□□

(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

隨著太原地鐵的全線施工，勢(shì)必會(huì)對(duì)太原城市軌道交通發(fā)展帶來(lái)巨大的影響，而地鐵建設(shè)的施工安全也受到社會(huì)各界的關(guān)注。地鐵建設(shè)工程受地下條件的影響較大，尤其是在環(huán)境復(fù)雜的地下空間進(jìn)行深基坑的施工，同時(shí)深基坑的沉降變形和水平滑移均會(huì)影響施工進(jìn)度，因此深基坑的穩(wěn)定與安全已成為當(dāng)前亟待解決的重要難題。

關(guān)于深基坑施工過(guò)程中遇到的各項(xiàng)技術(shù)難題，業(yè)界諸多學(xué)者從多個(gè)方向進(jìn)行了不同的研究與分析。楊學(xué)林及其研究團(tuán)隊(duì)[1]結(jié)合大量的基坑施工事故進(jìn)行研究，總結(jié)出深基坑施工監(jiān)測(cè)中應(yīng)注意的特殊條件和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的重要部位等；丁智等[2]經(jīng)對(duì)不同地區(qū)基坑施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析與研究，總結(jié)出深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的共同變形規(guī)律等。因此，筆者經(jīng)對(duì)太原地鐵2號(hào)線長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)、研究與分析，得到的規(guī)律為太原地區(qū)其他地鐵站點(diǎn)的基坑施工提供理論依據(jù)和施工參考。

1 工程概況

1.1 工程結(jié)構(gòu)

太原地鐵2號(hào)線長(zhǎng)風(fēng)街站位于太原市小店區(qū)長(zhǎng)治路與長(zhǎng)風(fēng)街交叉口的南側(cè)，沿長(zhǎng)治路南北向敷設(shè)，車(chē)站起點(diǎn)里程為YDK18+529.022，終點(diǎn)里程為YDK18+751.622，車(chē)站設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為222.6 m。該站是一座地下二層、高為14 m的島式站臺(tái)，車(chē)站結(jié)構(gòu)采用整體式鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)外包尺寸為23.1 m×13.82 m。該站施工工法采用明挖法施工，采用地下連續(xù)墻與內(nèi)支撐系統(tǒng)支護(hù)，車(chē)站地面標(biāo)高為780.71～781.09 m，頂板以上覆土約為2.9～3.1 m。車(chē)站中心里程處標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬為23.1 m，基坑深度約為17.1 m；南端盾構(gòu)段基坑寬為27.2 m，基坑深度約為18.84 m；北端盾構(gòu)段基坑寬為27.95 m，基坑深度約為18.2 m。本次車(chē)站基坑開(kāi)挖面積約為5 359 m2，基底主要位于2-③-1黏質(zhì)粉土層(140 kPa)、2-④粉細(xì)砂層(170 kPa)中。

1.2 工程區(qū)地質(zhì)情況

工程區(qū)地貌單元為太原盆地汾河沖積平原區(qū)，地形開(kāi)闊平坦，總體趨勢(shì)為北高南低。汾河大多地段河漫灘地形平緩，局部地段略有起伏。該站位于汾河?xùn)|岸一級(jí)階地區(qū)，由于城市建設(shè)，漫灘、一級(jí)階地階面高程變化并不明顯，呈現(xiàn)漸變趨勢(shì)。

1.2.1 人工填土(層號(hào)1)

人工填土包括雜填土(1-①)和素填土(1-②)。雜填土(1-①)為雜色、干燥、松散、并含少量黏性土，均勻性差。層厚為1.00～2.60 m，平均層厚為1.64 m，在施工的鉆孔中均有揭露，分布范圍較廣，其中頂部約0.3～0.5 m為瀝青路面，下部為路面墊層，主要由粉土、黏性土及少量碎石塊組成。素填土(1-②)為褐黃色和雜色，主要成分為黏質(zhì)粉土和粉質(zhì)黏土，夾雜有碎石、磚塊。層厚為0.70～9.30 m，平均層厚為3.05 m，在施工的鉆孔中均有揭露，分布范圍廣。

1.2.2 沖積、洪積粉質(zhì)黏土(層號(hào)2-②)

黏土為褐黃色，其中含有氧化物，可見(jiàn)少量孔隙，其以可塑性為主，局部為軟塑，土質(zhì)均勻。在施工的33個(gè)鉆孔中有揭露，局部缺失，層厚為1.70～9.40 m，平均層厚為4.65 m。

2 深基坑風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 基坑施工難點(diǎn)

長(zhǎng)風(fēng)街車(chē)站的深基坑開(kāi)挖方量大，由于地表是太原市繁華地段，該深基坑在開(kāi)挖施工時(shí)受地表復(fù)雜建筑物、構(gòu)筑物、市政管網(wǎng)等影響較大，基坑的設(shè)計(jì)、施工以及基坑本身穩(wěn)定性的控制問(wèn)題是目前面臨的巨大技術(shù)難題[3]。

2.2 深基坑工程風(fēng)險(xiǎn)分析

長(zhǎng)風(fēng)街車(chē)站主體明挖基坑在穩(wěn)定性控制方面的風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在基坑的支護(hù)與地下連續(xù)墻構(gòu)筑施工過(guò)程中，首先受施工區(qū)水文、地質(zhì)構(gòu)造的影響，該深基坑主要處于沖積、洪積粉質(zhì)黏土層中，基坑內(nèi)支撐施工質(zhì)量要求高，一旦支護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能造成基坑的坍塌事故[4-5]；其次，車(chē)站基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)市政管網(wǎng)大量分布，如通信網(wǎng)路、水管網(wǎng)路、供暖線路、供電網(wǎng)路等，該深基坑開(kāi)挖必須將開(kāi)挖范圍內(nèi)的各類(lèi)管網(wǎng)改線，使得基坑施工難度大、改線任務(wù)繁重，而且管網(wǎng)改線一旦出現(xiàn)事故，勢(shì)必造成基坑開(kāi)挖施工進(jìn)度的延誤，若出現(xiàn)下水管破裂甚至?xí)斐苫颖谎偷暮蠊?/p>

3 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

太原地鐵2號(hào)線長(zhǎng)風(fēng)街站基坑監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)風(fēng)街站基坑監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

3.1 地表沉降分析

對(duì)太原地鐵2號(hào)線長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑地表沉降的監(jiān)測(cè)，著重考慮基坑關(guān)鍵部位的關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)選取基坑的端頭與中部關(guān)鍵控制點(diǎn)(DBN01、DBN07、DBN09、DBN15)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為研究分析重點(diǎn)，基坑地表沉降監(jiān)測(cè)部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 深基坑地表沉降部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)圖

由圖2分析可知，所選基坑關(guān)鍵點(diǎn)均表現(xiàn)為大致相同的下沉變形趨勢(shì)，深基坑四周地表下沉在基坑開(kāi)挖階段(前6周)表現(xiàn)尤為明顯，尤其是DBN09測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)下沉量高達(dá)28.56 mm，其他測(cè)點(diǎn)下沉量相差不大；第6～16周基坑地表逐漸上升，這是由于開(kāi)挖后對(duì)基坑進(jìn)行壁后注漿和土釘墻支護(hù)作用的結(jié)果，使得基坑表土層凸起至開(kāi)挖原始狀態(tài)標(biāo)高，表土層標(biāo)高凸起也是一個(gè)緩慢的過(guò)程；監(jiān)測(cè)16周以后，基坑四周地表凸起逐漸趨于平緩，最終均能保持下沉或上升量穩(wěn)定，DBN09、DBN15兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化幅度較大，這是考慮基坑盾構(gòu)開(kāi)挖的先后順序造成的；在26周后，深基坑四周所有測(cè)點(diǎn)的沉降均趨于穩(wěn)定不變的值，最大地表上升量為-25.28 mm。由基坑四周沉降監(jiān)測(cè)可以看出，該深基坑的盾構(gòu)施工和支護(hù)、注漿工序銜接較好，施工質(zhì)量較高，基坑安全性高。

3.2 樁頂水平位移分析

深基坑變形質(zhì)量好壞主要表現(xiàn)在基坑樁頂?shù)乃轿灰粕希拥淖冃我彩芑淤x存的地質(zhì)條件影響，樁頂水平位移相對(duì)較大時(shí)，基坑變形隨之增大，造成基坑斷面尺寸不合格、觀感質(zhì)量差等問(wèn)題，因此監(jiān)測(cè)分析樁頂水平位移是判斷基坑施工質(zhì)量的重要手段。長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑樁頂水平位移部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 深基坑樁頂水平位移部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)圖

由圖3可以得知，深基坑初次開(kāi)挖擾動(dòng)地下巖體時(shí)，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的水平位移便向無(wú)支護(hù)或支撐空間緩慢移動(dòng)，但移動(dòng)量值均很小，其中以ZDS05測(cè)點(diǎn)在擾動(dòng)前3周內(nèi)最大，最大數(shù)值為1.86 mm。隨著深基坑的不斷開(kāi)挖和同步的支撐、注漿工序的銜接，深基坑樁頂水平位移基本可保持在0.89～1.77 mm的范圍內(nèi)，其中個(gè)別測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的突然增大或減小，考慮可能是由于自然地質(zhì)條件造成(如強(qiáng)降雨、輕微地震等)，所有測(cè)點(diǎn)的水平位移在22周以后基本保持不變，最大水平位移累計(jì)量為ZDS07的2.48 mm，這說(shuō)明該深基坑在支撐結(jié)構(gòu)體作用下保持了安全狀態(tài)。

3.3 樁頂下沉分析

選取長(zhǎng)風(fēng)街站基坑樁頂沉降控制點(diǎn)ZDC01、ZDC05、ZDC07、ZDC09為關(guān)鍵控制點(diǎn)，經(jīng)過(guò)31周工程現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，以關(guān)鍵控制點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為研究分析重點(diǎn)，對(duì)基坑施工過(guò)程中樁頂沉降的變化進(jìn)行分析，長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑樁頂下沉測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 深基坑樁頂下沉部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)圖

由圖4可看出，隨著深基坑開(kāi)挖擾動(dòng)的不斷進(jìn)行，深基坑所有樁頂測(cè)點(diǎn)測(cè)得的數(shù)據(jù)均為正值，說(shuō)明基坑樁頂在沿豎直方向上不斷向上移動(dòng)，在開(kāi)挖的前20周里，樁頂不斷向上運(yùn)動(dòng)可能是由于深基坑底部巖土體在失去原有的力學(xué)平衡狀態(tài)下，產(chǎn)生向開(kāi)挖空間回彈引起的。從21周開(kāi)始，在地下連續(xù)墻和土釘墻的支撐作用下，基坑樁頂各測(cè)點(diǎn)豎直方向的位移基本趨于不變，最大沉降量為ZDC09測(cè)點(diǎn)的26.1 mm，設(shè)計(jì)允許變化量為30 mm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)太原地鐵2號(hào)線長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析深基坑現(xiàn)場(chǎng)施工方法，得出基坑現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖、支護(hù)、注漿施工過(guò)程中的基坑沉降變形與水平變形規(guī)律總結(jié)如下：

(1)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑的樁頂沉降量和水平位移的監(jiān)測(cè)分析可知，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化均在指標(biāo)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，可以看出該深基坑在施工開(kāi)挖、支撐、注漿等工序上銜接較好，施工組織管理和施工方案對(duì)于太原地鐵2號(hào)線其他站點(diǎn)深基坑的施工具有一定的指導(dǎo)意義。

(2)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)風(fēng)街站深基坑地表沉降量的監(jiān)測(cè)分析可知，基坑開(kāi)挖后，支護(hù)和注漿與否，會(huì)直接影響深基坑地表沉降，因此在深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中，應(yīng)著重關(guān)注基坑周邊地表的變形特征，及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止地表的大面積下沉或凸起。