車站明挖法施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形施工控制

中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000

1 工程概況

某車站為地下三層島式換乘車站，位于某市主城區(qū)。車站基坑長(zhǎng)度約300m，開挖深度約26m。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)分段由小里程到大里程依次為：小里程端頭井、標(biāo)準(zhǔn)段、加寬段、軌排井段、加寬段、大里程端頭井、單渡線、單渡線端頭井。

2 水文、地質(zhì)

本車站所在地層為河流漫灘區(qū)，地面高程介于118.14～119.95m之間，地下水位較高，穩(wěn)定水位埋深3.2～4.7m；本站所處地質(zhì)分層情況依次：0～3m 為雜填土、3～9.2m 為粉砂（局部夾粉質(zhì)粘土）、9.2～18.4m 為細(xì)砂（局部夾黏土）、18.4～36.8m 為中砂（局部夾粘性土）、36.8～42.2m 為粗砂（局部夾圓礫）。整體地質(zhì)多為散粒體材料，無不良地質(zhì)，存在季節(jié)性凍土。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境

車站采用明挖法施工，基坑單渡線位置長(zhǎng)度約39.43m，寬處由13.17m 漸變?yōu)?1.64m，平均開挖深度26.9m，采用厚度1000mm 地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，單渡線共設(shè)置四道支撐，支撐主要是兩道砼支撐和鋼管內(nèi)支撐。

基坑臨近某江，場(chǎng)地砂層深厚，地下水位高，補(bǔ)給速度快，微承壓水頭0.5～3.0m。車站東端頭井南側(cè)為2棟淺基礎(chǔ)居民樓，距車站主體基坑最近距離8.4m，距單渡線基坑最近距離6.8m。

4 總體方案

4.1 設(shè)計(jì)施工方案

基坑開挖原則：分層分段開挖、先撐后挖。

土方開挖的分層、厚度及開挖深度如下：

第一層：▽118.61m～▽116.3m，開挖深度約3m；第二層：▽116.3m～▽109.4m，開挖深度約9m；第三層：▽109.4m～▽102.6m，開挖深度約16.5m；第四層：▽102.6m～▽97.1m，開挖深度約21.5m；第五層：▽97.1m～▽92.8m，開挖深度約26.5m；

以本車站單渡線施工段“1-1”剖面為分析斷面。單渡線施工段支撐布置為：第一道、第三道為砼支撐，第二道、第四道為鋼支撐。

4.2 主要施工控制要點(diǎn)

4.2.1 先撐后挖

第一階段，開挖表層土（土體厚度約2m），冠梁和第一道砼支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二層土方開挖；開挖至第二道支撐面下0.5m，架設(shè)第二道鋼支撐。進(jìn)行土方開挖時(shí)，基坑內(nèi)部降水必須在開挖面以下。

4.2.2 嚴(yán)禁超挖、欠挖

先撐后挖，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大。土方超挖，坑內(nèi)土體卸載較大，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生更大的變形，對(duì)基坑造成不利的影響；土方欠挖，導(dǎo)致本道支撐架設(shè)位置與設(shè)計(jì)位置有較大偏差，當(dāng)開挖到下一層土方的設(shè)計(jì)深度時(shí)，大大增加了下一道支撐的受力，進(jìn)而增大了下部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。總的來說：土方超挖、欠挖不利于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制。

4.2.3 鋼支撐預(yù)加軸力

單渡線施工段基坑，寬度由13.17m 漸變?yōu)?1.64m，基坑跨度較小、空間小。為了節(jié)省工期，第二道、第四道采用鋼支撐。鋼支撐在其設(shè)計(jì)位置及時(shí)架設(shè)，并按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力且穩(wěn)定后鎖定，繼續(xù)向下開挖。

4.2.4 補(bǔ)償灌漿

圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形時(shí)，在外側(cè)土體進(jìn)行袖閥管注漿，及時(shí)填補(bǔ)土體孔隙，減小周邊土體沉降。在補(bǔ)償注漿時(shí)應(yīng)控制注漿壓力，減小注漿對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形影響。

5 監(jiān)控量測(cè)方案

依照設(shè)計(jì)文件，確定本車站基坑風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)，監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)。本車站主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為建筑物沉降（傾斜）、地表沉降、墻體水平位移、支撐軸力等。

5.1 測(cè)點(diǎn)布置

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)該選取基坑典型斷面進(jìn)行布設(shè)，且各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布設(shè)在同一斷面上，以便各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相互印證，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。

5.1.1 建筑物沉降（傾斜）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

建筑物的外墻和承重柱上，測(cè)點(diǎn)間距10～15m，均勻布設(shè)。

5.1.2 地表沉降測(cè)點(diǎn)布設(shè)

沿基坑長(zhǎng)邊方向每30m 布置1 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平距離分別為5m、5m、5m、10m、10m，鉆孔深度至凍土層以下。

5.1.3 圍護(hù)墻體水平位移布設(shè)

沿基坑長(zhǎng)邊方向每30m 布置1 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，與地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)斷面保持一致，深度與地連墻等長(zhǎng)。

5.1.4 支撐軸力布設(shè)

沿基坑長(zhǎng)邊方向每30m 布置1 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，混凝土支撐采用鋼筋應(yīng)力計(jì)，位置宜選擇支撐長(zhǎng)度的1/3 處，鋼支撐安裝反力計(jì)。

5.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

選取“1-1”剖面圍護(hù)墻體測(cè)斜管ZQT15 和ZQT12 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表進(jìn)行分析，見圖1，選取本斷面支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，見圖2。

圖1 “1-1”剖面墻體水平位移時(shí)程曲線圖

圖2 “1-1”支撐軸力時(shí)程曲線圖

圖3 “1-1”剖面地表豎向位移時(shí)程曲線圖

圖4 “1-1”剖面建筑物豎向位移時(shí)程曲線圖

隨著基坑開挖深度增加，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與工況呈現(xiàn)一定的規(guī)律性：（1）第一道砼支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開挖第二層土，地連墻向基坑內(nèi)側(cè)變形，第一道砼支撐軸力增大；（2）土體超挖，鋼支撐架設(shè)滯后，地連墻繼續(xù)向基坑內(nèi)側(cè)變形，第二道鋼支撐軸力明顯增大，周邊地表、建筑物繼續(xù)發(fā)生沉降；（3）開挖深度約16.5m，第三道砼支撐架設(shè)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前暫停開挖，地連墻位移變化較為平穩(wěn)，周圍地表和建筑物緩慢沉降；（4）開挖深度約為21.5m 時(shí)，第三道砼支撐軸力明顯增大，地連墻在開挖處變形顯著，第一、二道支撐軸力開始減小，第四道鋼支撐架設(shè)并施加預(yù)應(yīng)力后，地連墻變形速率收斂；此時(shí)地表沉降速率增大，開始啟動(dòng)地面注漿，由于注漿壓力較大，進(jìn)一步引起地連墻發(fā)生變形；（5）開挖到底板高程，快速封底后，支護(hù)體系各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)趨于平穩(wěn)；由于持續(xù)灌漿，周圍地表抬升明顯，建筑物略有抬升，隨后趨于穩(wěn)定。

6 結(jié)語

地鐵車站明挖法施工，隨著基坑開挖深度的逐漸增加，圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐步發(fā)生變形，周邊建筑物和地表也開始發(fā)生明顯沉降。開挖施工中，架設(shè)鋼支撐要及時(shí)，并且要施加足夠的預(yù)加軸力，混凝土支撐在架設(shè)，一定要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度才能進(jìn)行下一步的開挖施工，還要嚴(yán)格控制超挖。對(duì)于地連墻變形而引起周圍地表、建筑物的變化，應(yīng)采取補(bǔ)償灌漿施工，填充地連墻與周邊土體之間的空隙，以控地表和建筑物的沉降，但要嚴(yán)格控制灌漿壓力。