魏顯陽(yáng)

摘要：為實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵車站明挖施工深基坑各結(jié)構(gòu)位移的控制，提高基坑整體穩(wěn)定性，開展對(duì)其支護(hù)技術(shù)的研究。結(jié)合靜力平衡法，確定深基坑支護(hù)各組成部分參數(shù)；采取明挖順筑方法對(duì)深基坑開挖；合理設(shè)計(jì)降水井結(jié)構(gòu)，完成基坑排水；依據(jù)預(yù)加軸力控制參數(shù)，完成深基坑支護(hù)。通過實(shí)例證明，新的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑各結(jié)構(gòu)位移、沉降的有效控制，提高深基坑整體穩(wěn)定性，保障地鐵車站明挖施工安全。

關(guān)鍵詞：地鐵；施工；車站；支護(hù)；深基坑；明挖

0? ?引言

地鐵工程中必然涉及基坑建設(shè)，大部分地鐵車站被設(shè)計(jì)在地下，復(fù)雜的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境增加了地鐵建設(shè)的難度[1]。深基坑的建設(shè)必須進(jìn)行大量土方挖掘，這會(huì)引起土層應(yīng)力再分布和地下水位變化，導(dǎo)致地面沉降不均。若未采取有效的支護(hù)措施，則會(huì)引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，對(duì)周邊建筑的安全造成威脅[2]。

此外，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大還會(huì)影響市政管道，給居民帶來不便。深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不但影響著建筑本身的施工與運(yùn)營(yíng)，而且也影響著周圍的環(huán)境?；诖?，本文以某項(xiàng)目為依托，開展地鐵車站明挖施工深基坑支護(hù)技術(shù)研究。

1? ?工程概況

某地鐵車站主體結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)205.3m，基坑中部標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.8m，基坑深度為15.2～17.8m。其中東邊盾構(gòu)端井位置的基坑深度最大，達(dá)到20.21m。由于該站是換乘站，3號(hào)線和5號(hào)線的換乘節(jié)點(diǎn)為地下3層結(jié)構(gòu)，基坑深度達(dá)到25.12m。

其總體結(jié)構(gòu)形式為英文“T”型，按照城市軌道交通規(guī)劃，3號(hào)線2樓和5號(hào)線3樓將同步施工。按照城市軌道交通規(guī)劃，3號(hào)線竣工后，將連接西南方村鎮(zhèn)和東南方的職教城，5號(hào)線為南北走向，其中5號(hào)線的主體工程均設(shè)在3號(hào)線的北面。

在主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，需進(jìn)行基坑開挖位置的土方回填，以恢復(fù)路面?；靥詈穸仍?.15～3.25m之間，具體厚度取決于原地表標(biāo)高的不同。東側(cè)地面原本較高，因此回填厚度會(huì)有所差異。

2? ?明挖施工深基坑支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1? ?深基坑支護(hù)主要參數(shù)確定

在進(jìn)行對(duì)深基坑的支護(hù)前，需要確定各組成部分的參數(shù)。結(jié)合靜力平衡法，確定支護(hù)結(jié)構(gòu)建立后土壓力的具體分布[3]。對(duì)于第層土而言，其底面對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主動(dòng)土壓可表示為：

e=（qn+a。in=1γihi）tan2（45×φn/2）? ? ? ?（1）

式中：e表示主動(dòng)土壓；qn表示垂直荷載；γi表示第層土體對(duì)應(yīng)的天然重度；hi表示第i層土層的厚度；φn表示內(nèi)摩擦角。根據(jù)上述公式，結(jié)合計(jì)算結(jié)果建立并求解靜力平衡方程，得到支護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度。

為了能夠滿足基坑支護(hù)的安全性要求，實(shí)際嵌入坑底面的入土深度，還應(yīng)當(dāng)按照下述公式進(jìn)行調(diào)整：

t=u+1.2t0? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中：t表示實(shí)際嵌入坑底面的入土深度；u表示距離坑底的距離；t0表示支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入到某一點(diǎn)以下的深度值。

若事先已知彎矩值，假定支護(hù)結(jié)構(gòu)在某一點(diǎn)上斷裂，即可按簡(jiǎn)支梁的形式進(jìn)行計(jì)算?？蓪⒄汉瓦@一斷面的彎矩的計(jì)算結(jié)果看作是相同的，把這一斷面的斷梁段稱為這一斷面的當(dāng)量梁，通過等值梁法計(jì)算求解出支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度、內(nèi)支撐反力及跨中最大彎矩。

2.2? ?深基坑開挖

2.2.1? ?土方開挖范圍及深度確定

該地鐵車站為一座地下兩層的鋼筋混凝土建筑，采用明挖順筑方法進(jìn)行支護(hù)施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)包括鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土柱和鋼柱。鋼架隨著基坑推進(jìn)而搭設(shè)[4]，土方按照基坑方向從上往下進(jìn)行挖掘。土方開挖范圍及深度如表1所示。

2.2.2? ?開挖要點(diǎn)

施工過程中，每一層土方開挖后都需進(jìn)行放坡，并通過倒運(yùn)來處理土方。必須及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑，以避免欠撐情況發(fā)生。

地表土方由1mm3反鏟式挖掘機(jī)挖出，挖到第一個(gè)混凝土支護(hù)的底標(biāo)高后，拆除鉆孔灌注樁樁頭，并進(jìn)行冠梁和鋼筋混凝土支護(hù)的施工。第二層土方開挖，需等到鋼筋混凝土支護(hù)達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，方可使用長(zhǎng)臂式挖土機(jī)、中型挖土機(jī)和自卸車協(xié)同作業(yè)。

在基坑內(nèi)采用小型挖掘機(jī)及人工助力，對(duì)鋼架下部進(jìn)行土方開挖，并倒運(yùn)坑洞中的渣土，直至第二個(gè)鋼架完成[5]。最后，采用PC220型挖掘機(jī)將剩余土方清理。

2.3? ?深基坑排水

基坑底高于地下水位，標(biāo)準(zhǔn)段底板高于水位線2.7m，端頭井距高于水位線最小間隔為0.66m。在基坑中設(shè)有一定數(shù)目的集水井，用抽水裝置將已有的滲漏水抽走。降水井結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖1所示。降水井采用通長(zhǎng)水泥礫石和A400mm水泥石砌筑，井壁為鋼管，用2層150g/m2的非織造布覆蓋于井口下3m處。

2.4? ?深基坑支護(hù)

在基坑支護(hù)過程中，除去鉆孔樁樁頂超注水泥時(shí)，將多余的水泥丟棄在基坑中，隨土體一同運(yùn)走。鋼制支座由活動(dòng)端、固定端和中段3個(gè)主要部件構(gòu)成，在活動(dòng)端施加預(yù)應(yīng)力[6]。

鋼支撐吊裝到位后，先不松開吊鉤，將一個(gè)端頭拉出以頂住鋼圍檁。然后在頂壓位置安放2臺(tái)100t液壓千斤頂，并用托架固定，以保持千斤頂加力的一致性。

為確保頂板軸向壓力與支護(hù)中心線一致，在施工中需要保持頂板壓力的均衡性。預(yù)加軸力控制參數(shù)如表2所示。向鋼支撐結(jié)構(gòu)施加應(yīng)力時(shí)，油壓千斤頂應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的臨時(shí)固定措施，以避免在受力過大情況下產(chǎn)生較大位移。

3? ?施工效果分析

將上述深基坑支護(hù)技術(shù)，應(yīng)用到該地鐵車站明挖施工當(dāng)中，驗(yàn)證支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可行性。完成對(duì)該地鐵車站明挖施工深基坑支護(hù)后，需對(duì)支護(hù)效果進(jìn)行分析。

3.1? ?深基坑監(jiān)測(cè)頻率設(shè)置

為了方便分析，按照表3中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)深基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際監(jiān)測(cè)的過程中，若出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異?；蜃兓俣仍黾拥那闆r，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高監(jiān)測(cè)的頻率。

3.2? ?監(jiān)測(cè)項(xiàng)數(shù)值變化對(duì)比

按照表3中的頻率完成監(jiān)測(cè)后，將應(yīng)用新支護(hù)技術(shù)后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化速率控制值與控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，得到如表4所示的結(jié)果。

根據(jù)規(guī)定要求，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化速率控制值小于或等于控制標(biāo)準(zhǔn)，則說明該支護(hù)技術(shù)可行，可以提高深基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化速率控制值大于控制標(biāo)準(zhǔn)，則說明該支護(hù)技術(shù)不可行。

從表4中記錄的內(nèi)容可以看出，應(yīng)用新的支護(hù)技術(shù)后，各項(xiàng)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化速率控制值均能夠小于控制標(biāo)準(zhǔn)。通過上述得到的結(jié)果可以證明，本文設(shè)計(jì)的支護(hù)技術(shù)具備實(shí)際應(yīng)用可行性，應(yīng)用該技術(shù)能夠促進(jìn)深基坑整體穩(wěn)定性提升，提高地鐵車站明挖施工的安全性。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)地鐵車站明挖施工中深基坑結(jié)構(gòu)的研究，提出了一種全新的支護(hù)技術(shù)。在實(shí)際工程項(xiàng)目中進(jìn)行支護(hù)施工，并結(jié)合實(shí)際土體參數(shù)、施工條件等，驗(yàn)證了新支護(hù)技術(shù)的可行性。

項(xiàng)目工程的地質(zhì)條件較好且地下水對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響較小，因此在具體分析中未考慮到地下水的影響。在將該技術(shù)應(yīng)用于其他類似工程時(shí)，可能會(huì)受到工況條件較差的影響，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用效果存在一定偏差。因此，在后續(xù)的研究中，將注重關(guān)注地下水的變化，以避免工程事故的發(fā)生。

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