施工?；娱_挖以支撐豎向間距作為分層厚度，分層的原則是每道鋼支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高下50cm，砼支撐下10cm；上下兩層土方水平距離控制在兩個(gè)格構(gòu)柱范圍之內(nèi)，不宜過長(zhǎng)；每層土方放坡根據(jù)土質(zhì)情況，宜在1:1.5-1:3之間；

2.3 支撐架設(shè)及時(shí)性

（1）第一道及第三道支撐為砼支撐，在基坑土方開挖前均需滿足達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%，并經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主、質(zhì)監(jiān)總站的驗(yàn)收合格，方可進(jìn)行土方開挖作業(yè)。所以在砼支撐施工時(shí)，做好資源調(diào)配，勞動(dòng)力的投入，合理的組織施工能保證基坑開挖的順利進(jìn)行。第三道砼支撐施工時(shí)，由于基坑開挖深度已達(dá)到7-8m,鋼筋安裝、模板安裝及砼澆筑的施工時(shí)間，不宜過長(zhǎng)，分段施工，結(jié)合土方開挖的原則，控制在兩個(gè)格構(gòu)柱的距離為宜。另外及時(shí)增設(shè)了臨時(shí)鋼支撐，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的數(shù)據(jù)分析，臨時(shí)支撐大大有利于車站基坑的變形[4]。

（2）嚴(yán)格按照“分段分層、隨挖隨撐”的原則進(jìn)行控制鋼支撐的施工。

①鋼支撐原材料管理：鋼支撐進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)對(duì)鋼管尺寸、外觀進(jìn)行檢查組織驗(yàn)收，同時(shí)應(yīng)對(duì)鋼支撐接頭焊縫、壁厚等關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行全面檢驗(yàn)；鋼支撐的活絡(luò)頭、鋼楔子必須規(guī)范，現(xiàn)場(chǎng)的鋼支撐碼放不應(yīng)超過3層，并做好滑落及警戒措施。

②鋼支撐質(zhì)量管控要求：地連墻施工預(yù)埋鋼板塞焊鋼筋數(shù)量嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，錨板與鋼板洞之間的空隙必須填焊密實(shí)。鋼支撐接頭數(shù)量不宜過多；定期檢查法蘭接頭鋼支撐接頭螺栓；所有鋼支撐的端頭應(yīng)與預(yù)埋鋼板平貼頂緊，不得出現(xiàn)單邊或單點(diǎn)受力狀態(tài)，若有縫隙，采用高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行填充；軸力計(jì)應(yīng)安裝在鋼支撐固定端，端頭鋼板應(yīng)加厚，以防止鋼板受力后變形，影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)消失大的鋼支撐及時(shí)復(fù)加軸力。

對(duì)于鋼板鑿除的作業(yè)人員要做好交底工作，避免因鑿除時(shí)間過長(zhǎng)，影響架設(shè)鋼支撐[5]。

2.4 基坑降水的必要性

（1）基坑降水目的。

①降水主要是對(duì)坑內(nèi)的潛水層進(jìn)行疏干，將基坑水位控制在坑底以下1m，降低坑內(nèi)土體含水量，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)，有利于坑內(nèi)土體的邊坡穩(wěn)定，防止坑內(nèi)土體滑坡。

②防止基坑底部發(fā)生隆起，確保施工時(shí)基坑底板的穩(wěn)定性。

③盡量減少由于降水引起的地表及周邊環(huán)境的沉降。

（2）基坑降水整體思路。

①對(duì)潛水層進(jìn)行疏干，降低開挖范圍內(nèi)土體含水量，方便坑內(nèi)施工作業(yè)；加固基坑內(nèi)和坑底下的土體，提高坑內(nèi)土體抗力，從而減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量，防止坑外地表過量沉降。有利邊坡穩(wěn)定，防止縱向滑坡。

②正式開挖之前，應(yīng)對(duì)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，驗(yàn)證降水方案，同時(shí)檢驗(yàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水效果，必要時(shí)調(diào)整降水方案。

③若部分土層降水效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則通過增加降水井?dāng)?shù)量、增大水泵功率、坑內(nèi)明溝排水、坑內(nèi)外同時(shí)降水等措施。

④雨季等特殊季節(jié)施工時(shí)，必須保證降水不間斷且開挖面無(wú)大面積水，確?；影踩€(wěn)定。

⑤正式施工前應(yīng)該進(jìn)行抽水試驗(yàn)，檢驗(yàn)降水方案的科學(xué)合理性，必要時(shí)調(diào)整降水井的數(shù)量和結(jié)構(gòu)。

（3）基坑降水。

①每天專人進(jìn)行定時(shí)對(duì)所有降水井進(jìn)行抽水，并做好記錄；

②雨季施工時(shí)。

2.5 及時(shí)施做墊層及底板

每一層土體開挖中，采用水準(zhǔn)儀控制坑底標(biāo)高，并在樁上做好標(biāo)記。在基坑底標(biāo)高以上200-300mm的土方必須采用人工開挖；開挖保護(hù)層時(shí)，集中勞動(dòng)力和配套設(shè)備，開挖一片，鋪設(shè)一片墊層，防止人類活動(dòng)和自然因素造成的擾動(dòng)。鋼筋混凝土底板要求在土方開挖完成7d內(nèi)完成混凝土澆注。

2.6 雨季施工

坑底要設(shè)集水坑，及時(shí)排除坑內(nèi)積水。開挖過程中車站方向鋼支撐系梁下開挖通長(zhǎng)的排水溝，使雨水能較好地匯集一處，便于更好地排水。開挖時(shí)及時(shí)封堵圍護(hù)結(jié)構(gòu)接縫內(nèi)出現(xiàn)的水土流失，嚴(yán)防小股流水、流砂沖破圍護(hù)結(jié)構(gòu)接縫中存在的充填泥土的孔洞，而導(dǎo)致大量涌砂和基底失穩(wěn)。

3 結(jié)語(yǔ)

筧丁路站主體結(jié)構(gòu)施工中，在堅(jiān)持以上幾項(xiàng)基坑變形控制措施的情況下，主體結(jié)構(gòu)封頂后，車站20個(gè)測(cè)斜點(diǎn)控制在4-7CM之內(nèi)，在軟土開挖施工中控制情況相對(duì)較好，希望能給大家一點(diǎn)關(guān)于軟基地鐵車站結(jié)構(gòu)施工一點(diǎn)點(diǎn)的施工經(jīng)驗(yàn)。在今后施工的道路上，不停地攀登學(xué)習(xí)。讓我們相信“不積跬步，無(wú)以至千里；不積小流，無(wú)以成江河”[6]。