李哲

近年來，隨著地鐵建設(shè)項(xiàng)目的不斷增多，基坑工程也迅速增多。在地表以下所開挖的地下空間以及相應(yīng)的配套支護(hù)體系就是基坑工程，而基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于一種臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，其主要目的在于保障基坑開挖的安全性。由于地鐵車站多建設(shè)在城市繁華區(qū)域，一旦地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，則直接危及到周邊建筑物和公共設(shè)施的安全。因此做好地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測，確?；庸こ痰陌踩€(wěn)定性意義深遠(yuǎn)。

1 地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工程規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性都顯著區(qū)別于普通的基坑工程，原因在于：①地鐵工程屬于交通建設(shè)工程，其不僅要求較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還需要實(shí)現(xiàn)最基本的交通運(yùn)輸功能。加之地鐵施工中地下作業(yè)繁多，挖掘數(shù)量也十分大，施工結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，這就使得地鐵車站的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工難度顯著增加。②因地鐵項(xiàng)目多設(shè)置在城市人孔繁華地段，施工過程中經(jīng)常會(huì)遇到地下預(yù)埋管線。具體施工時(shí)不僅需要和多個(gè)單位進(jìn)行協(xié)商，以便于改遷預(yù)埋管線。且上述遺留的預(yù)埋管線也集聚了大量的地下水，也會(huì)影響到地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某地鐵車站總共設(shè)置了3個(gè)通道4個(gè)入口，四組八個(gè)風(fēng)亭。該施工區(qū)域淺層含水層巖性以粉土、粉質(zhì)粘土為主，屬于松散巖類孔隙潛水，地下水類型為潛水。通過前期的勘察得知，該區(qū)域地下水位埋深為15.1～15.6m，含水層主要為松散巖類孔隙潛水，含水層的巖性主要為粉土和粉質(zhì)粘土。同時(shí)該含水層屬于弱透水層，富水性相對較差。此外，該區(qū)域地下水對于混凝土結(jié)構(gòu)不存在腐蝕性，但是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋以及鋼結(jié)構(gòu)具有一定的弱腐蝕性。

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

該地鐵車站的附屬通道、風(fēng)道標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)部的基坑深度為10m左右。由于是跨路口設(shè)置的通道和風(fēng)道，施工場地相對較為狹窄，不具備放坡開挖的條件。因此最終選用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ800@1200mm的鉆孔灌注樁聯(lián)合鋼管內(nèi)支撐的工法。鉆孔灌注樁的插入深度為4～5m，并運(yùn)用100mm厚度的網(wǎng)噴混凝土來支護(hù)樁間，設(shè)置鋼筋混凝土冠梁在樁頂，且全部選用C30混凝土。此外設(shè)置2根鋼管內(nèi)支撐子啊基坑豎向位置確保穩(wěn)定，并選用φ609mm（壁厚14mm）的鋼管作為鋼支撐，其支撐水平間距為3.5～4m。

2.3 監(jiān)測方案

為確?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，需對整個(gè)基坑施工全過程進(jìn)行監(jiān)測，以便于對基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的樁體位移、坑周地表沉降變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，來客觀反饋工程施工質(zhì)量狀況，以便于對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保做到信息化施工。

2.4 監(jiān)測結(jié)果分析

2.4.1 樁體水平位移

為了跟蹤監(jiān)測整個(gè)施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形狀況，共布置6個(gè)測斜孔在該基坑的四周。以下僅選取A處監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展開分析。①開始開挖基坑的時(shí)候，因基坑土體突然卸荷。圍護(hù)樁受到坑周土體的側(cè)向擠壓力，導(dǎo)致基坑出現(xiàn)內(nèi)側(cè)變形現(xiàn)象。然因整體開挖深度較淺，樁體各個(gè)點(diǎn)的水平位移均較小；②繼續(xù)開挖基坑以及施作了第一道鋼支撐之后，樁體各個(gè)點(diǎn)之間的側(cè)向變形顯著增加，且當(dāng)基坑的開挖深度為5m的時(shí)候，其側(cè)向變形達(dá)到最大，最大值為4.31mm。不過因?yàn)榛由形撮_挖結(jié)束，基坑內(nèi)部的土體能夠在一定程度上阻止側(cè)向擠壓變形，進(jìn)而使得樁體下部未受到較大影響，僅出現(xiàn)十分微小的水平位移；③施作第二道鋼支撐之后，最大的樁體水平位移顯著下移，其最大值在基坑深度為7～8m時(shí)。此外，隨著第一道鋼支撐和圍護(hù)樁作用的有效發(fā)揮，樁頂間的水平位移極小。說明鋼支撐的施作能夠顯著降低基坑周圍圍護(hù)樁的側(cè)向變形；④當(dāng)開始開挖基坑時(shí)，直到將第一道鋼支撐拆除，樁體不同深度位置的水平位移相對較小。這充分的說明了，鋼支撐聯(lián)合鉆孔灌注樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)可以顯著對抗坑周土體對于基坑的擠壓作用，有助于提升基坑的穩(wěn)定性。同時(shí)，在距離樁頂8m的位置處是樁體發(fā)生最大位移的區(qū)域，其最大位移為12.15mm，屬于設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。當(dāng)然我們需要注意的是，雖然采取上述支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠顯著對抗圍護(hù)樁的側(cè)向變形，然基坑受到時(shí)空效應(yīng)的影響，各個(gè)點(diǎn)的水平位移仍在不斷增大。因此施工基坑的過程中，無支撐暴露時(shí)間必須盡可能的降低。

2.4.2 地表豎向沉降

為了對基坑開挖過程中所引起的地表沉降變化狀況進(jìn)行監(jiān)測。分別布置4個(gè)監(jiān)測斷面在基坑的南北兩個(gè)方向上，并在各個(gè)監(jiān)測斷面上分別布置6個(gè)沉降觀測點(diǎn)。各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間的布置間距為3m。以下僅選取監(jiān)測斷面B上的6個(gè)點(diǎn)的沉降觀測數(shù)據(jù)展開分析。①伴隨著基坑的進(jìn)一步開挖，各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的累積沉降量相應(yīng)增加，且越是離基坑位置較近的位置，其所產(chǎn)生的沉降量越大，其中最大值為7.33mm。不過該沉降值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值所規(guī)定的≤0.3%H。同時(shí)距離基坑最遠(yuǎn)的位置的沉降量相對較小，僅僅為1.39mm。②通過對各個(gè)觀測點(diǎn)的監(jiān)測可知，累積沉降都呈現(xiàn)出下降、上升、再下降和在上升，然后最終逐步下降直到區(qū)域穩(wěn)定的一個(gè)變化趨勢。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要原因在于開始開挖基坑的時(shí)候，因?yàn)橐瞥嘶觾?nèi)部的土體，使得基坑內(nèi)部的地下水位逐漸降低，進(jìn)而在坑周和坑內(nèi)形成了一個(gè)水頭差，并在土體之中形成一定的滲透力，進(jìn)而壓密坑周內(nèi)部的土體。此外，來自于基坑內(nèi)部降水的影響，使得坑周土體進(jìn)行排水，進(jìn)而顯著增加了土體的自重應(yīng)力，也會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一定的壓密作用。這就導(dǎo)致坑周內(nèi)部土體的壓密作用逐漸增加，累積沉降量也就相應(yīng)增加。同時(shí)，由于在基坑開挖的過程中，因施作了兩道鋼支撐，因其在一定程度上能夠?qū)拥膫?cè)向產(chǎn)生擠壓作用，進(jìn)而導(dǎo)致坑周的土體出現(xiàn)相對隆起的趨勢，進(jìn)而使得沉降量出現(xiàn)增加的趨勢。③就整個(gè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程來看，在基坑開挖的初始階段，基坑周邊的土體出現(xiàn)了相對較大的沉降量。但是隨著鋼支撐的施作，土體結(jié)構(gòu)的沉降量逐步下降，隨著整個(gè)施工過程的不但推移，整個(gè)圍護(hù)的結(jié)構(gòu)將逐步區(qū)域穩(wěn)定狀態(tài)中。由此可見，對于地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言，選用鋼支撐聯(lián)合鉆孔灌注樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠顯著增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，能夠取得較好的施工效果。

總之，文章結(jié)合工程實(shí)例，設(shè)計(jì)了鋼支撐聯(lián)合鉆孔灌注樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)來作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，并通過施工監(jiān)測，可以得到如下：①隨著基坑開挖深度的增加，圍護(hù)樁的側(cè)向變形也會(huì)相應(yīng)增加。受到鋼支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，能夠顯著降低最大位移。為避免側(cè)向變形的進(jìn)一步擴(kuò)大，需盡可能降低無支撐暴露時(shí)間；②隨開挖深度的增加，坑周地表的沉降也逐漸增加，且沉降量最大位置距離基坑位置最近。受到鋼支撐支護(hù)的作用，各個(gè)沉降量會(huì)出現(xiàn)短暫的上升趨勢；③鋼支撐聯(lián)合鉆孔灌注樁的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠顯著抵抗基坑的側(cè)向變形，且水平位移量和豎向位移量均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。證明該圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，能夠滿足工程的實(shí)際需求。

[1]邢旗.地鐵站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2015.

[2]劉岱熹.地鐵深基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測與數(shù)值模擬研究[D].遼寧科技大學(xué)，2016.