地鐵站基坑圍護(hù)工程關(guān)鍵技術(shù)研究

金 大 勇

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四0二隊(duì)，遼寧 鞍山 114000)

地鐵站基坑圍護(hù)工程關(guān)鍵技術(shù)研究

金 大 勇

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四0二隊(duì)，遼寧 鞍山 114000)

為了研究地鐵車站基坑開挖穩(wěn)定性，以地鐵站基坑圍護(hù)工程為研究對象，在工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行工程地質(zhì)評價(jià)，并針對基坑施工圍護(hù)從支護(hù)、降水、周圍管線影響及氣候降水影響等方面提出了建議，并對抗浮做出了評價(jià)。

地鐵站，勘察，建議，評價(jià)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,基坑圍護(hù)技術(shù)也不斷改進(jìn)創(chuàng)新,圍護(hù)效果也越來越好。目前基坑維護(hù)手段多種多樣,但都受到技術(shù)、工程條件、經(jīng)濟(jì)成本等因素不同程度的制約[1，2]。選取哪一種或者聯(lián)合幾種圍護(hù)方案會更加高效、節(jié)約是需要關(guān)注的問題，本研究結(jié)合沈陽某地鐵站基坑實(shí)際情況，從基坑支護(hù)、降水、周圍管線及氣候降水等影響方面進(jìn)行分析，對基坑圍護(hù)技術(shù)提供了相關(guān)建議，便于為類似工程提供借鑒。

1 工程地質(zhì)概況

沈陽某地鐵工程走向沿著黃河大街到泰山路，穿越北站沿惠工街等直至環(huán)城高速。該條線路正線全長18.9 km，全線所有車站均采用地下車站。

1.1 地形地貌

本區(qū)間勘察場地地形平坦，經(jīng)過對該區(qū)域地質(zhì)詳細(xì)勘察得知，該線路區(qū)間內(nèi)單元地貌為第四系渾河高漫灘及古河道。 地面高差在0.8左右，標(biāo)高在43.1 m～44.0 m之間變化。

1.2 地基土的構(gòu)成及特點(diǎn)

經(jīng)過巖土勘察發(fā)現(xiàn)，在勘探范圍內(nèi)，主要分布為第四系全新統(tǒng)和更新統(tǒng)粘性土、砂類土及碎石類土。根據(jù)土層成因、形成年代以及巖性，進(jìn)行相關(guān)勘探記錄，通過室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)合原位巖土工程勘察測試確定土層性質(zhì)。

1.3 水文地質(zhì)條件

該線路所經(jīng)區(qū)段地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水，主要含水層深度在32.4 m～33.8 m變化，存在于砂礫石和圓礫層中。現(xiàn)場抽水試驗(yàn)表明，單井單位涌水量759.27 m3/(d·m)，屬水量豐富區(qū)。勘察期間水位埋深7.00 m～8.60 m。根據(jù)本地區(qū)資料顯示，地下水位變化規(guī)律為：一年有兩次突升變化。第一次突升在5月份，由于大伙房水庫的大放水。第二次突升在7月末～8月初，為當(dāng)?shù)匮雌冢叵滤惠^高。其他期間地下水位則較低，其變化幅度在2 m左右。地下水位的變化受開采和補(bǔ)給影響也較為明顯，開采量大于補(bǔ)給，則地下水位下降，開采量小于補(bǔ)給量，則地下水位上升。經(jīng)測試表明，地下水位以上對于混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)也無腐蝕性。

2 地基土的持力層選擇

本工程結(jié)構(gòu)底板埋深9 m，根據(jù)勘察得知結(jié)構(gòu)底板所處各層均可作為天然地基持力層。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮不同土層層位、巖層性質(zhì)、持力層力學(xué)性能差異性。

根據(jù)原位測試、土工試驗(yàn)成果結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定各層的重力密度γ、內(nèi)聚力C、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值φ、壓縮模量Es0.1-0.2、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk，如表1所示。

表1 各層主要物理力學(xué)參數(shù)

3 基坑圍護(hù)方案建議

3.1 基坑支護(hù)

本工點(diǎn)采用明挖法施工，考慮工程地質(zhì)條件制約，周圍可用場地較大，可采用局部支護(hù)并進(jìn)行放坡開挖基坑。施工結(jié)構(gòu)底板埋深為地下9 m，可以選擇基坑的支護(hù)方式為基坑內(nèi)支撐排樁支護(hù)體系，樁體可選用鉆孔灌注樁。也可以選擇地下連續(xù)墻，設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行考慮其穩(wěn)定性及變形要求，并且考慮施工過程中的機(jī)械工程施工、車輛動荷載擾動及周邊建筑物管線等對支護(hù)體系影響。

基坑支護(hù)各土層的設(shè)計(jì)參數(shù)γ，C，φ值應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力條件按前述推薦值采用。各層砂類土、碎石類土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值φk是根據(jù)土工試驗(yàn)成果及各層土的重型動力觸探擊數(shù)根據(jù)DB 21—907—2005建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范確定的。

當(dāng)施工條件允許局部可放坡開挖時(shí)，①層雜填土、③-1層粉質(zhì)粘土開挖邊坡坡度(高寬比)允許值可按表2采用，其他砂和圓礫層的坡度根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)按自然休止角確定。

表2 基坑開挖邊坡坡度(高寬比)允許值

基坑開挖和支撐的施工技術(shù)要點(diǎn)是：按一定長度分段開挖和澆筑結(jié)構(gòu)，在每段開挖中再分層、每層分小段地開挖和支撐，隨挖隨撐，施加支撐預(yù)應(yīng)力，完成每小段的開挖和支撐的施工時(shí)間限制在一定范圍之內(nèi)。

3.2 基坑降水

本工點(diǎn)結(jié)構(gòu)底板埋深9 m，基坑開挖深度較大，勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深7.00 m～8.60 m，基坑降水深度為2 m～3 m，應(yīng)注意防止出現(xiàn)流土以及管涌現(xiàn)象，宜采用基坑內(nèi)降水。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻時(shí)，地下連續(xù)墻可兼作隔水帷幕；當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁時(shí)，可采用水泥土類隔水帷幕。根據(jù)場地水文地質(zhì)，適宜采用管井井點(diǎn)降水方案，將水位降至基坑底面標(biāo)高下1.00 m處。

在基坑開挖施工過程中進(jìn)行地下水位降水時(shí)需密切監(jiān)控周圍土體變形、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形以及周圍建筑物變形傾斜值，并定期繪制變形曲線，若超出容許值必須立即停止施工，采取相應(yīng)控制措施，避免出現(xiàn)基坑事故。另外，施工過程中要做好地下構(gòu)筑物、管線的調(diào)查工作，并對其進(jìn)行充分防護(hù)。

3.3 抗浮評價(jià)

由于結(jié)構(gòu)底板埋深位于地下水位之上，近年來地下水位又有上升的趨勢，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮上浮問題，按不利條件考慮，抗浮水位可按42 m采用。必要時(shí)采用抗拔樁，確保抗浮穩(wěn)定性。抗拔樁設(shè)計(jì)參數(shù)可按規(guī)范中樁基設(shè)計(jì)參數(shù)采用，抗拔系數(shù)λ可采用0.50。

3.4 施工中應(yīng)注意的問題

1)在降水時(shí)需要考慮降水引起的地面以及周圍建筑物的附加變形。

2)基坑周圍土體滲透系數(shù)較大，在大開挖深度情況下要對周圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水處理，防止施工過程中產(chǎn)生流沙、管涌等破壞事故，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3)基坑施工、降水進(jìn)行時(shí)，密切對周圍建筑物、地下管線以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測，要高頻率監(jiān)測，確保達(dá)到信息反饋及時(shí)，為工程順利進(jìn)行提供保障。

4)該基坑在初期設(shè)計(jì)時(shí)要充分估計(jì)由于管線滲漏所形成的上層滯水影響。

5)建筑周圍的地下建筑物基礎(chǔ)、地下構(gòu)筑物的資料。

本工點(diǎn)位于綠化帶中，周邊影響范圍內(nèi)除了地下管線及渾南大街外，無其他建筑物。

3.5 基坑施工建議

1)可以選擇基坑的支護(hù)方式為基坑內(nèi)支撐排樁支護(hù)體系，樁體可選用鉆孔灌注樁。也可以選擇地下連續(xù)墻，設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行考慮其穩(wěn)定性及變形要求。

2)適宜采用管井井點(diǎn)降水方案，將水位降至基坑底面標(biāo)高下1.00 m處。

3)基坑周圍盡量不要行走車輛、荷載擾動及其他水體排放，以減少對圍護(hù)體系的不良影響。基坑施工過程中注意排水對基坑變形影響，實(shí)時(shí)對周圍建筑物、坑周樁體、地表沉陷變形監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)變形過量要及時(shí)匯報(bào)、暫停施工，采取應(yīng)對措施之后再恢復(fù)施工。

4)由于場地處于渾河沖洪積扇上，局部地層可能變化較大，且本次勘察由于受地下管網(wǎng)及地上現(xiàn)有建筑物的影響，導(dǎo)致個(gè)別孔間距較大，建議施工過程中發(fā)現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行施工勘察，以便進(jìn)一步查明地層分布及變化規(guī)律。

5)勘察場地地下管網(wǎng)非常復(fù)雜，為保證施工安全，建議對沿線地下管線進(jìn)一步探測和落實(shí)。

6)由于受氣候、降雨量等自然因素及周邊企、事業(yè)供水井間歇抽水的影響，地下水位隨時(shí)間變化較大，水文地質(zhì)參數(shù)也會產(chǎn)生一定的變化，建議在降水施工前的適當(dāng)時(shí)機(jī)，選擇合適位置補(bǔ)充干擾井抽水試驗(yàn)及回灌井試驗(yàn)，以便準(zhǔn)確測求施工時(shí)的水文地質(zhì)參數(shù)。

4 結(jié)語

1)該基坑場地平坦，地質(zhì)條件較好，但地下水位較高，土體滲透性大，設(shè)計(jì)施工中要充分考慮地下水對基坑穩(wěn)定性影響。2)本工點(diǎn)結(jié)構(gòu)底板埋深9 m，底板處各層均可作為天然地基持力層。3)從基坑支護(hù)、降水、周圍管線影響及氣候降水影響等方面，對基坑施工提出了建議，并對抗浮做出了評價(jià)。

[1] 張淑坤，張向東，李永靖，等.深水基礎(chǔ)組合樁圍護(hù)體系設(shè)計(jì)與應(yīng)急處理技術(shù)[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014，10(7):130-134.

[2] 朱培男.某深水基坑開挖支護(hù)方案研究[J].山西建筑，2014，40(25)：93-94.

Research on key techniques of foundation pit engineering of subway station

Jin Dayong

(LiaoningMetallurgicalGeologicalExplorationBureau402Team,Anshan114000,China)

In order to study the stability of the excavation of foundation pit of subway station, take the subway station foundation pit project as the research object, based on the engineering geology investigation, make the engineering geological evaluation on it, and the suggestion for the construction of foundation pit from support, precipitation, and the effect of climate, rainfall and the pipeline around was proposed, and made the evaluation of anti floating.

subway station, survey, suggestions, evaluation

2015-01-20

金大勇(1978- )，男，工程師

1009-6825(2015)10-0052-02

TU413.6

A