1、探索城市地铁深基坑施工变形控制技术摘要: 本文宁波市轨道交通 1 号线为例介绍了城市地铁深基坑施工变形控制技术，对今后相关领域的探索提供了借鉴。 关键词: 地铁；深基坑；变形控制 中图分类号：U231+.2 文献标识码： A 文章编号： 随着城市建设的发展，基坑开挖已趋于大规模化和大深度化，且多以明挖顺作法为主，施工过程伴随着极强的环境效应，若不对深基坑施工进行严格的变形控制，邻近的建( 构) 筑物会因较大变形而影响其正常使用，严重时甚至引发事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的，近些年的地铁事故便是前车之鉴，不得不引起人们的高度重视。宁波地铁 1 号线环城西路站周边建筑众多、管线密集、
2、环境复杂，北侧紧邻天一家园居住小区，南侧靠前锋桥和观港桥，以及基坑两侧东西走向的 10 kV 电力、DN600 /DN300 给水、DN1 000 污水、DN219 燃气、DN600 雨水均为宁波城区重要管线，如果对基坑变形不严格控制，一旦出现基坑失稳坍塌，将会造成重大伤亡事故、质量事故、经济损失和恶劣的社会影响。 因此，加强对基坑围护墙变形的有效控制及基坑四周地面、建筑、地下管线等的工程监控是非常重要的，是基坑施工安全可靠的必要措施。 1 工程概况 1.1 工程简介 宁波市轨道交通 1 号线一期工程 TJ标环城西路站位于海曙区中山西路与环城西路交叉口西侧，前丰桥与观港桥之间，车站北侧为天一家
3、园小区，南侧为西塘河。天一家园小区楼房 1116 层均为预应力管桩基础，桩长 24 m，距车站主体基坑 2634 m; 西塘河宽 5258 m，深约1.52 m，河道底部较为平坦，水流平缓，河岸为砌石挡墙，挡墙沿河侧有干砌石边坡防护，距车站主体基坑 1224 m。环城西路站为地下 2 层岛式车站，单柱双跨箱型结构，采用明挖顺作法施工，车站顶板埋深约 27 m，长 178.2 m，基坑标准段深 1591 m、宽 18.7 m，端头井深17.61 m、宽 22.6 m。围护结构采用 800mm 厚地下连续墙，标准段墙深31.4m，端头井墙深 34 m，插入比约为 11，第 1 道支撑为 800 m
4、m900 mm 混凝土支撑，第 2 6 道为 609、t=16 mm 钢管支撑。基底以下 3 m 范围内采用“抽条+ 裙边水泥土搅拌桩”加固，搅拌桩与地墙间加固盲区采用旋喷桩补充加固，深度与搅拌桩一致。 1.2 工程、水文地质 工程区域属冲湖积平原，地面标高 2.6 4.0 m，系第四纪地层，较稳定，厚度 90 m 左右，上部软土层厚 16.4 29.7 m。主要成因类型有河流相、河湖相及海相等，从老到新是由一套陆相堆积-海陆交替堆积-海相堆积地层组成，地层具有土质软、强度低、压缩性高、灵敏度高、含水量丰富、透水性低等特点。地下潜水埋深 1 4 2.6 m，主要赋存于表部填土和黏土、淤泥质土层
5、中，浅层黏土和淤泥质土渗透系数为 1.010 4.0710cm/s，局部地段为1 层含黏性土粉砂或粉土层中的浅层微承压水。地下水主要接受大气降水竖向和地表水的侧向入渗补给，水量贫乏。车站范围内自上而下依次为1 杂填土、2 淤泥质黏土、3 淤泥质黏土、2 淤泥质粉质黏土、2 粉质黏土、1 淤泥质粉质黏土、1 黏土、2 粉质黏土、4 粉质黏土、1 粉质黏土、3 粉质黏土层，见图 1。 图 1 环城西路站地质剖面图 2 主要控制措施 2 1 地下连续墙施工 1) 施工导墙时，考虑地下连续墙施工误差及基坑变形影响，导墙净空加宽 40 mm，并统一外放 10 cm。每个转角处沿地下连续墙的中轴线外放 3
6、00 mm，确保成槽时拐角土方能挖除干净。 2) 地下连续墙施工采用 1 台带自动纠偏装置的 GB34 液压成槽机，槽壁机定位后抓斗平行于导墙内侧面自行坠入导墙内，成槽时先挖槽段两端的单孔，再挖中间部分，保证抓斗两侧受力均衡和成槽精度。随机抽检泥浆性能指标，若不合格则需作废浆处理，外运出场。 3) 地墙刷壁和清孔质量关系到地墙接缝防水和墙脚质量，施工过程中以不少于 10 次刷壁和刷壁器不带有土渣、泥皮双重指标控制刷壁质量。4) 采用有良好的流动性、和易性、无离析现象的水增刊 2 何松洋 : 城市地铁深基坑施工变形控制技术 183 下 C30、P8 商品混凝土，混凝土浇筑应连续进行，浇筑时间不得
7、超过 4 h，导管埋入深度控制为 1. 5 3.0 m。 5) 对相邻地墙施工间隔时间较长的接缝处外侧采取了“品”字形旋喷桩( 3 根?800 mm) 预止水的方法，防止开挖过程中出现漏水， 。 2.2 基底加固 主体基坑基底以下 3 m 范围内采用抽条 + 裙边水泥土搅拌桩加固，采用 P?O42.5 级普通硅酸盐水泥，水泥掺量 20%，水灰比 1.51。采用1 台 JB160 三轴搅拌机，桩径?850 mm，间距 600 mm，钻机提升速度不大于 0.5 m/min。上部土体的弱加固区采用 8%的水泥掺量，相对于非加固区的淤泥质原状土有较高的强度和自稳性，为坑内小挖机作业提供良好的环境。 由
8、于三轴搅拌桩的工艺特点限制，加固体不能与地墙间结合密切，基坑开挖时容易有较大的变形。根据以往施工经验，在搅拌桩与地墙间的加固盲区，采用旋喷桩进行补充加固，使加固体与地墙结合密切，基坑开挖过程中能有效地起到支撑的作用，也为基坑变形控制打下了基础。2. 3 基坑降水 采用真空井疏干土体水分，根据降水试验和结合基坑总涌水量计算，单井有效降水面积为 180 m2，降水时间不少于 30 d，运行期间现场配置备用发电机，以防停电，不超过 3 口井共用 1 台真空泵，并确保真空度不小于 0.06 MPa。 2.4 土方开挖及支撑安装 1) 基坑开挖与支撑安装原则 基坑开挖与支撑安装遵循“时空效应”的原理，在
9、开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”5 要点，按照“开槽支撑、先撑后挖、纵向分段、竖向分层、横向分块、严禁超挖、限时作业、快速封底施作底板”的原则合理组织施工。并利用土体在基坑开挖过程中位移的变化规律，对基坑开挖动态管理，并做到信息化施工，确保基坑变形量在设计允许范围内。 2) 土方开挖 第 1 层土方采用 PC200 挖机开挖，开挖至冠梁和钢筋混凝土支撑底部 5 cm 处，然后凿除地下连续墙超浇混凝土，并清理干净浮渣，同时将预留钢筋调直。混凝土支撑下部施作 5 cm 厚 C10 素混凝土底模，钢筋绑扎和模板安装验收合格后进行混凝土支撑与冠梁混凝土浇筑。冠梁及混凝土支撑达到设计强度
10、的 80%后开挖下层土体，对 23 层土方开挖采用 1 台 18 m 的长臂挖机直接在支撑的空隙间挖土，每小段开挖长度56 m，开挖纵坡不大于 13，减载平台高度不大于 4 m，挖土时先挖中间后挖两侧，对钢支撑下方的土体采用 1 台 PC40 型小挖掘机( 用 50 t 履带吊放到基坑内) 配合翻土，对边角位置的零星土方由人工配合清理，挖至每道钢支撑底部 50 cm 时及时进行钢支撑安装和施加预加轴力，挖出的土方直接由长臂挖机装车运至弃土场。第 46 层土方开挖采用25 m 长臂挖机直接挖土，最后一层土体开挖至基底标高上 30 cm，以下由人工配合长臂挖机挖土，严禁超挖，及时浇筑 250 mm
11、 厚 C30 早强混凝土垫层封闭基底，减小基坑变形。及时在开挖面设纵向排水沟和集水井，不能等有积水或下雨再去挖，这样势必泡软土层，降低土体自身抗变形能力。纵向排水沟应设在中间或三分线上，不能设在围护墙边，以防止冲刷或泡软坡体，导至滑坡。另外，基坑开挖过程中需及时封堵围护墙的渗漏点，防止造成周边建筑物、管线和道路的破坏。 3 结论与讨论 通过环城西路站深基坑施工变形控制成功案例，但是由于宁波地区土质软、强度低、压缩性高、灵敏度高、含水量丰富、透水性低的地质与沿海地区其他城市存在一定的差异，同时缺乏在宁波地铁施工的经验，因此，需在施工中结合现场施工条件，不断优化施工方案，确保深基坑施工安全可控。 参考文献 1 张辉，王建华 地铁车站基坑变形的影响因素和控制措施分析J 建筑施工，2010，32 ( 2): 134136 2 刘洪震 不同基坑施工引起的围护结构变形及建筑物沉降对比分析J.隧道建设， 2009， 29( 2): 172175
