試論緊鄰地鐵的深基坑工程施工關(guān)鍵技術(shù)

陸超

中鐵二十一局集團(tuán)有限公司 甘肅 蘭州 730000

對(duì)于城市基礎(chǔ)地鐵工程而言，地鐵安全穩(wěn)定運(yùn)行是其施工的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，因此，在應(yīng)用深基坑工程施工關(guān)鍵技術(shù)時(shí)，需要考慮復(fù)雜情況下緊鄰地鐵的基坑施工規(guī)劃，為工程順利開展提供保障，同時(shí)還需要保證地鐵能夠正常運(yùn)行。根據(jù)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)緊鄰地鐵的深基坑工程施工技術(shù)進(jìn)行探討，提高工程進(jìn)行效率，確保地鐵安全運(yùn)行的情況下正確應(yīng)用深基坑施工技術(shù)。

一、工程概況

該工程位于上海浦東新區(qū)三角地帶，全場區(qū)包括2層地下室，其上為所有建筑，基礎(chǔ)應(yīng)用的是樁筏基礎(chǔ)。本工程的基坑面積再8800m2，周長大約是440m，開挖深度通常是10.2m。基坑南邊東段和地鐵附屬西風(fēng)井與出入口連接，西段與地鐵隧道并行，基坑開挖邊與隧道外壁之間距離為6.3-9.4m，地鐵車站與隧道都是工程保護(hù)重點(diǎn)。為使地鐵車站與隧道保證安全，基坑劃分如圖1所示。

圖1 基坑劃分

本工程施工用地緊張，周圍環(huán)境比較復(fù)雜，特別是基坑施工時(shí)，地鐵車站與隧道十分敏感，因此必須要注意選擇合適二基坑施工方案。通過反復(fù)研究分析得到，該工程的基坑施工采用了分區(qū)順筑法進(jìn)行施工，通分區(qū)順筑法進(jìn)行施工，不僅可以是基坑圍護(hù)體系變形減小，保證地鐵車站和隧道安全，同時(shí)也能夠利用好當(dāng)前的工作面，解決場地緊張問題，并降低資金投入。

二、深基坑工程施工關(guān)鍵技術(shù)

（一）圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工作為審計(jì)工施工的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其對(duì)設(shè)計(jì)坑的使用和施工安全產(chǎn)生著直接的影響，該工程緊鄰地鐵的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工是實(shí)行了旋挖鉆機(jī)施工，結(jié)構(gòu)為雙排支護(hù)樁結(jié)構(gòu)，施工后，內(nèi)外排樁進(jìn)行了高壓旋噴，鉆注的旋噴樁能夠固定土體和止水帷幕[1]。

該工程基坑和地鐵西風(fēng)井、出入口連接區(qū)域，利用地鐵站已經(jīng)施工完成具備的鉆孔灌注樁當(dāng)做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，柱樁直徑是800*950mm，采用三軸水泥土攪拌樁止水帷幕隔斷，兩層微承壓水深度是30m。鄰近地鐵側(cè)與出入口鄰近區(qū)域和路側(cè)圍護(hù)應(yīng)用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是600mm厚的地下連續(xù)墻，深度是22m，插入比例為1:12，其兩邊采用槽壁預(yù)加固，材料是直徑為850m的三軸水泥圖攪拌樁，外側(cè)槽壁的加固體也具有止水效用，插入的深度是30m。近原水的管側(cè)圍護(hù)應(yīng)用的是鉆孔灌注樁，規(guī)格為850*1000mm，深度再22m，比例是1:1.2，止水帷幕的材料是三軸水泥土攪拌樁，其規(guī)格為850mm直徑，深度是30m。而中間分隔墻應(yīng)用的鉆孔灌注樁規(guī)格是800*1000m，深度的插入幅度是20.1m，外部的止水帷幕深度再15m。如圖2。

圖2 基坑圍護(hù)圖

基坑工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工是重點(diǎn)內(nèi)容，其質(zhì)量對(duì)基坑安全有著直接的影響。鉆孔灌注樁施工應(yīng)用的是GPS-10鉆機(jī)，施工工藝為二次清空，對(duì)泥漿配比要進(jìn)行嚴(yán)格控制，并通過多機(jī)連續(xù)作業(yè)，采取跳打措施以保證施工質(zhì)量。鎖口管柔性接頭被應(yīng)用再地下連續(xù)墻施工中，其能夠?qū)w的豎向沉降量進(jìn)行有效控制，每幅墻內(nèi)的墻底注漿管設(shè)置了2根，在墻底插入的幅度為0.5m，每個(gè)注漿管中使用的水泥大約有2t，施工主要是控制注漿量，并與壓力進(jìn)行雙向控制。三軸攪拌樁實(shí)行的是套接一孔法以及二噴二攪施工工藝，對(duì)下降和提升的速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)而保證水泥摻量與要求相符。

此外，地鐵沿線區(qū)域具有大量的市政管線，施工時(shí)需要尤為注意管線設(shè)置和遷移問題，由于地下管線關(guān)系復(fù)雜，施工前需要用小型機(jī)械和人工挖掘進(jìn)行探溝挖掘，了解地下情況后再開展施工工作。

（二）基坑降水施工

該工程基坑開挖的深度范圍內(nèi)，其中的土層具有較大的含水量，且位于飽和狀態(tài)中，因此，應(yīng)用深井降水施工，具體措施包括：

1.疏干井。在進(jìn)行布置時(shí)，需要將土體加固和支撐部位避開，根據(jù)200m2的范圍綜合考慮布置井，其深度在15m，總共為24口。

2.坑內(nèi)水位觀測井和備用井。坑內(nèi)設(shè)置了幾個(gè)水位觀測井和備用井，每個(gè)區(qū)域1口井，井的結(jié)構(gòu)類似與區(qū)域的降水井，根據(jù)需求應(yīng)急井和水位觀測井在一定程度上可以共用。

3.減壓井。該場地中某層賦存含有微承壓水，通過計(jì)算得到，在基坑開挖直至坑底時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)承壓水突涌的現(xiàn)象。基坑使用三軸水泥土攪拌樁將微承壓水城和外界水力之間的聯(lián)系隔斷，對(duì)此，需要在坑中設(shè)置減壓井，確保承壓水坑的突涌穩(wěn)定性能夠滿足計(jì)算要求。在布置減壓井時(shí)，其數(shù)量為11個(gè)，每個(gè)區(qū)域占據(jù)的數(shù)量不同。

4.坑外水位觀測井和回灌井。該工程中，基坑外設(shè)置了一些水位觀測井，南邊和西北邊的水位觀測井可以用于回灌井使用，二者能夠?qū)崿F(xiàn)共用。

5.降水過程中，需要加大力度檢查維護(hù)抽水設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，保障抽水設(shè)備是正常情況下。

（三）地基加固施工

該工程基坑開發(fā)時(shí)，其深度的影響范圍處于第三層和第四層軟弱淤泥質(zhì)土層，其本身的抵抗變形能力較弱，不利于基坑變形控制。為了能夠使基坑圍護(hù)和坑外土地變形有所約束，該工程應(yīng)用的攪拌樁是直徑為850mm的三軸水泥土，其對(duì)基坑開挖底部周邊軟土土體被動(dòng)區(qū)地基進(jìn)行加固處理。與地鐵區(qū)域臨近的坑內(nèi)進(jìn)行裙邊加固，其寬度是8m，到坑底下的深度是5m。在近原水管的部位設(shè)置的裙邊加固寬度是6m，靠近路側(cè)的進(jìn)行墩式加固。在施工前，需要利用試成樁確定合適的施工參數(shù)，施工過程中應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，對(duì)施工流程進(jìn)行合理安排。

（四）基坑開挖和支撐施工

1.遵循“分層分區(qū)分塊、對(duì)稱平衡限時(shí)”這一原則進(jìn)行土方開挖。先對(duì)1區(qū)的基坑進(jìn)行開挖，在此基礎(chǔ)上完成地下兩層結(jié)構(gòu)后再對(duì)2.4區(qū)的基坑進(jìn)行開挖，在此基礎(chǔ)上完成地下兩層結(jié)構(gòu)后再對(duì)3區(qū)的基坑進(jìn)行開挖。其中，1區(qū)的基坑由兩道混凝土支撐，開挖分成了三層，而2.3.4區(qū)的基坑由1道混凝土支撐與兩道直徑為609mm的鋼管支撐，分成了四層進(jìn)行開挖。在挖土過程中，需要先將地基中間部位以及保護(hù)等級(jí)低的部位土體進(jìn)行開挖，與基坑年邊相鄰的地鐵車站，其每層土體都要留有一定量的土，最后將其挖除掉，同時(shí)及時(shí)保證支撐[2]。

2.基坑開挖、支撐需要構(gòu)成交叉搭接流水施工，挖土后及時(shí)穿插支撐施工面施工，縮短上下道工序的施工間歇時(shí)間，提高基坑開挖速度和支撐進(jìn)度，減少基坑變形導(dǎo)致的周邊環(huán)境變化。在2.3.4區(qū)基坑的鋼管撐都屬于自適應(yīng)支撐系統(tǒng)，在安裝完成后逐步進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加，利用高精度傳感器連續(xù)監(jiān)測支撐軸力，按照監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)或手動(dòng)補(bǔ)償高精度傳感器，進(jìn)而對(duì)基坑變形進(jìn)行控制，以保證地鐵安全。

3.在對(duì)最終一層的土體就那些開挖時(shí)，需要遵循先遠(yuǎn)后進(jìn)流程進(jìn)行施工，從開挖直到坑底，需要進(jìn)行組織驗(yàn)槽工作，立即將墊層混凝土澆筑上去，同時(shí)及時(shí)對(duì)基層底板進(jìn)行施工，進(jìn)而使土方開挖、墊層以及底板施工都能夠構(gòu)成平面搭接流水施工，進(jìn)而控制好圍護(hù)結(jié)構(gòu)，避免其出現(xiàn)變形現(xiàn)象。

4.在集水井以及電梯井落深區(qū)域進(jìn)行開挖施工時(shí)，需要保證墊層混凝土與設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求相符，避免由于開挖超深部位而導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形現(xiàn)象。

5.土方開挖時(shí)，施工方通過自檢、第三方委托和專業(yè)監(jiān)測對(duì)基坑圍護(hù)、管線、建筑物、地鐵變形都能夠情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)根據(jù)檢測情況對(duì)施工進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)安全問題。

6.臨近地鐵一邊的支護(hù)結(jié)構(gòu)有較大角度，其轉(zhuǎn)角內(nèi)部配置了混凝土內(nèi)支撐，其從地坪往下一共有5道，而從地基開始施工從上到下逐層拆除。鋼筋砼采用靜力切割來拆除支撐。整個(gè)施工流程為：先澆筑完成砼支撐下邊結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)砼的拆模強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再將外墻模板拆除，之后開展外墻防水施工，之后素砼回填臨近地鐵側(cè)的肥精，混凝土回填在符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后再拆除掉上一層的支撐。

（五）監(jiān)測工作

施工前，需要委托具有一定資質(zhì)的監(jiān)測單位在地鐵站點(diǎn)及其周邊區(qū)間設(shè)置一些監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)而從土方開挖開始就監(jiān)測站點(diǎn)和區(qū)間位移，并委托監(jiān)測單位監(jiān)測現(xiàn)場中的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)單雙控不同控制率進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警，例如為85%和70%的控制率進(jìn)行黃色預(yù)警在；為100%、85%的控制率進(jìn)入橙色預(yù)警；100%、100%的控制率進(jìn)入紅色預(yù)警，同時(shí)實(shí)行加密監(jiān)測頻率，及時(shí)上報(bào)監(jiān)測結(jié)果，并采取積極的應(yīng)對(duì)措施，做好應(yīng)急工作。

結(jié)束語

綜上所述，該工程是臨近地鐵車站開展的深基坑施工，周圍環(huán)境和施工條件比較復(fù)雜，在進(jìn)行施工時(shí)難以保護(hù)地鐵安全。對(duì)此，需要認(rèn)真設(shè)計(jì)施工方案，對(duì)施工流程要合理安排，并控制好施工過程，降低施工對(duì)地鐵周邊環(huán)境的影響程度，保證地鐵安全。