淺談地鐵車(chē)站基坑同步開(kāi)挖施工技術(shù)

董鵬飛

1 工程概況

某地下4層島式車(chē)站，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)外包長(zhǎng)度為285．6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為21．1 m，一共分為四個(gè)基坑，其中最大開(kāi)挖深度為30．6 m。Z3區(qū)基坑和Z4區(qū)基坑的保護(hù)等級(jí)均為一級(jí)，Z3區(qū)基坑全長(zhǎng)為88．3 m，標(biāo)準(zhǔn)段深度為61 m，端井開(kāi)挖深度為30．5 m，其他位置開(kāi)挖深度均在27．5 m左右;Z4區(qū)基坑全長(zhǎng)為95．3 m，開(kāi)挖深度在27．5 m 左右。

工程總平面圖如圖1所示。

圖1 基坑工程施工總平面圖

2 工程周邊環(huán)境

2． 1 地質(zhì)環(huán)境

根據(jù)歷史勘察資料，施工所在地的工程地質(zhì)情況如表1所示。

從表1可以看出，車(chē)站建址范圍內(nèi)⑥層土出現(xiàn)缺失。而且據(jù)歷史資料顯示，⑦層水力聯(lián)系較為復(fù)雜。

2． 2 車(chē)站周邊建筑環(huán)境

由于地鐵車(chē)站位于市中心繁華路段，車(chē)站周邊的建筑非常多，如表2所示，更為關(guān)鍵的是，部分與基坑距離較近的建筑是早期倉(cāng)庫(kù)改建而成的，這些建筑的結(jié)構(gòu)性能較差，施工過(guò)程中需要格外注意。

表1 工程地質(zhì)情況表 m

表2 車(chē)站周邊建筑匯總表

3 基坑開(kāi)挖

3． 1 基坑開(kāi)挖方案確定

Z1，Z2區(qū)的基坑開(kāi)挖過(guò)程中，控制基坑變形方面，主要采用分層加固、增加臨時(shí)支撐以及合理安排流程等措施;降承壓水對(duì)基坑影響方面的控制，主要采用一系列監(jiān)測(cè)(如自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、土體高精度監(jiān)測(cè))與高精度水位控制等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

Z3區(qū)基坑考慮到保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，通過(guò)一系列的試驗(yàn)和完善的理論計(jì)算，最后確定了地下墻與井點(diǎn)一體化設(shè)計(jì)、加深地下墻的方案。

為了減少承壓水抽水的時(shí)間，最大程度地降低對(duì)環(huán)境的影響，綜合考慮到總體的工期要求，最終確定Z3，Z4區(qū)基坑同步交替開(kāi)挖的施工方案。

3． 2 基坑開(kāi)挖施工

Z3，Z4區(qū)基坑同步交替開(kāi)挖施工方案的具體施工過(guò)程為:首先確定一個(gè)基坑的開(kāi)挖面，然后在Z3，Z4區(qū)之間分別進(jìn)行交替開(kāi)挖，待混凝土支撐制作工作面開(kāi)挖完成后，迅速開(kāi)始制作結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，施工單位需要安排兩個(gè)施工小組分區(qū)分工對(duì)結(jié)構(gòu)制作的進(jìn)程進(jìn)行跟蹤，以確?；娱_(kāi)挖與結(jié)構(gòu)制作實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。在基坑開(kāi)挖施工前，要對(duì)土體和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分塊，而且嚴(yán)格按照方案進(jìn)行施工，保證施工進(jìn)度符合計(jì)劃工期的要求，如分段放坡土方的開(kāi)挖完成時(shí)間應(yīng)控制在4 d，相對(duì)應(yīng)的，分段結(jié)構(gòu)制作的時(shí)間也應(yīng)控制在4 d，從而實(shí)現(xiàn)流水施工。此外，考慮到Z3區(qū)基坑端頭井承壓水降深深度較大，所以基坑開(kāi)挖時(shí)，Z3區(qū)基坑端頭井安排在最后，以最大程度地減少承壓水的抽水時(shí)間。通過(guò)上述施工措施，施工方僅用115 d就完成了Z3，Z4區(qū)兩個(gè)框架逆筑基坑的開(kāi)挖，共開(kāi)挖約10萬(wàn)m3土。此外，還實(shí)現(xiàn)了中間封頭墻的同步切割。

圖2～圖4分別為Z3，Z4區(qū)井點(diǎn)和土層監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖以及開(kāi)挖流程示意圖。

圖2 Z3區(qū)井點(diǎn)和土層監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

圖3 Z4區(qū)井點(diǎn)和土層監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

圖4 Z3，Z4區(qū)開(kāi)挖流程示意圖

4 數(shù)據(jù)分析

4． 1 地表沉降數(shù)據(jù)分析

首先從Z4區(qū)南側(cè)的地表沉降進(jìn)行分析:基坑開(kāi)挖初始，地表沉降變化相對(duì)十分平緩，當(dāng)Z4區(qū)開(kāi)始進(jìn)行承壓水抽排后，地表沉降速度開(kāi)始加快，而且隨著Z4區(qū)承壓水抽排量的逐漸增大，以及Z3區(qū)也開(kāi)始進(jìn)行抽水，此時(shí)相對(duì)之前，地表沉降速度有了明顯的加快，待Z4區(qū)承壓水抽排完成后，此時(shí)僅Z3區(qū)在進(jìn)行承壓水抽排，這段時(shí)間內(nèi)地表沉降基本上沒(méi)有太大的變化。由以上觀察可知，導(dǎo)致地表沉降的主要因素是Z4區(qū)承壓水的抽排，而且具有正相關(guān)性，即隨著抽水量的增大地表沉降速度增快。而Z3區(qū)由于地下墻的加深，對(duì)外界環(huán)境影響比較小。在Z3區(qū)端頭井區(qū)域的地表沉降也可以發(fā)現(xiàn)同樣的規(guī)律，也就是說(shuō)Z3區(qū)端頭井區(qū)域的地表沉降同樣也是主要由Z4區(qū)承壓水抽排造成的。

4． 2 建筑沉降數(shù)據(jù)分析

建筑沉降呈現(xiàn)出與地表沉降相似的規(guī)律，這一規(guī)律可以從位于Z4區(qū)基坑開(kāi)挖周邊區(qū)域的建筑看出，1號(hào)，2號(hào)，4號(hào)等建筑分布于Z4區(qū)，而3號(hào)建筑和臨近高架靠近Z3區(qū)。選擇2號(hào)建筑的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:當(dāng)Z4區(qū)開(kāi)始進(jìn)行承壓水抽排后，建筑沉降速度開(kāi)始加快，而且隨著Z4區(qū)承壓水抽排量的逐漸增大，以及Z3區(qū)也開(kāi)始進(jìn)行抽水，建筑沉降速度有了明顯的加快，待Z4區(qū)承壓水抽排完成后，建筑沉降速度趨于穩(wěn)定。1號(hào)與4號(hào)建筑的沉降基本與2號(hào)類似。

此外，沉降隨著離基坑的距離的增大而減小，在離基坑兩倍開(kāi)挖深度處位置的沉降大小為10．5 mm，由此可知該沉降主要是由于基坑降水造成的。

5 結(jié)語(yǔ)

基坑同步開(kāi)挖施工，不僅能夠解決由于施工環(huán)境限制導(dǎo)致的主體結(jié)構(gòu)基坑土方開(kāi)挖難度大的難題，而且可以有效地加快土方開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，縮短工程的總工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該車(chē)站Z3，Z4區(qū)基坑同步交錯(cuò)開(kāi)挖存在著基坑開(kāi)挖和降承壓水兩大施工難點(diǎn)，但通過(guò)對(duì)該車(chē)站的合理籌劃，以及采用框架逆筑、鋼筋混凝土結(jié)合的支撐體系，“化整為零”的分區(qū)策略、分層撐底加固以及臨時(shí)鋼支撐等工藝，高質(zhì)按時(shí)地完成了基坑開(kāi)挖的任務(wù)，為我國(guó)大中型城市中同類施工環(huán)境的地鐵施工提供了成功的施工經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 胡 浩，張中杰．蓋挖法在地下交通樞紐超大組合深基坑的應(yīng)用［J］．中國(guó)市政工程，2010(5):37-38．

［2］ 張中杰，田海波．新型逆筑法在澳門(mén)凼仔成都街地下停車(chē)場(chǎng)基坑工程的應(yīng)用研究［J］．中國(guó)市政工程，2009(10):51-52．

［3］ 王衛(wèi)東，王建華．深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)、分析與實(shí)例［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007．

［4］ 許晨明．淺談地鐵工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案比選［J］．山西建筑，2011，37(12):89-90．