臨近地鐵的深基坑施工技術(shù)

臨近地鐵的深基坑施工技術(shù)摘要：臨近運(yùn)行地鐵線（隧道）施工的地下空間項(xiàng)目也越來越多，軌道交通作為城市的交通生命線，其重要性不言而喻，因此充分考慮評(píng)估深基坑（群）施工可能對(duì)軌道交通造成的影響，并有針對(duì)性的采取有效措施減少不利影響顯得尤為重要。為滿足設(shè)計(jì)施工和臨近地鐵的雙向要求，根據(jù)工程地質(zhì)和基坑特點(diǎn)，采取優(yōu)化施工分段的方式，同時(shí)針對(duì)地鐵保護(hù)的施工要求，采用合理的圍護(hù)形式和支撐體系相結(jié)合，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：臨近地鐵；深基坑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)引言隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，高層建筑越來越多，由此產(chǎn)生了大量的基坑工程，且往往緊鄰地鐵隧道?；娱_挖致使土體應(yīng)力釋放，會(huì)對(duì)臨近隧道造成一定影響，隧道的過大變形將導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂、隧道內(nèi)滲水等問題，嚴(yán)重者甚至危及行車安全，給人們的人身安全帶來極大威脅。因此，在深基坑開挖過程中對(duì)鄰近隧道的變形分析及安全評(píng)價(jià)顯得至關(guān)重要。工程概況某工程一期規(guī)劃的總建筑面積約22.6m2,由1幢180m高的辦公樓，。地上建筑面積約13.6萬m2，其中計(jì)容建筑面積為126704.6m2，地下室共5層,地下總建筑面積約8.9m2（不包含公平路地下空間）。本工程地下室地下5層,近地鐵側(cè)局部地下2層，地下總建筑面積89906.9m2?！?.00標(biāo)高為3.45m建筑BIM模型如圖1所示。圖1建筑BIM模型圖本工程北側(cè)地鐵12號(hào)線（國際客運(yùn)中心站至提籃橋站）區(qū)間隧道直徑6.7m埋深約9m,距離本工程基坑最近僅9.3m,區(qū)間處于基坑挖深1倍影響范圍以內(nèi)。擬建場地地下水類型有淺部土層中的潛水、中部土層（第⑦層）和深部土層（第⑨層）中的承壓水。本工程地下室5層，基坑開挖深度約為25m?27m，淺部的潛水和第⑦層承壓水均與本工程建設(shè)密切相關(guān)。1）潛水。勘察期間所測得的地下水穩(wěn)定水位埋深一般在0.95m?1.62m之間，相應(yīng)標(biāo)高在1.20m?1.88m之間，平均值為1.55m。2）承壓水。本場地深部第⑦層和第⑨層是上海地區(qū)的第一、第二承壓含水層，該兩層承壓含水層連通，根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，第⑦層中的承壓水埋深一般在3m?12m，低于潛水水位，并呈年周期性變化。深基坑施工技術(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻在保證基坑施工安全的前提下，充分考慮經(jīng)濟(jì)性，在不同的保護(hù)區(qū)域采用不同深度和厚度的地下連續(xù)墻。主要采用0.8m，1m，1.2m厚地下連續(xù)墻，其中臨近地鐵側(cè)地墻深度為30m，32m，34m，其余地墻深度52m，53m，54m，55m，58m，地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為水下混凝土C35，抗?jié)B等級(jí)為P6。地墻共計(jì)159幅，其中1.2m厚地墻共118幅。圖2基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置圖2.1.2槽壁加固本工程地下連續(xù)墻外側(cè)槽壁加固采用TRD工法加固，以增強(qiáng)地墻外側(cè)加固效果。TRD工法墻深30m，厚度0.7m,共分2段。地墻內(nèi)側(cè)采用850@600三軸水泥土攪拌樁槽壁加固（樁長30m，搭接250mm）；近地鐵外側(cè)采用雙排三軸水泥土攪拌樁槽壁加固（樁長30m,32m，外排搭接250mm，內(nèi)排套打一孔），近地鐵內(nèi)側(cè)采用單排三軸水泥土攪拌樁槽壁加固（樁長30m，32m，搭接250mm）。2.1.3分坑施工結(jié)合主體建筑功能分區(qū)及柱網(wǎng)布置，在基坑內(nèi)部設(shè)置緩沖區(qū)，將基坑分成四個(gè)大區(qū)域進(jìn)行實(shí)施。其中A區(qū)包含辦公塔樓、商業(yè)裙樓及地下室，B區(qū)包含商業(yè)裙樓、劇院及地下室，C1,C2區(qū)包含商業(yè)裙樓、地下室及下沉式廣場。分坑流程,本工程挖土施工階段根據(jù)基坑平面布置，分為A，B，C1，C2共4大區(qū)域，C1，C2分區(qū)設(shè)置主要是為了減少鄰近軌交處基坑施工時(shí)間，最大限度保護(hù)基坑施工以及軌交的安全。各基坑均采用順作法施工。除首皮土方退挖外，各層土方挖土均采用盆式開挖，先挖盆中心土方，盆邊留土護(hù)坡，待支撐形成后，挖除盆邊土。最后將臨時(shí)隔斷從上往下鑿除，連接兩側(cè)地下結(jié)構(gòu)梁板和基礎(chǔ)底板，形成整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)。2.2降水工程針對(duì)降水工程難點(diǎn)的施工對(duì)策，采用以下措施解決降水工程中的難點(diǎn)：1）對(duì)于基坑開挖涉及的潛水含水層，由于被地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷，即隔斷了潛水的水平補(bǔ)給來源，故在方案設(shè)計(jì)時(shí)可作為疏干降水井來完成降水工作。2）對(duì)于第⑦層的承壓水，其層頂最淺埋深為42.3m，層底最深埋深為49.4m。考慮到地下圍護(hù)深度為52m?55m深入到第⑧1層粘土層中，完全隔斷⑦層承壓水，并切斷了坑內(nèi)第⑦層含水層水平補(bǔ)給來源，所以在第⑦層承壓含水層布置泄壓井直接將其壓力釋放、泄壓。3）對(duì)于第⑧2層微承壓水，布置降壓井和備用井進(jìn)行降低微承壓水的工作，防止基坑突涌的發(fā)生。在降壓時(shí)遵循的原則：隨著開挖深度加深逐步開啟降壓井，達(dá)到按需降水要求。4）利用基坑內(nèi)未抽水的觀測井和基坑外觀測備用井，加強(qiáng)水位觀測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來指導(dǎo)抽水。5）確保承壓井的不間斷工作，根據(jù)群井試驗(yàn)抽水出水量及觀測井水位決定抽水速率，控制承壓水頭與上覆土壓力足以滿足開挖基坑穩(wěn)定性要求，這將使降水對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)一步降低。為確保承壓水降壓井的供電不間斷，施工現(xiàn)場應(yīng)配置備用雙電源。A區(qū)基坑面積約7257m2，去除裙邊加固面積約為1618.2m2，則實(shí)際疏干面積約為5638.8m2。n=A/a井=5638.8/180-31.3，則擬定32口，其中裙房區(qū)域11口，深度32m，塔樓區(qū)域21口，深度34m。B區(qū)基坑面積約10072m2，去除裙邊加固面積約1979.2m2，則實(shí)際疏干面積約為8092.8m2。n=A/a井=8092.8/180-44.9，則擬定45口，深度32m。C-1區(qū)和C-2區(qū)基坑坑底以上土體采取滿堂加固，滿足土方開挖要求，無需布井。綜上所述，疏干井77口，其中深度為32m的56口，深度為34m的21口。2.3基坑監(jiān)測監(jiān)測流程：包括首先進(jìn)行操作目標(biāo)對(duì)象的監(jiān)測，運(yùn)用數(shù)值水平位移監(jiān)測和其他監(jiān)測的方式完成自動(dòng)化操作。在內(nèi)業(yè)和外業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集上，發(fā)揮專業(yè)的技術(shù)軟件的作用，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理的方式，統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化成果預(yù)測模型，最終使用數(shù)據(jù)處理方法和成果輸出方法。在互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)覽分析預(yù)測系統(tǒng)過程中進(jìn)行成果的快報(bào)，將配套圖件進(jìn)行發(fā)布。靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)在自動(dòng)化基坑監(jiān)測技術(shù)中是重要的內(nèi)容。首先安裝靜力水準(zhǔn)儀，使用通液管將貯藏在容器內(nèi)的液體加以連接，頁面應(yīng)該與大地保持同一水準(zhǔn)線，帶到頁面完全靜止后，在兩點(diǎn)和多點(diǎn)之間進(jìn)行高程變化的精密儀器測量，這一過程被稱為連通管水準(zhǔn)儀的運(yùn)行過程。每一容器的液位都有傳感器進(jìn)行測試，這一技術(shù)運(yùn)用靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)，初始頁面的位置可以通過圖形進(jìn)行顯示，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)液面達(dá)到瓶頸位置后，新的水準(zhǔn)面各測點(diǎn)進(jìn)行連通容器內(nèi)會(huì)出現(xiàn)新的頁位置，發(fā)現(xiàn)靜力水準(zhǔn)儀內(nèi)的容器內(nèi)液面發(fā)生變化，就可能出現(xiàn)觀測點(diǎn)的沉降變化，此時(shí)在多點(diǎn)相對(duì)沉降的過程中，進(jìn)行氣管互聯(lián)，采用液體容器，進(jìn)行高精度液位計(jì)的運(yùn)行。每臺(tái)儀器都要對(duì)液位的變化進(jìn)行沉降的測試，發(fā)現(xiàn)液位計(jì)測點(diǎn)可以進(jìn)行垂直變化的測定。多點(diǎn)沉降系統(tǒng)中所有傳感器的垂直位移和水平位移的情況，都要進(jìn)行儀器的測試情況進(jìn)行方案的優(yōu)化，包括沉降監(jiān)測的起算點(diǎn)的設(shè)置等。在較遠(yuǎn)的區(qū)域，例如施工區(qū)域影響范圍較小的范圍內(nèi)進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)的初始狀態(tài)的測試，測點(diǎn)安裝之后，可以在不發(fā)生不均勻沉降的情況下，進(jìn)行各測點(diǎn)的高程測量。使用儀器進(jìn)行溫度的測試，在參考基準(zhǔn)站的差異上進(jìn)行變形點(diǎn)的觀測值的設(shè)置，通過計(jì)算得到變形點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)?；铀轿灰苿t采用一測回極坐標(biāo)法進(jìn)行測試，一側(cè)面稱為一測回極坐標(biāo)法，利用全站儀進(jìn)行某點(diǎn)到其他點(diǎn)的距離和角度的測量，最終得到某點(diǎn)位置。這一方法需要測定待求點(diǎn)坐標(biāo)和角度，以及邊長的數(shù)值，根據(jù)兩次測定的坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算出一點(diǎn)的位移量，最終將垂直于基坑側(cè)壁方向和平行于基坑側(cè)壁方向的位移量，經(jīng)過計(jì)算得到。遠(yuǎn)程在線自動(dòng)測量在工程中是運(yùn)用機(jī)器人進(jìn)行測量模式的運(yùn)行，通過軟件加以控制，通過平行于基坑邊的虛擬斷面線，進(jìn)行每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的垂直距離的測量，采用斷面模擬法進(jìn)行水平位移量的計(jì)算，最終得到監(jiān)測點(diǎn)變形量。在自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)實(shí)施中，基于液位控制原理達(dá)到避免“燒泵”現(xiàn)象發(fā)生，有效降低對(duì)外圍建筑物、管線和地面沉降等的影響程度的目的，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)控制降水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)降水過程中自動(dòng)化控制，提高降水效果和工作效率，減少用工和用電損耗，實(shí)現(xiàn)綠色項(xiàng)目、綠色施工的目標(biāo)。在遠(yuǎn)程在線自動(dòng)測量中，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部基坑邊坡頂部是用固定的小龍鏡和反光片作為布置點(diǎn)的相關(guān)設(shè)備，不設(shè)對(duì)周邊建筑物水平位移進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，還要在轉(zhuǎn)腳處和框架柱的位置進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，進(jìn)行支撐軸力的監(jiān)測，要記錄對(duì)應(yīng)編號(hào)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)將采集到的原始數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，利用軟件自動(dòng)化進(jìn)行支撐內(nèi)力監(jiān)測傳感器的運(yùn)行。這一方法相對(duì)于傳統(tǒng)布點(diǎn)方式來說，具有自動(dòng)化和低功耗的特點(diǎn)。進(jìn)行基坑周邊水位的觀測，則要利用傳感器信號(hào)進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的獲取。根據(jù)本工程性質(zhì)，確保監(jiān)測結(jié)果能夠指導(dǎo)基坑工程的信息化施工，基坑工程的安全和周邊環(huán)境的保護(hù)達(dá)到要求，本次監(jiān)測工作主要由圍護(hù)體系監(jiān)測和周邊環(huán)境監(jiān)測組成。施工過程中，第二層土開挖到第二道撐完成，墻體測斜點(diǎn)CX7,變化位移一11.39mm。第三層土開挖到第三道撐完成，墻體測斜點(diǎn)CX4,變化位移一26.69mm。施工期間涉及“進(jìn)博會(huì)”（約半月）施工暫停，判斷第三道支撐施工完成后，不再進(jìn)行第四皮土開挖施工，以免施工期間發(fā)生較大變形，測斜最大的監(jiān)測點(diǎn)仍為CX4,達(dá)一29.52mm，可見停工期間采取停工緊急措施比較有效。第四層土開挖到第四道撐完成，墻體測斜點(diǎn)CX7,變化位移一43.15mm。最大測斜點(diǎn)位置在變化，施工過程中應(yīng)注意挖土分塊施工，加快支撐封閉時(shí)間。第五層土開挖到第五道撐完成，墻體測斜點(diǎn)CX7,變化位移一49.82mm。第六層土開挖到底板完成，墻體測斜點(diǎn)CX8,變化位移一112.65mm。此階段地墻位移變化較大，主要是由于土方開挖以及底板施工時(shí)間均增加，變形較明顯，施工過程中，挖土與底板澆筑相互配合，做到挖出一塊澆筑一塊，且過程中墊層應(yīng)該及時(shí)澆筑封閉。底板完成后，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑變形得到了有效的控制。底板完成到第六道支撐拆除階段，地墻最大位移發(fā)生在測斜點(diǎn)CX8為一141.23mm。可見，在拆撐結(jié)構(gòu)回筑階段，變形也較大，應(yīng)注意拆撐分塊與結(jié)構(gòu)施工有效配合，縮短基坑無支撐暴露時(shí)間。深基坑施工技術(shù)的管理策略做好監(jiān)督工作深基坑的施工關(guān)系著房建工程的整體質(zhì)量，通過良好的深基坑技術(shù)應(yīng)用，能夠有效的提升工程整體質(zhì)量，而在進(jìn)行深基坑施工是由于深基坑施工的專業(yè)性非常強(qiáng)，要求施工單位必須要掌握先進(jìn)的技術(shù)和良好的設(shè)備。另外，深基坑施工過程中，還要不斷的加強(qiáng)工程監(jiān)督工作人員的能力和素質(zhì)，通過良好的能力和素質(zhì)確保深基坑施工的準(zhǔn)確性。因此，施工企業(yè)必須要加強(qiáng)對(duì)工程監(jiān)督人員的考核，有效的提升施工管理人員的施工責(zé)任，深化施工意識(shí)。讓施工監(jiān)督人員提升對(duì)工程施工監(jiān)督的力度，有效的保證深基坑施工的效果，為工程質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。在施工過程中突發(fā)事件的預(yù)防和解決方案深基坑施工是處于室外施工，而且在基坑的開挖時(shí)由于受到地形和地質(zhì)條件的影響，非常容易造成突發(fā)的安全事故。因此，在進(jìn)行深基坑施工時(shí)必須要對(duì)施工地的地理環(huán)境、地下水以及氣候環(huán)境等因素進(jìn)行科學(xué)的勘察，制定出嚴(yán)格的工程應(yīng)急預(yù)案體系，在發(fā)生意外事故時(shí)能夠在第一時(shí)間內(nèi)提出解決方案，有效的保障人民生命安全，財(cái)產(chǎn)不受損失。通過制度和意識(shí)的控制，讓深基坑施工更有保障，確保施工順利完成。地下水控制地下水是造成基坑質(zhì)量出現(xiàn)問題的重要因素，因此在進(jìn)行深基坑施工時(shí)，必須要加強(qiáng)對(duì)地下水的控制，通過有效的預(yù)防措施緩解地下水對(duì)施工造成的影響。在基坑施工周圍設(shè)置擋水墻，減少地下水滲入到基坑中。另外，做好基坑施工的保護(hù)措施，防止基坑外側(cè)的水回灌到基坑內(nèi)。通過科學(xué)合理的降水措施，防止對(duì)基坑施工造成威脅，合理的計(jì)算出基坑降水的深度，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。結(jié)束語總的來說，本工程基坑圍護(hù)形式較為復(fù)雜，涉及到多種工序、工法的交叉施工，周圍環(huán)境較復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境條件差，最終通過認(rèn)真組織、協(xié)調(diào)、優(yōu)化，保證了安全、質(zhì)量和工期等各方面質(zhì)保，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，并且積累了軌交沿線深基坑施工的一些經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：羅家盛，胡景娟