成都某地鐵站膨脹土地質(zhì)深基坑變形處置措施

文／柯尊偉 中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司 湖北十堰 442012

1、工程概況

成都某地鐵車站為地下二層14m 島式站臺(tái)明挖車站，車站與遠(yuǎn)期32 號(hào)線換乘，換乘形式為節(jié)點(diǎn)換乘。該站位于蜀龍路和仙韻5 路交叉路口處，沿規(guī)劃蜀龍路東西方向設(shè)置。車站為14 米島式車站，采用雙柱三跨（局部無柱和單柱雙跨）地下兩層（局部三層）現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，本站車站有效站臺(tái)中心里程為Y(Z)DK95+400.000，設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程Y(Z)DK95+228.800，設(shè)計(jì)終點(diǎn)里程Y(Z)DK95+978.200。車站總長(zhǎng)度749.4m。公共區(qū)采用無柱形式，標(biāo)準(zhǔn)段總寬24.3m，頂板覆土厚度約為3.0m，底板埋深23.50m。設(shè)備區(qū)采用雙柱形式，頂板覆土厚度約為5.0m，底板埋深約22.70m。配線段采用單柱和雙柱形式，頂板覆土厚度約為4.0～5.0m，底板埋深約22.70m。本車站采用明挖法施工。

車站主體總長(zhǎng)749.4m，電器大廈處為標(biāo)準(zhǔn)段，寬度為24.3m，最寬處為電器大廈西側(cè)換乘段，寬度為32.1m，底板埋深23.5m，基坑采用圍護(hù)樁+內(nèi)支撐支護(hù)。圍護(hù)樁采用A1200@2000。

內(nèi)支撐采用鋼管支撐，電器大廈附近第一層為A609,t=16mm，第二層為A800,t=16mm，第三層為A609,t=16mm。

電器大廈對(duì)應(yīng)位置樁設(shè)計(jì)樁型為A1’型，樁長(zhǎng)24.5～24.7m，主筋直徑C28，主筋數(shù)量31 根，采用C35 水下混凝土。

設(shè)計(jì)樁間網(wǎng)噴厚度150mm，掛網(wǎng)鋼筋采用Φ8@150×150mm，噴射混凝土等級(jí)C20，樁間土體設(shè)置C16 加強(qiáng)環(huán)筋，并在每根樁上植筋入C18，L=0.45m 橫向拉筋，加強(qiáng)環(huán)筋、橫向拉筋的豎向間距為1.5m。項(xiàng)目部結(jié)合膨脹土地層等綜合考慮，加強(qiáng)橫筋間距調(diào)整為1m，加強(qiáng)箍與樁體鋼筋焊接長(zhǎng)度10cm，鋼筋連接及焊接牢固。地質(zhì)條件較差（膨脹土地層夾雜蒙脫石）的區(qū)域，加強(qiáng)橫筋的豎向間距按0.5m 加密設(shè)置。且網(wǎng)片均采用焊接連接。

電器大廈對(duì)應(yīng)位置實(shí)際地層雜填土及粘土厚度約12.8m，往下為泥巖層（即第二道鋼支撐以下1m 處間泥巖）。

圖1 電器大廈對(duì)應(yīng)位置實(shí)際地層

電器大廈為地上5 層框架結(jié)構(gòu)，無地下室。

電器大廈距離基坑標(biāo)準(zhǔn)段為7.95m，距離擴(kuò)大段為8.12m。

電器大廈為柱下臺(tái)階式獨(dú)立基礎(chǔ)，柱間距5.5m，基礎(chǔ)埋深1.8m，基礎(chǔ)底寬2.2 米。見圖2

圖2 電器大廈距離車站基坑示意圖

1.1 工程地質(zhì)

地層中黏土自由膨脹率21.0～62.0%，具有弱～中等膨脹性；全風(fēng)化泥巖自由膨脹率65.00～68.00%，具有中等～強(qiáng)膨脹性。見圖3

圖3 車站結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)地層圖

1.2 基坑變形現(xiàn)狀

2021年6月17日基坑開挖至臨近電器大廈附近，截止2021年8月27日該部位基坑見底，三次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)突變超限，導(dǎo)致電器大廈墻面開裂，基坑變形超限。

（1）2021年6月25日發(fā)生第一次變形，電器大廈周邊于2021年5月10日開始正式開挖冠梁以下土方（之前該處為馬道），建筑物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一直較為穩(wěn)定。當(dāng)電器大廈附近第一層鋼支撐已經(jīng)架設(shè)，第二層剛具備條件，正在架設(shè)鋼圍檁時(shí)，最大處沉降JZ1-7 號(hào)點(diǎn)3.03mm/天。

圖4 電器大廈對(duì)對(duì)應(yīng)車站單元

（2）2021年8月2日8月2日發(fā)生第二次變形，基坑處于土方收土階段，剩余土方約1.6 萬方，開挖最深處約 24米，最淺處約 13 米。電器大廈附近第一層、第二層鋼支撐已經(jīng)架設(shè)完成，第三層正開始架設(shè)，且電器大廈南側(cè)和東側(cè)已經(jīng)進(jìn)行注漿加固，正在進(jìn)行西側(cè)打孔時(shí)，單次沉降過大，最大沉降JZ1-14 號(hào)點(diǎn)3.84mm/天。

（3）2021年8月25日和26日發(fā)生第三次變形，連續(xù)兩天強(qiáng)降雨，最大沉降達(dá)5mm/天。基坑處于土方收土階段，收土口距離電器大廈約29m，剩余土方約1 萬方，開挖最淺處約18.5 米；第一層鋼支撐已經(jīng)全部架設(shè)完畢，第二層鋼支撐已完成，第三層鋼支撐電器大廈位置已完成架設(shè)。

2、處置方案的確定

2.1 針對(duì)第一次變形的處置方案

根據(jù)地鐵監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示電器大廈開始沉降，沉降速率明顯提高的情況，20211年6月25日施工單位組織各相關(guān)人員召開分析會(huì)，同時(shí)對(duì)電器大廈周邊進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)電器大廈外圍開挖三處大坑，電器大廈內(nèi)部靠近基坑側(cè)也開挖一處大坑，且下雨坑內(nèi)積水嚴(yán)重，經(jīng)與電器大廈人員溝通，了解到是對(duì)電器大廈進(jìn)行房屋鑒定，所以對(duì)基礎(chǔ)周邊進(jìn)行開挖，但此次開挖地基受到一定擾動(dòng)，對(duì)房屋沉降變形勢(shì)必有一定的影響。

確定首先協(xié)調(diào)電器大廈人員對(duì)開挖的房屋基礎(chǔ)進(jìn)行回填的措施。

2.2 針對(duì)第二次變形的處置方案

經(jīng)分析認(rèn)為，電器大廈及基坑地面沉降突變，主要由膨脹土層泡水導(dǎo)致地層承載力及強(qiáng)度降低引起。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)察看，電器大廈主體結(jié)構(gòu)（梁、柱）未見明顯裂縫，磚圍護(hù)墻有局部裂縫。

（1）電器大廈外墻周邊祼土地面及硬化地面裂縫應(yīng)及時(shí)硬化封，保證周邊排水暢通。

（2）根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，對(duì)電器大廈基礎(chǔ)注漿加固，必要時(shí)采取基礎(chǔ)底部打設(shè)管棚等措施。

（3）基坑暫停土方開挖，及時(shí)架設(shè)鋼支撐，封閉基坑底及樁間土體，樁間護(hù)壁設(shè)置泄水管引排地層滯水。鋼支撐架設(shè)后，盡快撤離大型設(shè)備，控制地面超載。

（4）基坑陽角處根據(jù)建設(shè)情況，必要時(shí)加密鋼支撐。

（5）提高監(jiān)測(cè)頻率，及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，必要時(shí)采取相應(yīng)應(yīng)急措施，保證基坑和電器大廈安全。待監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)收斂后，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

2.3 針對(duì)第二次變形的處置方案

（1）基于“快速開挖，及時(shí)澆筑”原則，適當(dāng)調(diào)整基坑開挖時(shí)序，確保電器大廈段主體結(jié)構(gòu)盡早實(shí)施。

（2）補(bǔ)充基坑側(cè)壁泄水孔，確保樁間土體穩(wěn)定。

（3）第一、二道鋼支撐之間可考慮局部加撐措施，適當(dāng)減小第一、二道鋼支撐豎向間距。

（4）基坑附近地表裂縫須第一時(shí)間封閉，減少雨水和地表水下滲，加強(qiáng)坑內(nèi)土體疏干措施。

（5）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)巡查，如電器大廈梁柱節(jié)點(diǎn)部位，確保電器大廈安全。

3、處置施工方法

3.1 針對(duì)第一次變形的處置施工

對(duì)電器大廈進(jìn)行房屋鑒定時(shí)開挖的房屋基礎(chǔ)進(jìn)行了回填處理。

3.2 針對(duì)第二次變形的處置施工

（1）電器大廈外墻周邊裸土地面及硬化地面裂縫硬化封閉，并對(duì)電器大廈屋面排水管加長(zhǎng)引流至排水溝內(nèi)。

（2）豎向加固注漿：距離電器大廈約3.5m，52 袖閥管，孔深6m，雙排間距0.8m 梅花形布置，為加強(qiáng)轉(zhuǎn)角注漿效果，轉(zhuǎn)角處增設(shè)1 排注漿孔，以轉(zhuǎn)角點(diǎn)外擴(kuò)0.8m，向轉(zhuǎn)角兩側(cè)各延伸3 孔。斜向加固注漿：在建筑基礎(chǔ)與豎向注漿孔之間設(shè)置雙排斜向注漿孔，52袖閥管，孔深8m，雙排間距0.8m梅花形布置，斜向角度30°，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)外側(cè)，增設(shè)4 根108 鋼花管加固，間距1m，長(zhǎng)度以打設(shè)到全風(fēng)化泥巖層為止。累計(jì)打設(shè)6m 長(zhǎng)注漿管115 個(gè)，并完成注漿；累計(jì)打設(shè)8m 長(zhǎng)注漿管160 個(gè)，并完成注漿；累計(jì)灌注水泥109t。

圖5 電器大廈注漿加固

（3）基坑暫停土方開挖，架設(shè)鋼支撐，封閉基坑底及樁間土體，樁間護(hù)壁設(shè)置泄水管引排地層滯水。

（4）基坑陽角第一道鋼支撐采取并撐(增加6 根)處理。

（5）對(duì)電器大廈進(jìn)行房屋鑒定。

圖6

3.3 針對(duì)第三次變形的處置施工

（1）適當(dāng)調(diào)整基坑開挖時(shí)序，加快電器大廈段主體結(jié)構(gòu)施工。

（2）補(bǔ)充基坑側(cè)壁泄水孔。

（3）第一、二道支撐之間局部采取加撐(增加14 根)措施。

圖7

（4）基坑附近地表裂縫封閉。

4、監(jiān)測(cè)數(shù)量分析

根據(jù)2011年9月1日至10月23日的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，現(xiàn)場(chǎng)采取的處置相關(guān)措施效果明顯，變形趨于穩(wěn)定。

圖8 地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖

圖9 電器大廈監(jiān)測(cè)沉降數(shù)據(jù)曲線圖

圖10 地表沉降數(shù)據(jù)曲線圖

結(jié)語：

通過對(duì)膨脹土地質(zhì)深基坑變形采取針對(duì)性的處置措施后，變形趨于穩(wěn)定，達(dá)到明顯效果。2021年9月24日電器大廈對(duì)應(yīng)基坑第10 單元底板已澆筑完成，對(duì)應(yīng)第9 單元正澆筑底板混凝土，基坑側(cè)壁、支撐均穩(wěn)定無異常。2021年12月23日電器大廈對(duì)應(yīng)的地鐵車站第9、10 單元主體結(jié)構(gòu)安全順利封頂，周邊排水暢通無積水，電器大廈墻體無新增裂縫，關(guān)鍵梁、柱節(jié)點(diǎn)無裂縫發(fā)育，整體穩(wěn)定無異常。值得類似情況的處置借鑒。