地鐵車站基坑工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討

1、<p>　　地鐵車站基坑工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討</p><p>　　摘要: 在復(fù)雜地質(zhì)條件下,地鐵基坑施工安全是一個(gè)重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系、地基加固、降水、開挖放坡等設(shè)計(jì)及施工措施,達(dá)到保證基坑安全、控制支護(hù)體系變形及支撐穩(wěn)定、保護(hù)周邊環(huán)境的目的。針對(duì)目前地鐵基坑設(shè)計(jì)尤其是基坑變形， 計(jì)算方面存在的欠缺,地鐵車站深基坑實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及反算分析研究的基礎(chǔ)上,并在此研究基礎(chǔ)上提出對(duì)基坑變形警戒值的一些看法。

2、 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 超寬基坑；軟土地區(qū)；基坑加固 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV551.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　地鐵車站基坑工程的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是根據(jù)地質(zhì)條件和環(huán)境保護(hù)要求合理地確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系、地基加固要求和施工方法及工藝。

3、其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是如何選取圍護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)土壓區(qū)的水平基床系數(shù)KH。KH是綜合反映地質(zhì)條件、支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件以及開挖施工條件的等效水平基床系數(shù)。合理地選取KH關(guān)系到基坑設(shè)計(jì)的安全合理性。KH的正確取得有賴于工程實(shí)踐中的大量觀測(cè)分析和總結(jié)。 </p><p>　　本文通過(guò)對(duì)近幾年施工的20多個(gè)地鐵車站基坑的觀測(cè),對(duì)基坑的支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件、地質(zhì)條件、地基加固條件、施工條件及相應(yīng)的基坑變形進(jìn)行了闡述?？晒┰O(shè)計(jì)者對(duì)其在一

4、定地質(zhì)條件下所選用的地基加固方法和基坑開挖施工方法能否達(dá)到控制基坑變形、滿足環(huán)境保護(hù)要求上進(jìn)行宏觀的判斷，并提出了對(duì)基坑變形警戒值的一些看法。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　地鐵工程是一個(gè)城市大都市化的標(biāo)志,而其中形成整個(gè)城市地鐵線網(wǎng)才能使其發(fā)揮重要交通功能作用,多條線路的換乘則成為現(xiàn)在地鐵車站設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。某城市地

5、鐵路線。車站附近的主要建筑有醫(yī)院、商場(chǎng)等,與車站主體距離大約20m。本車站采用雙島式平行換乘模式,車站總長(zhǎng)282.7m，標(biāo)準(zhǔn)寬度37.7m， </p><p>　　車站主體結(jié)構(gòu)采用雙層七跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu),圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1000@800mm套管鉆孔咬合樁。車站結(jié)構(gòu)總寬度37.7m 總高度11m車站范圍內(nèi)從上至下地層主要為雜填土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層、粉細(xì)砂層等,整個(gè)場(chǎng)地地質(zhì)條件較差,地下水位較高,位于地面

6、下2m左右。 </p><p>　　一般標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站為單個(gè)島式車站,車站結(jié)構(gòu)為雙層雙跨或雙層三跨框架結(jié)構(gòu),車站寬度一般為40m左右。綜上所述,本地鐵車站寬度遠(yuǎn)大于一般標(biāo)準(zhǔn)車站,且周邊環(huán)境及地質(zhì)條件復(fù)雜,如何很好的進(jìn)行基坑工程設(shè)計(jì)及施工成為一個(gè)主要工程重點(diǎn)。 </p><p>　　2、本工程設(shè)計(jì)及施工措施探討 </p><p>　　本工程由于處于某地區(qū),屬長(zhǎng)江沖積平原

7、地帶,地質(zhì)條件較差,地下水位較高,與上述工程地質(zhì)條件相類似,在設(shè)計(jì)中為保證基坑開挖的安全,設(shè)計(jì)中采用了以下工程措施。 </p><p>　　2.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用剛度較強(qiáng)的套管鉆孔咬合樁,其直徑為1000mm、間距為800mm,既保證了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度,又通過(guò)樁間咬合達(dá)到止水的效果. </p><p>　　2.2基坑內(nèi)部進(jìn)行了地基抽條深層攪拌樁加固及降水措施,對(duì)基坑內(nèi)的土體進(jìn)行改良。加固

8、范圍從地面至基坑面下3m左右,為嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、減少基坑外的地面沉降變形,特別在基坑內(nèi)沿基坑周邊設(shè)置了3m寬的加固裙帶,加固平面。同時(shí)對(duì)加固施做時(shí)間及降水時(shí)間等做了詳細(xì)要求:對(duì)于加固施做時(shí)間要求在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施做的同時(shí)進(jìn)行加固,以便在基坑開挖時(shí)加固體能夠達(dá)到一定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求;由于本工程基坑寬度及長(zhǎng)度均較大,對(duì)于降水要求整個(gè)基坑進(jìn)行整體降水,以便基坑內(nèi)土體進(jìn)行整體固結(jié)沉降,避免基坑一端降水引起基坑內(nèi)地下水向基坑一端流動(dòng)從而帶動(dòng)基坑內(nèi)土

9、體向一端滑移。 </p><p>　　2.3為保證基坑開挖期間基坑內(nèi)土體穩(wěn)定,設(shè)計(jì)及施工時(shí)要求沿基坑縱向的放坡進(jìn)行臺(tái)階式放坡,放坡臺(tái)階根據(jù)支撐設(shè)計(jì)情況設(shè)置臺(tái)階數(shù)量,縱向坡率必須滿足相應(yīng)地層的自穩(wěn)要求的1∶2的坡率。 </p><p>　　2.4根據(jù)計(jì)算情況,當(dāng)基坑開挖時(shí),特別是基坑向下開挖期間,圍護(hù)結(jié)構(gòu)下部有向基坑內(nèi)變形的趨勢(shì)、而頂部有向基坑外變形的趨勢(shì),從而引起第一道支撐發(fā)生松弛的現(xiàn)象,

10、嚴(yán)重時(shí)可能引起第一道支撐失效,加劇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。為控制上述情況發(fā)生,設(shè)計(jì)中考慮第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐,與圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部冠梁進(jìn)行有效連接,必要時(shí)起到抗拉作用。 </p><p>　　2.5在工程實(shí)施過(guò)程中,由于基坑寬度很大,鋼管支 </p><p>　　撐的長(zhǎng)度很長(zhǎng),難以一次進(jìn)行吊裝施工,需在基坑內(nèi)進(jìn)行鋼管支撐的連接,從而引起基坑開挖完成至支撐架設(shè)完成之間的時(shí)間較長(zhǎng),增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形

11、,如采用分層開挖架設(shè)鋼管支撐,則支撐下部空間較小,不方便機(jī)械挖土施工。根據(jù)以上情況,結(jié)合本工程基坑寬度較大的特點(diǎn),設(shè)計(jì)中有考慮了基坑橫向臺(tái)階放坡的施工方法,既保證了支撐架設(shè)時(shí)間長(zhǎng)不會(huì)引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大,又滿足了機(jī)械施工的可能。 </p><p>　　3、基坑開挖分段施工參數(shù)的選用 </p><p>　　考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑施工要點(diǎn)有:按分段澆搗底板要求分段開挖,每段又分層分小段,隨挖、隨

12、撐,及時(shí)施加支撐預(yù)應(yīng)力,限制無(wú)支撐暴露時(shí)間等。分段開挖施工的主要施工參數(shù)有:分段長(zhǎng)L,分層高度hi,每小段長(zhǎng)度b(其間加2根支撐),每小段開挖和支撐的施工時(shí)間t。開挖參數(shù)應(yīng)由設(shè)計(jì)規(guī)定,一般L≤25m,hi為3~3.5m,b為6m,t為24h,設(shè)計(jì)中大多可以此作為施工參數(shù)控制要求;而b與t的調(diào)整(如b≤6m,t≤24h),則可作為施工單位在施工過(guò)程中調(diào)整施工參數(shù)、控制基坑變形留有的安全儲(chǔ)備。時(shí)空效應(yīng) 理論 中對(duì)各種基坑的開挖方式和參數(shù)均作

13、了詳盡的規(guī)定并且提供了計(jì)算方法。 地區(qū)地表下30m深度以內(nèi)的地層多屬軟弱的黏性土,其特點(diǎn)為強(qiáng)度低、含水量高、有很大的流變性,尤以深基坑下部所處的淤泥質(zhì)黏土的流變性為大。為了提高土體的強(qiáng)度,需對(duì)土體進(jìn)行加固。加固的方式主要有井點(diǎn)降水、注漿、攪拌加固、旋噴加固等。 </p><p><b>　　3.1井點(diǎn)降水 </b></p><p>　　主要用于黏土夾薄層粉砂及砂性

14、土地層中,可明顯提高土層抗力。提前降水(提前20d)一般可提高強(qiáng)度30%左右。 </p><p><b>　　3.2注漿加固 </b></p><p>　　采用注漿加固可以達(dá)到二級(jí)保護(hù)要求,一般用于井點(diǎn)降水難以奏效的淤泥質(zhì)土層中。其雙液分層注漿的抗壓強(qiáng)度Ps可達(dá)到1.2MPa。 </p><p><b>　　3.3旋噴加固 &

15、lt;/b></p><p>　　一般用于變形控制嚴(yán)格、環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑。軟弱地層中均可采用此種加固方式。根據(jù)軟弱地層的不同埋深,亦可采用分層加固方式。施工工藝可分為雙重管旋噴和三重管旋噴。雙高壓三重管的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu可達(dá)1.5MPa;普通三重管的qu可達(dá)1.0MPa。 </p><p>　　4、等效水平基床系數(shù)KH的參考取值 </p><p>

16、　　基坑開挖過(guò)程中,由于軟土的流變性及被動(dòng)土壓力和開挖方式的差異性,被動(dòng)土壓力及KH都是變化的。為了獲得在一定地質(zhì)和一定施工條件下的KH值,可收集圍護(hù)擋墻的位移、內(nèi)力、土壓力等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),并通過(guò)大量反算分析獲得反映KH與開挖工況、時(shí)間、分塊尺寸、位置等一系列因素相關(guān)性的計(jì)算方法。按此計(jì)算方法得到的KH稱為等效水平基床系數(shù)。 </p><p>　　5、基坑變形警戒值的討論 </p><p>

17、　　深基坑變形監(jiān)測(cè)貫穿于其施工的全過(guò)程。在基坑工程監(jiān)測(cè)中,每一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目理應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì) 計(jì)算 書和客觀環(huán)境,事先確定相應(yīng)的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn),以判斷擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形、周圍土地及鄰近建筑物和地下管線的位移等是否會(huì)超過(guò)允許范圍,以判斷基坑施工是否安全可靠(即是否處于受控狀態(tài)中);同時(shí)還應(yīng)判斷是否需要調(diào)整施工步驟或優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案。由此可見,報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的確定是至關(guān)重要的。 目前一般測(cè)斜警戒值的確定是根據(jù)開挖深度的一定百分比、日變形速率來(lái)加以設(shè)定。而根據(jù)

18、筆者對(duì)地鐵基坑測(cè)斜變形值的統(tǒng)計(jì),實(shí)踐證明這個(gè)警戒值的設(shè)定仍偏于保守。筆者認(rèn)為,可根據(jù)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、地下水、開挖工況、支撐形式、基坑周邊環(huán)境、暴露時(shí)間等重要 影響 因素,首先通過(guò)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)設(shè)定各自影響因素分項(xiàng)系數(shù),在原有警戒值(開挖深度的一定百分比)基礎(chǔ)上,乘上總的修正系數(shù);而總的修正系數(shù)可由各影響因素分項(xiàng)系數(shù)來(lái)確定。 </p><p><b>　　6、結(jié)語(yǔ) </b></p&g

19、t;<p>　　綜上所述，一是基坑變形控制應(yīng)貫穿于基坑施工的始終,而開挖階段是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。根據(jù)參數(shù)施工可以達(dá)到控制變形的要求,比較嚴(yán)格的開挖參數(shù)可以作為安全儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)特殊的變形控制要求。二是基坑寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般地鐵車站的標(biāo)準(zhǔn)基坑寬度,地質(zhì)及水文條件也相對(duì)較差,采取切實(shí)可行的設(shè)計(jì)及施工措施是保證基坑開挖期間整個(gè)基坑安全的重點(diǎn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b&

20、gt;</p><p>　　[1] 劉建航,候?qū)W淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京: 中國(guó) 建筑出版社, 1997.8 </p><p>　　[2] 同濟(jì)大學(xué).“基坑工程時(shí)空效應(yīng) 理論 與實(shí)踐” 研究 課題 總結(jié) 報(bào)告[R].上海， 1998. </p><p>　　[3] JGJ120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S]. </p><p>