1、1邻近建筑物地铁车站深基坑施工技术摘要本文以成都地铁 4 号线玉双路站工程为例，综合介绍了在城市闹市区邻近建筑物条件下控制建筑物沉降及基坑变形为核心的深基坑施工技术，对基坑的围护结构、降水、开挖、支护及房屋预加固等工序的要点进行研究和总结。 关键词邻近建筑物、深基坑、施工技术 Abstract this paper to Chengdu Metro Line 4 jade Double Road station project as an example, a comprehensive introduction to the adjacent buildings in downtown ci
2、ty under the conditions to control the deformation of deep foundation pit construction technology as the core of the building settlement and foundation pit, the pit retaining structure, precipitation, excavation, support and housing reinforcement procedure points research and summary. keyword adjace
3、nt building, deep foundation pit, construction technology 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1、工程概况 玉双路站是成都地铁 4 号线的一个换乘站，位于成都市一环路东三2段与双桥路交叉口东南侧，主体结构走向平行于双桥路。车站总长184.9m，基坑标准段宽度 20.7m，换乘节点段宽度 22.7m，为地下双柱12m 岛式站台。车站主体标准段为双层三跨箱形框架结构，基坑围护结构采用 12002000mm 机械钻孔桩+三道 60014mm 钢支撑；换乘节点轴为三层三跨箱形框架结构，基坑围护结
4、构采用 12001800mm机械钻孔桩+五道 60014mm 钢支撑。车站主体标准段采用明挖顺作法施工，换乘节点轴采用盖挖顺作法施工，基坑最大开挖深度25.48m，基坑安全等级属于一级。基坑两侧紧邻建筑，施工范围管线密集，施工环境复杂、风险较大。车站平面布置图见图 1。 图 1：玉双路站平面布置图 车站地处川西平原岷江级阶地，为冲洪积地貌，地形平坦。地层按岩土层层序从上到下依次如下：人工填筑土、粉质粘土、细砂土、卵石土、细砂土、卵石土、强风化泥岩、 。基坑底部位于卵石土中，车站围护桩插入深度为 3.55.0m。 场地地下水主要有两种类型：一是卵石层中的孔隙潜水，二是基岩裂隙水，砂卵石层含水丰富
5、，含水层总厚度约 20m，为孔隙潜水，渗透系数 k=18.022.0m/d。地下水位埋深约为 6m，相对标高为 492.63m。 2、周围建筑物情况 玉双路站所在位置建筑密集，基坑南侧为 7 层的朝发苑小区，采用钢筋混凝土柱下独立基础，基础埋深约地下 2.4 米，离基坑边缘约34.3m；基坑北侧为工人日报社的 6 层办公房距离车站基坑约2.5m4.0m，汉庭快捷酒店、红旗商场以及 6 层住宅房屋，距离车站基坑约 3.5m5.0m，1 号出入口通道侧墙距离朝发苑小区住宅基础约1.0m，3 号出入口距离路北社区住宅基础 3.57m，施工时必须注意对房屋的监测，加强保护措施。 图 2：玉双路站周围建
6、筑物 3、邻近建筑物条件下的施工原则 以控制周边建筑物沉降和基坑变形为核心，针对车站基坑离建筑物较近的特点，从围护结构施工、降水到土方开挖、房屋预加固等全采用适宜的施工工艺，确保车站和周边建筑物安全，将其对周边的环境影响降到最低。 4、主要施工技术 4.1 基坑围护结构施工 钻孔桩施工前封闭车站范围机动车道，基坑两侧仅预留 1.5m 宽非机动通道供行人通行。针对围护桩离周边建筑物较近的特点，施工中选择了两种成孔方式：当围护桩边缘离建筑物基础距离大于 2m 时，按设计采用旋挖钻成孔；当围护桩边缘离建筑物基础距离小于 2m 时，经优化设计，变更旋挖桩为人工挖孔桩施工。人工挖孔桩对建筑影响小，工艺成
7、熟。在砂卵石地层降水的条件下，人工挖孔具有成孔快、施工安全的特点。 在玉双路站围护桩施工中，设计 319 根围护桩，其中 56 根离建筑物4基础小于 2m 的围护桩采用了人工开挖成孔，取得了较好的效果。 4.2 基坑降水 4.2.1 降水计算 由于玉双路站基坑所处地层分布的卵石土、砂土间无隔水层，相互间水力联系好，可视作同一含水层，地下水为孔隙型潜水，地下水位埋深约为 6m。基坑开挖的涌水量主要是基坑在卵石土及砂土中的涌水量。 图 3：玉双路站降水井布置图 根据涌水量计算公式：，玉双路站基坑涌水量为 7173.2m3/d； 根据单井涌水量计算公式：Q1.366K(2H-Sw)Sw/lg(R2n
8、/nrwr0(n1)进行试算，当玉双路站计算到井数 n=16 时:Q=449.85m3，nQ=16449.95 =7197.6Q=7173.2 m3。考虑其他不利因素的影响，降水井数量在计算的基础上乘 1.3 系数，因此玉双路站共布设 21 口降水井，满足基坑降水量要求，降水井布置见图 3。 4.2.2 降水井构造 玉双路站基坑主要降低卵石层的地下水，泥岩降水比较困难，卵石层埋深在 2022.5m 之间，结合成都地质降水经验，降水井深度为 25m，降水井配管设置为：底部为 1 节 2.5m 沉砂管，设置 5 节 2.5m 渗水管，渗水管设置在卵石层中，其他为井壁管。 玉双路换乘节点处基坑加深
9、7.5m，此处降水井相应加深，取32.5m。底部为 1 节 2.5m 沉砂管，设置 8 节 2.5m 渗水管，其中 5 节 2.5m渗水管设置在卵石层中。 4.2.3 降水井质量控制及实施效果 5玉双路车站按降水设计中的井数、井深、井间距进行实施，个别离建筑物基础较近、实在没有空间施做的井位调整到桩间；在施工过程中加强渗水管滤网及滤料质量的控制，抽出的地下水均经沉砂池沉淀后排至市政管网，并对实际抽砂量进行统计。 实践证明，在基坑开挖期前，提前 20 天进行降水作业，基坑开挖见底后基底基本无积水，满足结构施工要求；同时由于前期降水井滤料及滤网质量得以有效的控制，保证了砂卵石地层中细小颗粒抽出量控
10、制在1/20000 以内，地层中大部分细小颗粒没有随水流而流失，减小了周边建筑物的沉降量，保证了邻近建筑物的安全。 4.3 基坑开挖及支护 4.3.1 基坑开挖的原则 施工过程中，为达到控制基坑变形、减小建筑物沉降值、安全施工的目的，根据卵石土及粉砂层暴漏易坍塌的特点，按照“时空效应”的规律，采取“竖向分层、纵向分段、开挖一层支护一层”的施工原则，及时封闭开挖面，减少开挖面暴露时间。基坑开挖过程中严格控制分层高度及分段长度，确保基坑始终处于稳定状态。 整个车站竖向分 8 层开挖，分层厚度 2.0m。纵向分 9 段开挖，每段长度约 20m。由西向东一个工作面开挖，坑内采用两台 1.2 m3 反铲
11、挖机开挖土方，一台 0.3 m3 挖机清底，每天出土约 800m3。分层、分段开挖后，为防止卵石土、粉砂层暴漏时间久造成坍塌，按照“开挖一段、支护一段”的原则，对基坑侧壁分段、分块网喷砼，开挖后在 24 小时之内挂 8200200 钢筋网并喷砼封闭。开挖后及时安装钢围檩和钢支撑，6确保无支撑暴露时间不大于 24h。 图 4：车站分层分段开挖示意图 4.3.2 钢支撑安装 基坑设三道钢管内支撑，水平间距平均 3m，基坑内支撑采用600mm 钢管，t=14mm 的钢管。第一道钢支撑支撑在冠梁上，二、三道钢支撑在钢围檩，钢围檩采用双拼 45C 组合工字钢。 根据基坑开挖的实际尺寸在基坑外将钢支撑事先
12、拼装好，用 20T 龙门吊整体吊装放在固定在钢围檩的钢托盘上，用两台 100T 液压千斤顶在钢管支撑活络端按设计要求，分级预加轴力，并进行锁定。同时，要根据天气情况、开挖进展及监测数据及时对支撑轴力进行复加。支撑拆除时亦应分级释放轴力。 4.4 建筑物预加固 结合玉双路站周边建筑物基础形式，开挖过程中对汉庭酒店、工人日报社、路北社区、朝发苑小区等建筑物基础进行预加固。 基础预加固采用 42 的注浆小导管，长 68m，从基坑侧面打入，加固部位主要为基础下部一定范围。小导管水平间距 2.0m，每 2 根一组，设置在围护桩桩间。竖向间距 1.5m，设置 34 排。注浆材料采用单液浆，注浆压力 0.8
13、1.0Mpa。建筑物加固平、断面图见图 5。 7图 5：车站周边建筑物加固平、断面图 4.5 基坑监测 邻近建筑物基坑开挖监测尤为关键，在开挖过程中，基坑的变形、建筑物沉降、支撑轴力等数据必须及时反馈，动态指导施工。根据设计，玉双路站基坑变形控制保护等级为一级，以两倍基坑开挖深度（H）来确定监测范围，开挖深度按 20m 算，影响范围为 40 米，即在距基坑 40 米范围内的建筑物、地下管线作为本工程监测保护的对象，主要进行以下项目的监测： （1）周围建筑物沉降、倾斜监测；（2）桩顶位移监测； （3）桩体侧向变形监测； （4）支撑轴力监测；（5）侧向土压力监测； （6）桩内钢筋应力应变监测；（7
14、）地下水位监测；（8）地表沉降监测； （9）土体侧向变形监测；（10）钢支撑的挠度监测；（11）管线沉降监测。 以三级管理制度作为监测管理方式，根据设计要求，监测管理见下表 1。 表 1 监测管理表 表中：U0实测位移值 Ut控制值 8Ut 的取值，也就是监测控制标准。根据招、投标文件、相关设计图纸、有关规范和类似工程经验确定本标段基坑工程监测各项目的控制值。整个车站基坑监测下来，除桩顶冠梁上设置的一个桩顶位移超过报警值外，其他均在设计及监测规程允许范围，基坑开挖全过程均受控，监测数据正常。 经总结，基坑开挖阶段，因受地下水及土方开挖的影响，周边建筑物均有一定的沉降，沉降较大速率主要集中在基坑
15、见底后结构底板施工之前。因此每段土方开挖完毕后，必须做好接地、下翻梁、集水井开挖、垫层、防水各道工序的衔接，做好临时排水工作，尽量减少基底暴漏时间，及早施工底板结构混凝土。 另外，钢支撑轴力监测也很重要，当发现钢支撑轴力损失后，及时复加轴力，确保基坑变形控制在允许范围之内。 5、结束语 在闹市区邻近建筑物条件下，地铁车站深基坑施工必须掌握工程地质和水文地质的特点，对周边建筑的基础形式、建筑年代、结构类型等进行详细的调查，采取有效的预加固措施。同时，离建筑物较近的围护结构尽可能采取人工开挖成孔；基坑开挖要严格遵循“时空效应”的规律，及时对坑壁进行封闭；基坑降水结合坑外降水，辅以明排的措施，及时排
16、除坑内积水；开挖期间，必须加强对围护结构、周边建筑物的监测，严格控制建筑物差异沉降，定期检查围护结构的位移、变形、裂缝等，发现问题及时处理。总之，在邻近建筑物条件下深基坑施工必须严9格按审批生效的安全专项方案执行，切实落实各项安全措施，科学地衔接好各工序施工，及时封闭暴露面，结构及早施做，减少基坑的变形。在施工过程中，根据监测数据随时调整施工参数，对基坑开挖的部位、尺寸、时限、支撑轴力等各道工序进行严格细致地定量管理，将安全隐患及时消除，确保深基坑和周边环境的安全。 参考文献： 刘建航，候学渊编.基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997 赵志缙，应惠清编.简明深基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2000
