丁輝

（上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院，上海 200235）

1 工程概況

本擬建地鐵車站位于南昌中心城區(qū)，臨近道路為城區(qū)主干道，交通量大，周邊建筑物密集且較近，該地鐵車站標準寬度為23.8m，總長度為163m，處于地下三層，端頭井處基坑深29m，而標準段處的基坑深度為26.8m。

2 地質(zhì)條件

主要穿越土層在本工程中共包括以下幾種：中風化泥質(zhì)粉砂巖、強風化泥質(zhì)粉砂巖、圓礫、礫砂、細砂、粉質(zhì)粘土和素填土。力學(xué)、物理在各土層的參數(shù)，如表1 所示。

3 基坑支護方案

3.1 基坑圍護結(jié)構(gòu)方案

地鐵基坑支護為1000mm 厚的地下連續(xù)墻，其中有33m 長的端井井壁，31m 的標準段墻。地連墻插入中風化泥質(zhì)粉砂巖，形成落底式止水帷幕。地連墻施工時作為車站的圍護結(jié)構(gòu)，使用階段與內(nèi)襯墻組成復(fù)合結(jié)構(gòu)共同參與受力，并且通過設(shè)置壓頂梁與側(cè)墻連接作為主體結(jié)構(gòu)的抗浮措施。

3.2 基坑支撐體系

沿基坑深度方向，本地鐵基坑標準段及端頭井設(shè)置一道換撐和五道支撐，采取混凝土800×1000 作為標準段的第一道支撐，設(shè)置支撐水平間距為9m。采取壁厚為16mm 的?800 鋼管作為第二道與第四道支撐，有3mm 的支撐水平間距。第三道支撐為1100×1000 的混凝土，有9m 的支撐水平間距。第五道支撐、換撐采取的是壁厚為16mm 的?600 鋼管，3m 的支撐水平間距。采取800×1000 混凝土作為端頭井處第一道支撐，支撐水平間距約為5m。采取壁厚為16mm 的?800 鋼管作為第二道、第四道以及第五道的換撐、支撐，2.5m 的支撐水平間距。第三道支撐為1100×1000 的混凝土，5m 的支撐水平間距。

結(jié)合現(xiàn)場實際情況得知，因為基坑較深，地質(zhì)情況復(fù)雜，為避免地下連續(xù)墻接縫處出現(xiàn)滲漏，在接縫外側(cè)采用3 根?800@500品字形布置的三重管高壓旋噴樁進行加強止水，旋噴樁水灰比為1:1，其中加入的水泥量應(yīng)大于30%，抗?jié)B系數(shù)k≤1.0×10-7cm/s，且側(cè)限抗壓強度保證1 月內(nèi)不超過1.2MPa，如圖1 所示。

3.3 基坑支護計算分析

主要使用F-SPW7.0 設(shè)計軟件予以計算。在具體計算實，應(yīng)考慮20kPa 的地面超載，地面標高20.170m。墻頂標高及地下水位設(shè)計標高分別是19.170m、17.270m。

各道支撐剛度計算如下：

混凝土支撐剛度計算：

第一道混凝土支撐：

2×E×A/L=2×30000×800×1000/24800=1935.48（MN/m）

第三道混凝土支撐：

2×E×A/L=2×30000×1100×1000/23000=2869.57（MN/m）

φ609，t=16 鋼支撐剛度：

2×E×A/L=2×206000×29807/25600=479.47（MN/m）

φ800，t=16 鋼支撐剛度：

表1 在各土層力學(xué)與物理參數(shù)狀

圖1 標準段基坑支護橫斷面

2×E×A/L=2×206000×39408/25600=634.22（MN/m）

各道鋼支撐剛度、相關(guān)布置的參數(shù)如表2 所示。

表2 各道鋼支撐剛度參數(shù)

基坑開挖及支撐架設(shè)，其中：Z-支撐；K-開挖；G-剛性鉸；C-拆撐；N-內(nèi)撐，如表3 所示。

表3 基坑開挖及支撐架設(shè)參數(shù)

內(nèi)力位移包絡(luò)如圖2 所示。

地表沉降如圖3 所示。

位移驗算：

圖2 內(nèi)力位移包絡(luò)

圖3 地表沉降

水平位移21.16mm＜21.16mm＜0.2%H=54mm，且≤30mm；

地面最大沉降21mm＜0.15%H=40.4mm，且＜25mm。滿足規(guī)范要求。

基坑穩(wěn)定性驗算結(jié)果如表4 所示。

表4 基坑穩(wěn)定性驗算結(jié)果

4 基坑施工方案

4.1 基坑施工技術(shù)要點、方法

本車站地下具備管線改移條件，可以通過交通長期占用道路，有足夠的施工場地，且車站所處地層的自穩(wěn)能力相對較好，所以采取較為安全、具有一定經(jīng)濟性、采用快速簡便的明挖法作為車站的基坑施工技術(shù)，詳情如下：

（1）保證圍護墻強度和降水符合相關(guān)設(shè)計標準后，再實施基坑開挖?；娱_挖前，可以編制基坑開挖專項方案，待審批合格后，即可開展作業(yè)。

（2）需要提前將排水和集水井組成的地表排水系統(tǒng)設(shè)置在基坑外側(cè)，這也是基坑開挖前需要完成的施工內(nèi)容，以此來防止坑外明水注入基坑內(nèi)。同時要盡可能遠離基坑進行基坑外側(cè)排水溝的設(shè)置，如受場地條件限制，應(yīng)保證排水溝距圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)不得小于1m。

（3）基坑施工應(yīng)遵循不超挖、分層開挖、限時支撐以及先撐后挖的原則，做到分段、分層、限時開挖，通過合理的方式，努力減少基坑無支撐暴露的空間與時間。①分段開挖，同時也需要分成一小段且分層進行，每一段的支撐和開挖都要設(shè)定時間。每段每層挖土，都應(yīng)在8—12h 完成預(yù)應(yīng)力施加和鋼支撐安裝；而混凝土支撐和圍檁的澆筑則應(yīng)在2d 內(nèi)完成；②要結(jié)合基坑端部的平面形狀在開挖基坑端部時，確認土方開挖順序與支撐設(shè)置順利。從基坑角點起，角撐范圍內(nèi)的土方要垂直于角撐方向再遵循限時開挖的方式向基坑內(nèi)分段、分層設(shè)置支撐；③縱向開挖基坑時應(yīng)采取多級放坡方式進行，保證縱坡坡度在1/3 內(nèi)，分層厚度通過支撐豎向間距確定，且結(jié)合支撐水平間距確認平臺寬度，且不宜小于6.0m，再分段、限時開挖并設(shè)支撐。使用人工修坡方式開展縱坡作業(yè)，而那些暴露時間過程且易遭暴雨沖刷的縱坡，我們要根據(jù)具體實際狀況，應(yīng)用切實可行的滑坡對策。如果施工周期較長或周邊環(huán)境保護有較高要求，則應(yīng)減緩縱向土坡坡度，同時，邊坡護坡工作需要使用鋼絲網(wǎng)水泥噴漿等方式開展。處于浜填土區(qū)域的邊坡，應(yīng)用土體加固法放坡開挖改善后的土體性質(zhì)，對于支撐而言，一定禁止行人和施工機械、車輛等在上面進行直接行走和操作，機械開挖土方時，一定要不要讓挖土機碰到支撐、地下連續(xù)墻等等，并使用人工挖掘方式對降水井管周圍500mm、圍護墻側(cè)300mm 范圍內(nèi)土體；④開挖基坑時，要確保不要把任何附加荷載加在基坑頂兩側(cè)周圍地面2m 內(nèi)，需要注意的是2m 范圍外加的附加荷載應(yīng)低于20kPa。

4.2 基坑施工監(jiān)控量測

4.2.1 施工監(jiān)測目的、項目

為了滿足支護土體與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在深基坑施工過程中，必須更加系統(tǒng)、綜合的監(jiān)測相鄰建筑物、基坑周圍的土體以及基坑支護結(jié)構(gòu)，這樣可以對工程實況進行全方位了解。針對觀測數(shù)據(jù)，對支護措施與開挖速度進行及時調(diào)整，以確保工程可以有效、順利開展。通過施工監(jiān)測能夠為支護結(jié)構(gòu)施工和基坑開挖予以一定的指導(dǎo)，通過這樣的方式對支護結(jié)構(gòu)設(shè)計進行驗證，以保證基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及相鄰建筑物的安全性，積極總結(jié)工程經(jīng)驗，提供更有力的依據(jù)促進設(shè)計分析的完善。

因此，在實際監(jiān)測施工過程時，應(yīng)隨時觀測市政管線、基坑周圍設(shè)施、支護結(jié)構(gòu)的水平位移、圍護結(jié)構(gòu)頂部臨身位移、地下水位以及基坑周圍自然環(huán)境。監(jiān)測內(nèi)容包括周圍建筑物傾斜和沉降、水平位移、立柱豎向、地下水位、豎向位移。

4.2.2 監(jiān)測頻率、監(jiān)測手段以及測點布置

應(yīng)有計劃地進行施工監(jiān)測工作，要保證觀測報告與記錄的完整性，做到觀測及時，監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠。監(jiān)測手段需要采用儀器進行觀測，充分結(jié)合目測調(diào)查與儀器觀測。

5 結(jié)語

總體而言，本文以南昌某地鐵深基坑為例，采用軟件計算分析，南昌地區(qū)地鐵為了有效控制基坑內(nèi)力與變形情況，主要采用內(nèi)支撐體系與地連墻支護結(jié)合的方式，能確保基坑的穩(wěn)定以保證基坑周邊建構(gòu)筑物的安全。同時，通過對基坑施工進行動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋給現(xiàn)場，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，為安全施工提供了保障，進而為工程的順利施工奠定基礎(chǔ)。