曾超

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司東北分院,黑龍江 哈爾濱 150000）

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加速,城市用地日趨緊張,地鐵車站往往敷設(shè)在城市主干道人流量大、建筑物密集的位置。為降低基坑開挖的風(fēng)險需從自身風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險和監(jiān)控量測等方面綜合考慮分析,從而選出相對穩(wěn)定安全的基坑開挖支護(hù)方案。

1 工程概況

本站位于哈爾濱市主干道,2 號出入口周邊現(xiàn)狀為辦公樓（高層民用住宅裙房建筑3/16 層）,框架結(jié)構(gòu),一層地下室,樁基礎(chǔ),深約22m 左右,地下現(xiàn)狀為商服及住宅小區(qū)停車場。該建筑物距離2 號出入口最近處約為3.1m,出入口最深處覆土約7.2～7.6m,標(biāo)準(zhǔn)段跨度為7.7m,人防段跨度為9.2m；基坑開挖最深處深度約14.5m,平直段深度約13.5m,采用明挖法施工。本站所處地貌單元為崗阜狀平原,地基土分布較均勻,性質(zhì)變化較大。表層由雜填土組成,上部地基土主要由粉質(zhì)黏土組成,下部主要由中粗砂夾厚薄不均的黏性土組成。地面標(biāo)高在141～142m 左右,自然高差約為0.8m 左右。

2 風(fēng)險分析及設(shè)計應(yīng)對措施

2.1 風(fēng)險分析

基坑開挖時不論是對基坑自身的影響,還是對周邊環(huán)境的影響,關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于基坑變形的控制,控制好基坑變形,不僅能更好的保證基坑自身的安全,更能減小對周邊環(huán)境的影響。從設(shè)計角度來說,基坑變形控制不當(dāng)?shù)闹饕蛟谟谥ёo(hù)結(jié)構(gòu)偏弱或支撐體系設(shè)計不合理,因此針對風(fēng)險,基坑支護(hù)進(jìn)行了針對性設(shè)計：

a.本場區(qū)為粉質(zhì)黏土,基坑范圍內(nèi)無地下水,基坑深（約13.5m）,臨近重要建筑物,保護(hù)要求較高。因此設(shè)計擬采取Φ800mm 圍護(hù)樁來控制基坑變形,進(jìn)而減少對建筑物沉降的影響。

b.結(jié)合13.5～14.5m 的基坑深度設(shè)置了三道鋼支撐（直徑609mm,壁厚16mm）。為最大程度控制變形,將第一道支撐設(shè)置于貼近地面位置,有效控制第一步開挖引起的變形,將第二道支撐設(shè)置于頂板以上位置,有效控制開挖和拆除下部支撐工況的變形；將第三道支撐設(shè)置于距坑底4m 處,在保證施工空間的同時,保證最大程度的控制基坑變形。

c.通過理論計算及數(shù)值模擬計算,來預(yù)測分析基坑開挖產(chǎn)生的土體擾動對建筑物沉降的影響（現(xiàn)取最不利兩工況為例）,計算分析結(jié)果如下：

拆除第三道支撐：（圖1、2）

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形圖

圖2 建筑物沉降圖

該工況為:底板澆筑完成,拆除第三道支撐,此時圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大變形為18.87mm,通過模擬計算結(jié)果可知,與基坑相鄰兩排樁基受基坑開挖影響最大,沉降值分別為0.0019m 及0.0011m,差異沉降值約為0.0008m。

拆除第二、一道支撐及回填：（圖3、4）

圖3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形圖

圖4 建筑物沉降圖

該工況為:主體結(jié)構(gòu)完成,拆除最后兩道支撐及回填：此時圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大變形為18.87mm,圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移≤0.3%H（H 為基坑深度）且小于等于30mm；通過模擬計算結(jié)果可知,與基坑相鄰兩排樁基受基坑開挖影響最大,沉降值分別為0.0023m 及0.0014m,差異沉降值約為0.001m。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,結(jié)合本工程特點(diǎn),建筑物差異沉降允許值取0.001L（L 為基礎(chǔ)凈距=7m,0.007m),建筑物沉降允許值取15mm,建筑物傾斜取0.001 作為控制值指標(biāo)。建筑物差異沉降值0.001m＜0.007m,小于控制值。

通過上述分析可知,在基坑開挖過程中,對建筑物影響最大的工況為拆除第三道支撐時,樁水平位移達(dá)到最大變形值,建筑物的沉降值也有較大突變,因此該工況為風(fēng)險最大的工況；隨著基坑開挖至結(jié)構(gòu)回筑工序中,建筑物沉降隨之增加,拆除第一、二道支撐后,沉降最終達(dá)到最大。

2.2 設(shè)計應(yīng)對措施

2.2.1 控制基坑變形及控制周邊環(huán)境風(fēng)險的常用措施主要從自身措施和附加措施兩方面考慮。

自身措施主要包括：

a.優(yōu)選圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式；

b.提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度。

附加措施：

a.隔離保護(hù)；

b.土體改良；

c.其他措施。

本場區(qū)為粉質(zhì)黏土,基坑范圍內(nèi)無地下水,基坑深（約13.5m）,臨近重要建筑物,保護(hù)要求較高。因此設(shè)計采取加強(qiáng)基坑自身措施來控制基坑變形,進(jìn)而減少對建筑物沉降的影響,即采取Φ800mm 圍護(hù)樁+3 道鋼支撐（1.5m、5m、4m,基坑變形不利位置）體系。

2.2.2 因建筑為重要建筑物,距離基坑較近,基坑變形會引起土體擾動,導(dǎo)致建筑物沉降,因此基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)按照二級進(jìn)行設(shè)計：地面沉降量≤0.2%H（基坑深度）,水平位移0.3%H（基坑深度）且≤30mm。

2.2.3 針對各工況風(fēng)險,尤其在拆除第三道支撐工況時其風(fēng)險最大,提出合理的基坑開挖順序及相關(guān)要求,如結(jié)構(gòu)混凝土未達(dá)到強(qiáng)度要求時,不得拆撐等。

3 風(fēng)險監(jiān)控量測

3.1 監(jiān)控量測控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,結(jié)合本工程特點(diǎn),建筑物差異沉降允許值取0.001L（L 為基礎(chǔ)凈距=7m,0.007m), 建筑物累計沉降允許值取15mm,建筑物傾斜取0.001 作為建筑物各項指標(biāo)控制值。

3.2 監(jiān)控預(yù)警的原則及處理措施

城市軌道交通工程監(jiān)測應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、監(jiān)測項目控制值、當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗等制定監(jiān)測預(yù)警等級和預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。城市軌道交通工程施工過程中,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時,必須進(jìn)行警情報送。

根據(jù)軌道交通工程監(jiān)測預(yù)警體系,工程監(jiān)測預(yù)警等級可劃分為三級,黃色預(yù)警為變形監(jiān)測的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)到控制值的70%,或雙控指標(biāo)之一達(dá)到控制值的85%；橙色預(yù)警為變形監(jiān)測的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)到控制值的85%,或雙控指標(biāo)之一達(dá)到控制值；紅色預(yù)警為變形監(jiān)測的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)到控值。

當(dāng)量測中發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超限時,應(yīng)立即停止施工作業(yè),并及時通知監(jiān)理工程師及設(shè)計工程師,召開現(xiàn)場相關(guān)會議,分析與查找原因,提出對策,采取可靠措施后方可施工,具體處理措施如下：

a.當(dāng)安全性為“黃色預(yù)警”時,應(yīng)加密監(jiān)測頻率,加強(qiáng)對排水管線的水平、豎向位移、差異沉降的監(jiān)測；

b.當(dāng)安全性為“橙色預(yù)警”時應(yīng)加強(qiáng)施工措施,加強(qiáng)觀測,并召集設(shè)計、施工及監(jiān)測單位進(jìn)行會診,對可能出現(xiàn)的各種情況作出判斷和決策,啟動備用方案；

c.當(dāng)安全性為“紅色預(yù)警”時,應(yīng)立即停工,并啟動應(yīng)急預(yù)案。

4 結(jié)論

在地鐵車站基坑設(shè)計中,設(shè)計人員要從場區(qū)水位地質(zhì)、周邊環(huán)境、基坑自身特點(diǎn)等角度出發(fā),充分考慮多種因素,選定最佳的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。對于地鐵基坑來說,它相比于其他的建筑基坑要深很多,并且分布于城市主干道上方。這就使得城市交通存在一定的風(fēng)險威脅人們的生命財產(chǎn)安全,所以必須在地鐵基坑工程施工過程中采取科學(xué)合理的措施并結(jié)合工程的實際情況,有效的控制施工風(fēng)險。