李大為

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

迄今為止，各個(gè)城市在設(shè)立地鐵站時(shí)都會(huì)將位置選擇在較繁華的地方，這樣能為人們的生活提供便利，但也增大了施工困難。地鐵站的位置比較復(fù)雜，周邊生活的居民人數(shù)多、分布廣，且周圍有很多建筑物，進(jìn)一步增加了地鐵車站施工過程中的復(fù)雜程度。若是對(duì)車站采用明挖的方式，則會(huì)嚴(yán)重影響附近的居民、交通；若是對(duì)車站采用暗挖的方式，則會(huì)在施工過程中引發(fā)沉降、變形。因此采用蓋挖法最為適宜，既安全可靠又經(jīng)濟(jì)節(jié)約，是目前各個(gè)城市修建地鐵車站時(shí)的首選方法。

1 工程概況

某城市計(jì)劃將地鐵車站修建在該市的東西方向，規(guī)劃的車站長度為278.0m，寬度為45.0m，其中有4 個(gè)風(fēng)亭、8 個(gè)出入口。使用鋼筋混凝土搭建車站的主體結(jié)構(gòu)和修建中間樁柱，以五柱六跨為結(jié)構(gòu)形式。施工隊(duì)采用蓋挖半逆作法、局部明挖法完成了地鐵站主體結(jié)構(gòu)、出入口以及風(fēng)亭的修建，采用了暗挖法完成了地鐵站偏北方向的通道修建。地鐵站的結(jié)構(gòu)為雙層，上部主要以雜填土做覆土，車站頂部與地面相距5.5m，底部深度為15.0m，基坑的實(shí)際寬度為46.0m。

2 蓋挖半逆作法概述

蓋挖順作法應(yīng)用中，頂板為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，待主體結(jié)構(gòu)成型后需將該部分拆除，經(jīng)填土后恢復(fù)永久路面，局限性在于會(huì)干擾路面交通。蓋挖逆作法則解決了該問題，將頂板視為主體結(jié)構(gòu)的一部分，頂板施工后，恢復(fù)的路面則為永久路面，此施工工法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于可減小對(duì)道路交通的不良影響。但從蓋挖逆作法的施工流程來看，其在頂板之下從上向下修筑，易由于控制不當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沉降和變形問題，需予以高度重視，做好監(jiān)控量測(cè)工作，采取控制措施。

蓋挖半逆作法施工中，沿開挖輪廓修筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)并設(shè)中間樁柱，隨開挖量的逐步增加，待其到達(dá)頂板底部標(biāo)高位置時(shí)用未開挖土體作模，組織鋼筋籠的綁扎作業(yè)，再制備混凝土用于頂板的澆筑施工。此后，若頂板成型且無質(zhì)量問題則回填土至路面標(biāo)高，至此則可以有效恢復(fù)永久路面。

在頂板遮蓋的條件下開挖，到達(dá)底板標(biāo)高位置時(shí)從基坑底部開始逐步向上設(shè)置主體結(jié)構(gòu)。通過對(duì)蓋挖半逆作法與蓋挖順作法的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，兩者存在諸多異曲同工之妙，即均開挖至底板標(biāo)高后再向上設(shè)置主體結(jié)構(gòu)，同時(shí)以因地制宜的原則采取防水措施，但兩者也有所區(qū)別，即在蓋挖半逆作法應(yīng)用中，頂板被視為永久結(jié)構(gòu)，回填后形成的路面也是永久路面。相比之下，蓋挖順作法則將頂板獨(dú)立于永久結(jié)構(gòu)之外，將其視為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，后續(xù)需要拆除。

2.1 蓋挖半逆作法技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)前述分析，蓋挖半逆作法與蓋挖順作法在技術(shù)層面存在諸多相似之處，在實(shí)際施工中，需充分關(guān)注圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱的沉降值，對(duì)其采取針對(duì)性的控制措施，盡可能減小沉降。此外，充分考慮到中間樁柱的定位精度要求，切實(shí)提高定位精度，否則將給施工帶來錯(cuò)誤的導(dǎo)向。

2.2 蓋挖半逆作法優(yōu)缺點(diǎn)

蓋挖半逆作法是一種升級(jí)方法，其融合了蓋挖順作法和逆作法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，設(shè)置的是永久結(jié)構(gòu)頂板，可以規(guī)避二次開挖路面施工，減小對(duì)現(xiàn)狀道路交通的干擾。按照自下而上的順序依次設(shè)置主體結(jié)構(gòu)，有效保證結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)給防排水等工作的開展創(chuàng)設(shè)了良好的條件。但在蓋挖半逆作法應(yīng)用中，對(duì)中間樁柱的精度提出較高的要求，而該處的受力較為復(fù)雜，易由于控制不當(dāng)而出現(xiàn)受力異常的情況，隨之顯現(xiàn)出裂縫。

3 地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)常見的幾種變形類型

控制基坑變形的首要任務(wù)是防止基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，該結(jié)構(gòu)的變形會(huì)導(dǎo)致車站周邊建筑物和基坑整體的穩(wěn)定性減弱，所以控制基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形是地鐵車站施工中的重難點(diǎn)?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)變形的形式繁多，下文將其類型歸納為四點(diǎn)：弓形變形、深埋型變形、前傾型變形、踢腳型變形。

（1）弓形變形類型。弓形變形曲線呈現(xiàn)的是基坑內(nèi)發(fā)生變形的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為弓的形狀，上下兩個(gè)部分變形程度較小、中間部分變形程度較大，基坑的底層有反彎點(diǎn)產(chǎn)生。通常會(huì)在軟土基坑中出現(xiàn)這種形式的曲線，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑中嵌入的深度相對(duì)較小。

（2）埋深型變形類型。埋深型變形曲線呈現(xiàn)的是基坑內(nèi)發(fā)生變形的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部沿基坑內(nèi)側(cè)的方向彎曲，下部沿基坑外側(cè)的方向彎曲。

（3）前傾型變形類型。前傾型變形曲線呈現(xiàn)的是基坑內(nèi)發(fā)生變形的圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在一個(gè)最大值，經(jīng)過最大值之后曲線開始遞減出現(xiàn)前傾。該變形曲線是一條傾斜的直線，通常這種變形類型會(huì)在上層橫撐操作不當(dāng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫向支撐不足的狀態(tài)下產(chǎn)生[1]。

（4）踢腳型變形類型。踢腳型變形曲線呈現(xiàn)的是基坑內(nèi)發(fā)生變形的圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于產(chǎn)生了大距離的位移，出現(xiàn)了踢腳的形狀。若是圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)基坑的嵌入力度較小就會(huì)發(fā)生這種變形，一般淤泥環(huán)境中容易出現(xiàn)踢腳型變形。

上述的四種變形類型顯示，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與基坑之間的嵌入深度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形狀況息息相關(guān)。若是圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入基坑的深度合適，則基坑的安全性、穩(wěn)定性都會(huì)得到保障，通過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，嵌入基坑的深度必須科學(xué)合理，不論是過深還是過淺都會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量造成影響[2]。地鐵車站的修建位置通常在繁華的市中心，周邊居民、車輛、建筑物比較多，故建筑單位在進(jìn)行地表沉降、基坑變形控制的過程中一定要嚴(yán)格對(duì)待，綜合各種影響因素，設(shè)計(jì)出既經(jīng)濟(jì)節(jié)約又穩(wěn)定安全的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 廣場(chǎng)地鐵車站基坑變形預(yù)警值的制定

深圳城市修建廣場(chǎng)地鐵車站要根據(jù)自身的特點(diǎn)制定。根據(jù)該城市的土質(zhì)狀況、設(shè)計(jì)要求、國家針對(duì)地鐵出臺(tái)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及檢測(cè)的數(shù)據(jù)制定出符合該廣場(chǎng)車站特點(diǎn)的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)[3]，之后通過車站中各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的區(qū)別制定出相應(yīng)的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)：

（1）制定基坑圍護(hù)樁水平方向位移的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)。若光滑圍護(hù)水平位移曲線呈現(xiàn)出的折點(diǎn)有明顯變化，則啟動(dòng)報(bào)警裝置，及時(shí)對(duì)變形進(jìn)行控制，基坑圍護(hù)樁水平方向位移的預(yù)警值是預(yù)期值的0.9 倍，為25mm。

（2）制定圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平方向位移的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)。要根據(jù)設(shè)計(jì)方案制定圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平方向位移預(yù)警值，預(yù)警值是預(yù)期值的0.9 倍，為21mm，未開挖基坑前，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部每日在水平方向上發(fā)生的位移必須＜6mm。

（3）制定建筑傾斜、沉降的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)。建筑傾斜、沉降的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)建筑的基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)進(jìn)行制定，必須滿足沉降累積值＜21mm，傾斜度＜0.003。

（4）制定土體側(cè)向變形的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)。若是土體側(cè)向的變形值達(dá)到預(yù)警值時(shí)必須及時(shí)進(jìn)行變形控制，土體側(cè)向變形的預(yù)警值為31mm，最大值為51mm。

根據(jù)工程實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，很多發(fā)生在基坑工程中的事故原因是沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑變形和未準(zhǔn)確掌握變形情況，其中最重要的是缺乏變形標(biāo)準(zhǔn)，工作人員沒有判斷的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，進(jìn)而出現(xiàn)錯(cuò)誤與失誤。制定變形的預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)是為檢測(cè)部門提供參考值，根據(jù)預(yù)警值判斷當(dāng)前發(fā)生的變形，可以及時(shí)控制，選擇最合適的方法，避免重大工程事故的發(fā)生[4]。制定基坑邊形預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)可以有效控制變形，幫助工作人員更快、更準(zhǔn)地判斷變形情況，既減少了事故的發(fā)生率，又為之后各項(xiàng)目的變形控制提供了參考。不論是對(duì)地鐵車站設(shè)計(jì)還是修建、檢測(cè)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要重視變形預(yù)警值，及時(shí)根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況對(duì)預(yù)警值進(jìn)行調(diào)整、反饋，嚴(yán)格按照變形預(yù)警值標(biāo)準(zhǔn)開挖基坑、控制變形，根據(jù)實(shí)際工程的需求補(bǔ)充完善預(yù)警值，為之后的變形控制提供有價(jià)值的參考標(biāo)準(zhǔn)[5]。

根據(jù)以前施工經(jīng)驗(yàn)來說，支護(hù)小于樁體部位有很大的關(guān)系，一般來說越靠近頂變形越大，樁體中間位置由于受力原因也會(huì)發(fā)生較大的變形，而靠近樁體底部的地方一半不會(huì)發(fā)生變形，這主要是因?yàn)榈撞恳话氩捎没炷凉潭ǖ姆绞?，減少了樁體變形幾率。另外，護(hù)樁變形與工況和墻體支撐密切相關(guān)，在基坑過程中基坑步驟與開挖尺寸以及墻體撐的時(shí)間等施工參數(shù)會(huì)對(duì)支護(hù)樁的受力產(chǎn)生重要影響。在過程中施工人員發(fā)現(xiàn)隨著基坑開挖進(jìn)行，支護(hù)樁的形會(huì)逐漸變大，當(dāng)基坑開挖達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)支護(hù)樁的變形達(dá)到最大值，但是隨著支撐施工的開始，支護(hù)樁變形會(huì)得到一定程度的改善具體情況。見圖1、圖2。

圖1 支護(hù)樁水平位移情況

圖2 支護(hù)樁累計(jì)位移情況

圖1 中，觀測(cè)日期分別是：2019 年11 月11 日、11 月13 日、11 月15日、11 月17 日、11 月19 日、11 月21 日、11 月23 日、11 月25 日。

圖2 中，觀測(cè)日期分別是：2019 年11 月12 日、11 月14 日、11 月16日、11 月18 日、11 月20 日、11 月22 日、11 月24 日、11 月26 日。

通過對(duì)比可以明顯看出，支護(hù)樁的最大位移是5.2m，這超過設(shè)計(jì)要求的3.6m 位移控制要求。技術(shù)人員通過分析，主要是因?yàn)楫?dāng)施工人員開挖到第二道位置以后，支撐未能按照計(jì)劃要求及時(shí)施工，超挖的結(jié)果就是支護(hù)樁產(chǎn)生了超量的位移。鑒于此，技術(shù)人員通過在支撐設(shè)置后迅速施加軸力，使支護(hù)體系穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

控制地鐵車站基坑的變形是施工過程中的難點(diǎn)，近幾年投入使用地鐵的城市越來越多，建設(shè)的力度越來越大，有效控制基坑變形成為一個(gè)越來越難的問題，但是控制變形的方法與理論不斷更新，制定的變形預(yù)警值越來越準(zhǔn)確。相信隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)技術(shù)會(huì)不斷完善，我國控制基坑變形的技術(shù)會(huì)更加完善，地下工程的施工技術(shù)會(huì)更加先進(jìn)。