城市地鐵基坑變形控制分析
【摘要】：本文以深圳地鐵5號(hào)線為背景，通過對周邊環(huán)境及邊界條件、水文地質(zhì)、地下管線、技術(shù)支持等因素進(jìn)行分析研究，結(jié)合工程實(shí)際對基坑維護(hù)變形提出了合理的解決措施，為類似工程項(xiàng)目施工方案提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】：深圳地鐵，基坑變形，圍護(hù)
前言
現(xiàn)代城市的高速發(fā)展，由于城市土地的限制和車輛的不斷增多，路面交通變得越來越擁擠、復(fù)雜，而城市地鐵具有方便、快捷、無廢氣排放，對城市的交通疏解及城市形象的提升起到良好的作用等優(yōu)勢，被國內(nèi)外各大城市廣泛采用。城市地鐵通常穿梭在人流密集的商業(yè)及居住區(qū)域，因此，地鐵站基坑周圍往往布有大量的公用管線和建筑物。如何控制地鐵深基坑在施工過程中由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形及位移引起的地面沉降成為地鐵深基坑施工的重要問題。文章通過以深圳地鐵5號(hào)線為背景，結(jié)合作者施工經(jīng)驗(yàn)，對地鐵基坑變形控制方法做了闡述分析。
一、工程項(xiàng)目簡介
深圳地鐵5號(hào)線貫穿深圳城市建設(shè)的第一、二圈層，連接城市總體規(guī)劃的西、中、東三條發(fā)展軸，是深圳市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中“南北貫通、西聯(lián)東拓”、“擴(kuò)大內(nèi)陸腹地對外交通”的骨干線，地鐵5號(hào)線的建設(shè)對形成深圳軌道網(wǎng)絡(luò)基本骨架至關(guān)重要。深圳地鐵5號(hào)線5305標(biāo)段，綜合施工難度巨大，集中了硬巖盾構(gòu)掘進(jìn)施工，下穿廣深鐵路、布吉河，下穿密集建筑群等多項(xiàng)技術(shù)難題。
地鐵施工由于場地比較小，在開挖卸載的過程中，容易產(chǎn)生土體應(yīng)力釋放，使地鐵基坑周圍由于土體內(nèi)力失去平衡而發(fā)生變形及土體滑移破壞，從而導(dǎo)致周圍建筑、路面、地下管線產(chǎn)生破壞，造成事故。
二、基坑施工控制措施
本標(biāo)段區(qū)間隧道洞身全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化巖石均占不小比例，且不斷變化，導(dǎo)致施工圖設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行工法調(diào)整，而且存在同一段必須應(yīng)用多種控制方法才能完成施工任務(wù)的情況，給城市地鐵施工帶來很多不便。
1、地鐵基坑井點(diǎn)降水、排水
地鐵基坑在施工前，首先需要將坑內(nèi)的地下水位降低并排除，使土體通過排水固結(jié)達(dá)到一定強(qiáng)度，從而提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量，并增強(qiáng)深基坑的穩(wěn)定性�；釉谑┕で耙话闱闆r下，提前一個(gè)月開始進(jìn)行井點(diǎn)降水。在進(jìn)行降水時(shí)需要設(shè)置足夠的觀察孔和地面沉降觀察點(diǎn)，基坑降水以不影響周圍建筑和地下管線的安全為原則。其目的時(shí)為了防止因圍護(hù)墻滲漏水從而使基坑外周圍的地下水位也跟隨下降，造成對周圍的建筑、地下管線、道路破壞。對于一些需要抽降承壓水的地段，則需要嚴(yán)格控制好承壓水的抽降時(shí)間和深度，在底板砼已經(jīng)完成施工的地段停止抽水。隨著基坑開挖由淺入深，沉降水抽降也應(yīng)跟隨變化。要注意不要因?yàn)槌樗^多導(dǎo)致地面沉降塌陷，也不能因?yàn)槌樗^淺危及坑底安全。設(shè)置合理的排水溝，及時(shí)有效的排除積水能防止水流對坡體的沖刷、浸泡，防止滑坡。
2、基坑周圍土體加固
由于地鐵基坑施工時(shí)破壞了土體內(nèi)力的平衡，基坑周圍土體加固目的是為了加固軟弱土層的結(jié)構(gòu)來提高周圍的土體強(qiáng)度，增強(qiáng)其抗穩(wěn)定性能力，控制圍護(hù)墻的變形量，從而達(dá)到控制地面沉降。根據(jù)土體變形特征，可采用注漿加固、深層攪拌樁加固、旋噴法加固等方法進(jìn)行加固。如布吉站～百鴿籠站區(qū)間隧道貼近3號(hào)線、深惠公路橋基，并下穿布吉河、7層樓房，地勢變化較大。結(jié)合線型、地面情況，分析地質(zhì)因素，控制好隧道埋深，采用土壓平衡盾構(gòu)法施工，硬巖段采用礦山法開挖，盾構(gòu)通過后模筑二次襯砌。隧道穿越布吉河時(shí)，處在礦山法開挖段，隧道結(jié)構(gòu)頂?shù)胶拥拙嚯x約5米（為減少布吉站埋深，此距離不宜太大）。河底開挖時(shí)，地層堵水為重點(diǎn)，采取以下措施：旋噴加固河底土體，橫向左右各9m，豎向至強(qiáng)風(fēng)化層；對河床加固區(qū)表面作防滲處理；開挖時(shí)洞內(nèi)加強(qiáng)輔助措施。在布百區(qū)間隧道穿越兩棟7層公寓樓，控制好隧道埋深，采用合理的盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)，信息化施工，必要時(shí)對樓房基礎(chǔ)跟蹤注漿，控制樓房沉降量。
3、地鐵基坑鋼管支撐
地鐵基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常采用直壁圍護(hù)墻、型鋼、鋼筋砼圍囹、鋼管支撐組成深基坑圍護(hù)體系。鋼管支撐為軸心受力結(jié)構(gòu)，在安裝時(shí)必須注意直順無彎曲，接頭緊密牢固，確保圍囹接觸處有足夠強(qiáng)度與剛度，對其之間的間隙可采用速凝細(xì)石混凝土將其封實(shí)。遇到有角撐，可以在圍囹或圍護(hù)墻的連接處，設(shè)置專門的斜支座確保支撐軸心受力，還要考慮在圍囹與圍護(hù)墻間剪力傳遞的措施；支撐與格構(gòu)柱的連接必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，同時(shí)還要考慮到基坑回彈的因素；在施工時(shí)要經(jīng)常校驗(yàn)油泵，確保其正常工作，數(shù)據(jù)可靠，并對每根支撐施加預(yù)應(yīng)力值記錄備案，以便核實(shí)檢查。一旦鋼支撐的支撐軸力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或者由于扭曲過大，就會(huì)使支撐失去穩(wěn)定性和抗力，破壞圍護(hù)結(jié)構(gòu)甚至使基坑坍塌，造成嚴(yán)重安全事故。如地鐵百鴿籠站主體結(jié)構(gòu)采用雙層復(fù)合墻結(jié)構(gòu)。受場地條件限制，采用鉆孔灌注樁＋旋噴樁、鉆孔咬合樁、地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案均能滿足要求，見圖1：
4、基坑坡度控制
根據(jù)土質(zhì)的特性確定基坑坡度，上下道支撐之間層坡須控制得當(dāng)，過緩容易造成坡腳處無支撐暴露面積過大，時(shí)間一長，基坑圍護(hù)墻變形也會(huì)變大；過陡時(shí)遇到下雨或土體的含水量偏大容易產(chǎn)生坍方滑坡。
5、控制基坑周邊荷載
通常由于基坑施工范圍狹小，各種大型施工機(jī)械設(shè)備、材料甚至土方堆放在基坑周圍，長時(shí)間擺放容易造成基坑圍護(hù)變形增加和失穩(wěn)，形成隱患。對于一些比較長時(shí)間少用的重型設(shè)備及材料盡量不要堆放基坑周圍，以減少對基坑圍護(hù)的損害。
6、施工全過程監(jiān)控
基坑在施工時(shí)及時(shí)監(jiān)控地面沉降、基坑圍護(hù)變形和位移、地下水位、鋼管支撐等，是施工的必要手段，通過及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)接近或超過警戒數(shù)值，能發(fā)現(xiàn)在施工時(shí)出現(xiàn)存在的問題，及時(shí)改善、調(diào)整方法步驟，采取相應(yīng)的解決措施，有效的控制基坑圍護(hù)的變形，確保施工的質(zhì)量和安全。
三、結(jié)論和建議
地鐵基坑在施工時(shí)可根據(jù)施工條件、環(huán)境條件、地質(zhì)等各方面因素，組建一個(gè)高素質(zhì)、高水平管理優(yōu)秀的施工隊(duì)伍，能有效的提高施工的進(jìn)度和施工質(zhì)量，減少施工成本；根據(jù)不同的地質(zhì)條件，采取相對應(yīng)合理有效的施工方案，通過信息化施工，全過程及時(shí)有效的監(jiān)測，控制基坑圍護(hù)變形位移、地面沉降等，確保施工的質(zhì)量和安全�！ �
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