祝李京 張能 操抗
(作者單位:祝李京、操抗,武漢華中科大土木工程檢測中心;張能,中建三局集團(tuán)有限公司)
在我國軌道交通工程建設(shè)迅速發(fā)展的背景下,隨之而來的是各種問題的出現(xiàn)。本文依托某地鐵車站基坑放坡開挖過程中,在諸多外在因素影響下,發(fā)生的邊坡滑移現(xiàn)象,分析產(chǎn)生滑移的原因和采取的相應(yīng)措施,為后續(xù)類似建設(shè)積累經(jīng)驗。
隨著城市的發(fā)展,城市軌道交通建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,車站基坑也越來越多,根據(jù)車站基坑的開挖深度、地質(zhì)情況、對周邊環(huán)境的影響以及造價等相關(guān)因素,給出不同的開挖方式,其中放坡開挖與其他樁基支護(hù)形式相比,不僅工期短、造價低廉,且工藝簡單、風(fēng)險較小。盡管如此,在基坑放坡開挖過程中仍會出現(xiàn)各種突發(fā)事件。
該車站為地下兩層12m島式站臺車站,標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.3m,全長255.50m,車站基坑開挖深度約為13.5~17.1m。車站采用明挖法施工?;拥闹ёo(hù)方式有兩種,分別是放坡開挖支護(hù)和樁+內(nèi)支撐支護(hù)。車站處淺丘地貌,地形略有起伏,坡度較緩。上覆第四系全新統(tǒng)人工雜填土(),雜色,為路基填料及回填砂巖、泥巖碎塊組成,在場地內(nèi)廣泛分布,其下為第四系坡殘積層()黏土,黃褐色、灰黃色,局部褐灰色,可塑,局部呈硬塑狀,Ⅱ級普通土;下伏天馬山組(K1t)泥巖、砂巖,強(qiáng)風(fēng)化泥巖,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖芯呈短柱狀,Ⅳ級軟質(zhì)巖;中等風(fēng)化泥巖:泥質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖芯呈長柱狀,Ⅳ級軟質(zhì)巖。中等風(fēng)化砂巖:泥質(zhì)膠結(jié),塊狀構(gòu)造,巖芯呈長柱狀,Ⅳ級較軟巖,特殊巖土主要為雜填土、軟土、風(fēng)化巖、膨脹巖;泥巖為膨脹巖,遇水易軟化。
根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)反映:
1.5月18日~5月19日期間,地表豎向位移及坡頂豎向位移部分測點監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)預(yù)警,坡頂水平位移部分測點監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)向基坑內(nèi)滑移預(yù)警,地表及坡頂出現(xiàn)多條裂縫;圖2-1及圖2-2中測點沉降有明顯變化,圖2-3中測點位移有明顯變化;
2.圖2-2及圖2-3可以看出,5月19日~5月20日期間,坡頂豎向位移及坡頂水平位移部分測點數(shù)據(jù)發(fā)生突變,監(jiān)測數(shù)據(jù)急劇增加;現(xiàn)場坡頂裂縫明顯擴(kuò)大,坡頂有凹陷,坡面有鼓包、有開裂;
3.5月20日~5月23日期間,坡頂豎向位移及坡頂水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)持續(xù)增大;坡頂及坡面裂縫擴(kuò)張較大、坡頂凹陷及坡面鼓包十分明顯,地表以下有脫空;
4.5月19日~5月22日期間,地表豎向位移部分測點監(jiān)測數(shù)據(jù)持續(xù)增大,地表出現(xiàn)多條裂縫;5月22日~5月23日期間,地表豎向位移部分測點監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生突變,裂縫長度、數(shù)量、寬度有明顯增加。
(1)現(xiàn)場開挖面地質(zhì)情況與地勘資料有出入,第四系坡殘積層()黏土深度與地勘資料上顯示多出近2m,導(dǎo)致現(xiàn)場施工出現(xiàn)諸多不確定性因素,同時對設(shè)計成果起到誤導(dǎo)作用。
(2)車站基坑兩側(cè)均有小山坡,地勢較低,且整體地質(zhì)條件差,主要為人工雜填土()和淤泥質(zhì)黏土(),不具備承載能力,抗震能力弱,一般還具有浸水濕陷性。
(1)對淤泥土質(zhì)的邊坡沒有足夠的重視,未充分考慮到該地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)及氣象條件等因素。
(2)未慎重研究降水,排水方案,導(dǎo)致巖面與泥層之間未能排出,且不易排出。
(3)設(shè)計坡度較大。
(4)土釘支護(hù)角度及長度未能滿足現(xiàn)場要求,失去作用,導(dǎo)致地面裂縫到坡面裂縫夾角約為27.79°。
(1)受連續(xù)降雨影響,兩側(cè)山坡雨水流向基坑,邊坡土體存在雨水長期侵入,雨水難以排出坡面,導(dǎo)致土體軟化、強(qiáng)度降低,邊坡噴錨支護(hù)后,出現(xiàn)多處開裂、沉降等情況。
(2)基坑周圍有材料堆積,對基坑邊坡形成長期負(fù)重荷載。
(1)對于邊坡采用刷坡放緩坡率的處理辦法,對于周邊施工場地有條件的,采用1︰1.5坡率。
(2)優(yōu)化土層錨桿設(shè)置。具體為增加土釘打入角度及深度,保證土釘有一部分入巖,并適當(dāng)加密土釘間距(由1.5mx1.5m修改為1.2mx1.2m)。
(3)在平臺處采用腰梁+錨索形式進(jìn)行加強(qiáng),其中對高壓鐵搭附近采用平面交叉腰梁+錨索形式進(jìn)行加強(qiáng)。
(4)對坡頂出現(xiàn)裂縫或地面沉降已達(dá)預(yù)警值的部分盡快按處理方案進(jìn)行處理,對有條件的地方盡快刷坡處理,并對坡面及時支護(hù),嚴(yán)禁在雨天修整坡面。
(5)對基坑應(yīng)進(jìn)行分段開挖、分段施做,避免一次將整個基坑或大面積暴露出來。
(6)做好基坑周邊的防排水工作,避免周邊匯水進(jìn)入基坑,同時減少周邊匯水侵入基坑周邊土體。在坡面上嚴(yán)格按設(shè)計設(shè)置泄水孔,并根據(jù)地層含水情況適當(dāng)增加泄水孔。
(7)在開挖過程應(yīng)仔細(xì)觀察周邊地層情況,如仍有異常,應(yīng)及時停工并通知各方到現(xiàn)場處理。如現(xiàn)場情況緊急,可按上述處理原則先進(jìn)行處理,后告知各方確認(rèn)。
(8)現(xiàn)場錨桿及錨索應(yīng)按設(shè)計要求嚴(yán)格執(zhí)行,如長度等。當(dāng)錨索的預(yù)拉軸力無法滿足要求時,應(yīng)告知設(shè)計進(jìn)行處理。
(9)加強(qiáng)基坑的監(jiān)測工作,特別對于監(jiān)測數(shù)據(jù)有急劇加大或持續(xù)變化的監(jiān)測項,對于監(jiān)測數(shù)據(jù)異?;?qū)⑦_(dá)到預(yù)警值時,應(yīng)及時通知設(shè)計進(jìn)行處理。
(10)對于雨水施工,應(yīng)做好相應(yīng)的防洪防澇工作,嚴(yán)格執(zhí)行專項方案中的措施。
通常在人們看來,基坑放坡開挖工藝簡單、風(fēng)險較小,所以關(guān)注不高,不太重視,忽略了諸多細(xì)節(jié)。放坡開挖在不同地質(zhì)條件下,應(yīng)充分考慮區(qū)域降雨量、巖層滲水系數(shù)、巖層特性、周邊荷載、土釘系數(shù)、受力平衡參數(shù)、坡率等諸多因素,并進(jìn)行分析核算,以確保工程的順利進(jìn)行,并為后期類似工程積累經(jīng)驗,提供參考。