緊鄰地鐵車站基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)性狀解析

林陽

遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 遼寧沈陽 110000

站在軌道交通行業(yè)發(fā)展角度來說，地鐵站對于周邊商業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展具備很強的促進意義和帶動作用，當車輛運輸和商業(yè)發(fā)展模式結(jié)合在一起之后，同樣會為地鐵站建設(shè)模式創(chuàng)新提供新的方向。截止到目前，地鐵站建設(shè)和發(fā)展朝著更深的地下空間發(fā)展，軟土地層的威脅性漸漸呈現(xiàn)出來。因此，在地鐵站基坑施工之中引入軟土深基坑穩(wěn)定施工綜合技術(shù)具有十分重要的作用。

1 工程概況

1.1 工程簡述

車站主體結(jié)構(gòu)為地下三層、雙柱三跨箱形框架結(jié)構(gòu)。車站外包總長318．1m，標準段寬度23．5m，端頭井寬度30．15m/27．4m，車站頂板覆土約2．7-3．0m。車站主體圍護結(jié)構(gòu)采用1000mm 厚地下連續(xù)墻+ 內(nèi)支撐體系，標準段地連墻深49-58．9m，標準段豎向共設(shè)置七道支撐，第一、五道采用鋼筋混凝土支撐，第二、三、四、六、七道采用鋼管支撐。

1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況

基坑雙排支護開挖范圍以④1 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（7-10m）、⑥1 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（5-8m）為主，此兩種土層為該場地內(nèi)主要軟弱土之一?；疑植亢只疑?，流塑，局部呈軟塑，飽和，厚層狀，切面較光滑，干強度高，韌性高，土質(zhì)較均一。其抗剪強度低，自穩(wěn)性能差，具有明顯的蠕變、觸變特性，基坑開挖時容易產(chǎn)生塌方。承壓含水層為⑦3 層粉砂，地層上覆蓋的⑦1 層構(gòu)作為隔水層；鑒于該含水層的水平向分布連續(xù)性較差，連通性一般，其富水量較差。由于該工程為地下3 層車站，基坑開挖深度較大，基坑圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地連墻施工時一般將該含水層進行了隔斷，只需在坑內(nèi)進行疏干即可，坑內(nèi)設(shè)置33 口疏干井，水位控制在開挖面以下的0．5-1．0m 處。

2 基坑雙排支護開挖控制技術(shù)研究

2.1 基坑降水與周邊環(huán)境的關(guān)系

做好基坑雙排支護降水工作，首先是適當?shù)暮?，一般將基坑水位控制在坑底以?．0-2．0m，有利于基坑內(nèi)工作人員進行施工作業(yè)；其次，穩(wěn)定的降水系統(tǒng)能夠保持基坑的穩(wěn)定性，防止滑坡、流沙等不安全因素的出現(xiàn)；最后，適當?shù)乃桓叨饶軌驕p少對承壓水水頭的壓力，減小地表的沉陷程度，保護周圍的環(huán)境。具體方法如下。①按照基坑開挖深度、大小控制降水井的數(shù)量，并對抽水量進行人為干預。②對降水井的抽水量進行觀測和記錄，可以借助流量計提高觀測的準確度。③加強對圍護結(jié)構(gòu)的安全檢測。實行降水前，運用相關(guān)的方法檢查，預判圍護結(jié)構(gòu)是否存在滲漏情況，如有，做好修補防護措施，避免開挖過程中出現(xiàn)涌水。④在施工的過程中，如果出現(xiàn)降水井不能使用的情況，要立即安排維修人員對用電線路及水泵進行察看，針對不同環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題進行專項排查和解決，以此保證降水任務的順利開展。按照工程要求，降水過程中要準備10 臺以上的備用泵，占正常使用泵的10% 以上，泵的啟動系統(tǒng)要切實可靠[3]。⑤降水井的正常運行對整個工程起著至關(guān)重要的作用。因此在施工過程中，要加強對降水井的安全檢查工作。降水井運行時，需要有充足的電力，對此，最好的解決方法是提供雙電源支持，分別是工業(yè)用電和應急發(fā)電機，并定期對發(fā)電機進行試運行，使電路時刻處于正常準備狀態(tài)，以保證降水井得到持續(xù)供電，避免造成嚴重后果。

2.2 鋼支撐軸力控制

該基坑第二、三、四道支撐為φ609t=16 焊接鋼管，第六、七道為φ800t=16 焊接鋼管。支撐架設(shè)必須邊挖邊支撐，待每層向下挖至相應的鋼支撐底下500mm 后，按順序安裝鋼管支撐，并嚴格按設(shè)計及時適量施加預應力。基坑開挖過程中，鋼支撐架設(shè)后，發(fā)現(xiàn)力損失較為嚴重，現(xiàn)場管理人員應通過對鋼支撐預加軸力和軸力施加后的損失情況，查找軸力損失原因，并結(jié)合連續(xù)墻體變形情況，合理確定預加及復加軸力值。施工過程中，分析鋼支撐軸力損失的原因：①鋼支撐拼節(jié)較長，規(guī)范要求鋼支撐配節(jié)不能超過4 節(jié)，但是在實際施工過程中很難達到，一般都在5-7 節(jié)，這樣就增加了法蘭間隙，且支撐的整體性也降低了。②按照杭州地鐵業(yè)主要求，鋼支撐的軸力計必須放在支撐的固定端，但是由于固定端鋼板后無肋板支撐，軸力施加后鋼板很容易發(fā)生變形，變形程度在3-5cm，軸力損失明顯。為了應對這一問題，嘗試在固定端增加鋼板，從2cm 一直嘗試到5cm，這樣只能減少鋼板的變形，降低軸力的損失，確保軸力不出現(xiàn)最小值報警，但變形和損失依然存在且明顯。

2.3 跟蹤注漿保護

軟土深基坑開挖卸載操作過程中，容易出現(xiàn)前提回彈問題，周圍墻體也容易出現(xiàn)變形損失，此種情況之下，工作人員應做好監(jiān)控操作，了解具體的基坑土體變形問題，并建立有效措施。一般來說，實際基坑注漿維護操作的執(zhí)行，需要做好注漿管的外設(shè)操作，通過分層和低壓注漿操作，讓填土的回填速度處于較高狀態(tài)之下，降低土體損失率。另外，隨著基坑雙排支護挖掘難度的增加，墻體剛度越來越低，工作人員可以將雙液分層注漿技術(shù)應用其中，避免出現(xiàn)嚴重的變形問題。為了降低基坑變形問題的出現(xiàn)幾率，支撐預應力的施加顯得尤為重要，這也是維護該地鐵站審軟土深基坑穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。

2.4 變形規(guī)律分析

（1）混凝土支撐穩(wěn)定性強于鋼支撐。該基坑的支撐體系由兩部分構(gòu)成，分別為混凝土支撐梁和鋼支撐體系，其中第一、五道為混凝土支撐，因為第七段位置連接5、10 聯(lián)絡(luò)線，基坑寬度最寬為33m。為增強此位置支撐強度，將第七、八段第三層設(shè)計為混凝土支撐梁，第二、三、四道支撐為φ609t=16 焊接鋼管，第六、七道為φ800t=16 焊接鋼管。在實際基坑開挖過程中，第七段最大地墻累計測斜變形量為22．09mm，其累計變形量要小于標準段的變形量。即混凝土支撐穩(wěn)定性強于鋼支撐。

（2）基坑長邊效應顯著。由于該基坑長度為318m，開挖周期半年，在開挖過程中，支撐暴露時間過長及基坑長邊效應顯著。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑中部標準段的地墻累計測斜變形量最大，變形最大值達24．18mm。即基坑長邊效應非常顯著。

3 結(jié)語

對于坑后較近距離存在地下室、地鐵車站等較大地下構(gòu)筑物的基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)，其受力、變形情況明顯不同于傳統(tǒng)的假定坑后土體半空間無限體條件下的理想模型。針對具體工程實例，綜合有限元法和解析法的分析結(jié)論可知，緊鄰地鐵車站結(jié)構(gòu)的懸臂雙排樁，其前后排樁的樁背土壓力與傳統(tǒng)土壓力理論明顯不同。