張方劍

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

1.1 工程概況

昆嘉路站位于昆嘉路與夏東街交叉路口北側(cè)，沿夏東街路中敷設(shè)。車站外包總長度為208.2m，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬度為19.7m，端頭井處結(jié)構(gòu)寬度為24.4m，為地下二層單柱雙跨閉合框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工。車站共設(shè)置4 個出入口和2 組風(fēng)亭，分別為1 號出入口及1 風(fēng)亭組、2 號出入口、3 號出入口、4 號出入口和2號風(fēng)亭組。

1.2 工程設(shè)計概況

昆嘉路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm 厚地下連續(xù)墻，標(biāo)準(zhǔn)段地墻深度為32.5m，端頭井地墻深度為33.27m。

標(biāo)準(zhǔn)段第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，間距9m。剩余四道均為鋼支撐，除第三道支撐采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐，其余均采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐，間距約3m。

端頭井第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，剩余四道均為鋼支撐，除第二道采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐外，其余均采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐。

1.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

昆嘉路站主體結(jié)構(gòu)底板位于②y 淤泥質(zhì)粘土和③3 粉土層，地連墻底位于④2a 及④2 粉砂夾粉土層；基坑開挖范圍內(nèi)土層主要為①1 雜填土、②1 粉質(zhì)黏土、②y 淤泥質(zhì)粘土和③3 粉土；基坑開挖深度為16.4～18.15m。微承壓水層為④2a 及④2 粉砂夾粉土層，承壓水主要賦存于⑦2 粉砂夾粉土層。車站連續(xù)墻不能隔斷承壓含水層，需設(shè)置降壓井降低承壓水水頭，如圖1 所示。

2 車站深基坑變形分析

2.1 車站施工進(jìn)展情況

昆嘉路站自2020 年6 月12 日開始基坑開挖，截至2020 年8 月21 日基坑土方開挖完成73.5%；昆嘉路站主體結(jié)構(gòu)分為10段，目前完成底板3 段。車站17～24 軸完成底板混凝土澆筑，15～17 軸完成墊層及底板防水保護(hù)層澆筑。

圖1 昆嘉路站地質(zhì)剖面

2.2 監(jiān)測點(diǎn)位選擇

昆嘉路站沿基坑縱向每隔18.0m 設(shè)置一主測斷面，考慮車站開始進(jìn)行南側(cè)基坑開挖，端頭井第10 段（21～24 軸）結(jié)構(gòu)有洞門加固和槽壁加固，變形較大的測點(diǎn)在南側(cè)第9 段（19～21 軸），選取第9 段結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行針對分析具有一定的代表意義，特選取該段結(jié)構(gòu)同一監(jiān)測斷面的東西兩側(cè)的CX11 和CX17 監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行開挖及結(jié)構(gòu)施工各工況下的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.3 深基坑變形數(shù)據(jù)

昆嘉路站標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約16.5m，車站底板主要落在②y淤泥質(zhì)粘土。標(biāo)準(zhǔn)段第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，間距9m。剩余四道均為鋼支撐，除第三道支撐采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐，其余均采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐，間距約3m。第9 段結(jié)構(gòu)基坑開挖至各道支撐位置及結(jié)構(gòu)施工的主要變形數(shù)據(jù)如表1 所示。CX11 和CX17 對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖分別如圖2 和圖3 所示。

圖2 和3 分別為標(biāo)準(zhǔn)段19 軸斷面CX11 和CX17 在基坑各開挖工況下的累計變形值。在基坑開挖第三層土?xí)r，CX11 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在14.0m 深度位移38.72mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在11.0m 深度位移34.77mm；在基坑開挖第四層土?xí)r，CX11數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在18.0m 深度位移44.85mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在14.5m 深度位移39.12mm；在基坑開挖第五層土?xí)r，CX11 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在18.0m 深度位移44.22mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在19.0m 深度位移47.64mm；在結(jié)構(gòu)墊層澆筑后，CX11 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在19.0m 深度位移48.31mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在18.5m 深度位移51.32mm；在結(jié)構(gòu)底板澆筑后，CX11 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在19.5m 深度位移50.97mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在18.5m 深度位移52.55mm；在結(jié)構(gòu)底板澆筑10天后，CX11 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在19.5m 深度位移50.74mm，CX17 數(shù)據(jù)顯示地墻測斜在18.5m 深度位移51.04mm。

根據(jù)監(jiān)測可知，基坑開挖從第三層土開始到第五層土完成，地下連續(xù)墻累計變形增長較快，淤泥質(zhì)粘土土層較深處變形相對較大，開挖至基底時，測斜變形累計達(dá)到報警值；結(jié)構(gòu)墊層澆筑后，累計變形有所緩和；結(jié)構(gòu)底板澆筑后，累計變形趨于穩(wěn)定。

表1 昆嘉路站第9 段結(jié)構(gòu)基坑主要變形數(shù)據(jù)

圖2 CX11 監(jiān)測數(shù)據(jù)散點(diǎn)

圖3 CX17 監(jiān)測數(shù)據(jù)散點(diǎn)

3 基坑變形分析總結(jié)

3.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

（1）基坑開挖過程中“時空效應(yīng)”明顯，基坑從第三層土到開挖見底，地墻變形變化加大，在墊層澆筑完畢后有所緩和，原因有兩個：一個是坑外水土壓力增大，變形增加；一個是基坑每道工序的時間加長，導(dǎo)致基坑變形變化較為明顯。如果現(xiàn)場存在支撐未及時加載，基坑暴露時間大，地墻變形速率明顯加大。

（2）基坑開挖工程中，第二到三道支撐軸力偏小，標(biāo)準(zhǔn)段第四到五道支撐軸力接近軸力標(biāo)準(zhǔn)值，下道支撐預(yù)應(yīng)力施加時，基坑可能產(chǎn)生向坑外的反向變形，造成上道鋼支撐預(yù)應(yīng)力損失。

（3）從標(biāo)準(zhǔn)段同一斷面的地墻變形數(shù)據(jù)來看，基坑?xùn)|西兩側(cè)的測斜數(shù)據(jù)曲線是基本對稱的，趨勢比較一致，但東側(cè)的累計值較西側(cè)的數(shù)據(jù)要偏大。其中基坑西側(cè)為土方開挖施工便道，與長臂挖機(jī)和伸縮臂挖機(jī)取土習(xí)慣有一定影響。

3.2 監(jiān)測點(diǎn)預(yù)警原因分析

（1）施工現(xiàn)場開挖土層與地勘報告土層一致，該土層含水量豐富，土體極易受擾動。

（2）車站開挖范圍主要為②y 淤泥質(zhì)粘土層，具有含水量高、靈敏度高、壓縮性高、流塑性大、承載力低，地墻測斜變形與土質(zhì)有很大關(guān)系。

（3）基坑土方開挖過快，支撐架設(shè)不及時，基坑暴露時間較長，引起土體累積變形量增大，測斜最終累積量隨之增大。

（4）鋼支撐軸力損失后未能及時復(fù)加，支撐支護(hù)效用不明顯，造成地墻測斜變形。

（5）附近土方車輛及重型機(jī)械走動較多，對基坑造成荷載較大，引起測斜偏移變大。

（6）基坑開挖到底，接地網(wǎng)施工和基底抄平不能夜間連續(xù)施工，無法及時完成墊層澆筑，基坑未能及時封底。

4 基坑變形應(yīng)對措施

（1）基坑土方開挖應(yīng)平衡對稱開挖，嚴(yán)禁超挖，不得過快，隨挖隨撐。

（2）鋼支撐架設(shè)時端面保持平整，端面范圍內(nèi)的地墻鼓包應(yīng)鑿除，必要時采用砂漿找平。

（3）鋼支撐軸力施加時進(jìn)行多次加力，首次預(yù)加至標(biāo)準(zhǔn)值的80%，二次復(fù)加至標(biāo)準(zhǔn)值的90%，三次復(fù)加至標(biāo)準(zhǔn)值的110%，隨時加強(qiáng)監(jiān)測，分析軸力衰減的規(guī)律，指導(dǎo)軸力施加施工。

（4）進(jìn)行下一層土方開挖前，對開挖范圍內(nèi)上一道鋼支撐的軸力進(jìn)行復(fù)加。

（5）基坑周圍嚴(yán)禁超載、大型機(jī)械施工完成后立即移開，遠(yuǎn)離基坑。

（6）合理安排工序銜接，加快底板墊層澆筑，整平一段澆筑一段，每單元結(jié)構(gòu)建議分兩次進(jìn)行墊層澆筑。

（7）對局部變形較大的測點(diǎn)提高監(jiān)測頻率，每天監(jiān)測至少2次，直至穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

蘇州軌道交通S1 線途徑區(qū)域地質(zhì)變化大，軟土分布廣，具有淤泥質(zhì)土深厚、粉土粉砂層明顯、承壓水與微承壓水連通“三重風(fēng)險疊加”的地質(zhì)特點(diǎn)。針對正在施工的昆嘉路站進(jìn)行總結(jié)分析，可以得出基坑變形控制貫穿于工程設(shè)計、施工和管理的各個環(huán)節(jié)。由于軟土地層的特殊性，在車站深基坑施工過程中更應(yīng)該注重變形的控制，并且變形的控制不應(yīng)該在變形過大的時候才去采取應(yīng)對措施，更應(yīng)該在施工工程中預(yù)判風(fēng)險，針對性地規(guī)避，這樣深基坑的變形一定會得到有力的控制。