地鐵車站基坑工程設(shè)計若干問題探討

1、<p>　　地鐵車站基坑工程設(shè)計若干問題探討</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重點。通過對支護結(jié)構(gòu)、支撐體系、地基加固、降水、開挖放坡等設(shè)計及施工措施,達到保證基坑安全、控制支護體系變形及支撐穩(wěn)定、保護周邊環(huán)境的目的。針對目前地鐵基坑設(shè)計尤其是基坑變形， 計算方面存在的欠缺,地鐵車站深基坑實測數(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：TV551.4文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　地鐵車站基坑工程的主要設(shè)計內(nèi)容是根據(jù)地質(zhì)條件和環(huán)境保護要求合理地確定圍護結(jié)構(gòu)支撐體系、地基加固要求和施工方法及工藝。

3、其中一個關(guān)鍵問題就是如何選取圍護結(jié)構(gòu)被動土壓區(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)計的安全合理性。KH的正確取得有賴于工程實踐中的大量觀測分析和總結(jié)。 </p><p>　　本文通過對近幾年施工的20多個地鐵車站基坑的觀測,對基坑的支撐圍護結(jié)構(gòu)條件、地質(zhì)條件、地基加固條件、施工條件及相應(yīng)的基坑變形進行了闡述。可供設(shè)計者對其在一

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到控制基坑變形、滿足環(huán)境保護要求上進行宏觀的判斷，并提出了對基坑變形警戒值的一些看法。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　地鐵工程是一個城市大都市化的標(biāo)志,而其中形成整個城市地鐵線網(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,整個場地地質(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,如何很好的進行基坑工程設(shè)計及施工成為一個主要工程重點。 </p><p>　　2、本工程設(shè)計及施工措施探討 </p><p>　　本工程由于處于某地區(qū),屬長江沖積平原

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)計中為保證基坑開挖的安全,設(shè)計中采用了以下工程措施。 </p><p>　　2.1基坑圍護結(jié)構(gòu)采用剛度較強的套管鉆孔咬合樁,其直徑為1000mm、間距為800mm,既保證了支護結(jié)構(gòu)的整體剛度,又通過樁間咬合達到止水的效果. </p><p>　　2.2基坑內(nèi)部進行了地基抽條深層攪拌樁加固及降水措施,對基坑內(nèi)的土體進行改良。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。同時對加固施做時間及降水時間等做了詳細(xì)要求:對于加固施做時間要求在圍護結(jié)構(gòu)施做的同時進行加固,以便在基坑開挖時加固體能夠達到一定的設(shè)計強度要求;由于本工程基坑寬度及長度均較大,對于降水要求整個基坑進行整體降水,以便基坑內(nèi)土體進行整體固結(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從而帶動基坑內(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)計及施工時要求沿基坑縱向的放坡進行臺階式放坡,放坡臺階根據(jù)支撐設(shè)計情況設(shè)置臺階數(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)計算情況,當(dāng)基坑開挖時,特別是基坑向下開挖期間,圍護結(jié)構(gòu)下部有向基坑內(nèi)變形的趨勢、而頂部有向基坑外變形的趨勢,從而引起第一道支撐發(fā)生松弛的現(xiàn)象,

10、嚴(yán)重時可能引起第一道支撐失效,加劇圍護結(jié)構(gòu)的變形。為控制上述情況發(fā)生,設(shè)計中考慮第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐,與圍護結(jié)構(gòu)頂部冠梁進行有效連接,必要時起到抗拉作用。 </p><p>　　2.5在工程實施過程中,由于基坑寬度很大,鋼管支 </p><p>　　撐的長度很長,難以一次進行吊裝施工,需在基坑內(nèi)進行鋼管支撐的連接,從而引起基坑開挖完成至支撐架設(shè)完成之間的時間較長,增加圍護結(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,設(shè)計中有考慮了基坑橫向臺階放坡的施工方法,既保證了支撐架設(shè)時間長不會引起圍護結(jié)構(gòu)變形過大,又滿足了機械施工的可能。 </p><p>　　3、基坑開挖分段施工參數(shù)的選用 </p><p>　　考慮時空效應(yīng)的基坑施工要點有: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,及時施加支撐預(yù)應(yīng)力,限制無支撐暴露時間等。分段開挖施工的主要施工參數(shù)有:分段長L,分層高度hi,每小段長度b(其間加2根支撐),每小段開挖和支撐的施工時間t。開挖參數(shù)應(yīng)由設(shè)計規(guī)定,一般L≤25m,hi為3~3.5m,b為6m,t為24h,設(shè)計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程中調(diào)整施工參數(shù)、控制基坑變形留有的安全儲備。時空效應(yīng) 理論 中對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,其特點為強度低、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。為了提高土體的強度,需對土體進行加固。加固的方式主要有井點降水、注漿、攪拌加固、旋噴加固等。 </p><p><b>　　3.1井點降水 </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到二級保護要求,一般用于井點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度Ps可達到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。雙高壓三重管的無側(cè)限抗壓強度qu可達1.5MPa;普通三重管的qu可達1.0MPa。 </p><p>　　4、等效水平基床系數(shù)KH的參考取值 </p><p>

16、　　基坑開挖過程中,由于軟土的流變性及被動土壓力和開挖方式的差異性,被動土壓力及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,可收集圍護擋墻的位移、內(nèi)力、土壓力等實測數(shù)據(jù),并通過大量反算分析獲得反映KH與開挖工況、時間、分塊尺寸、位置等一系列因素相關(guān)性的計算方法。按此計算方法得到的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)測貫穿于其施工的全過程。在基坑工程監(jiān)測中,每一監(jiān)測項目理應(yīng)根據(jù)設(shè)計 計算 書和客觀環(huán)境,事先確定相應(yīng)的報警標(biāo)準(zhǔn),以判斷擋土支護結(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超過允許范圍,以判斷基坑施工是否安全可靠(即是否處于受控狀態(tài)中);同時還應(yīng)判斷是否需要調(diào)整施工步驟或優(yōu)化原設(shè)計方案。由此可見,報警標(biāo)準(zhǔn)的確定是至關(guān)重要的。 目前一般測斜警戒值的確定是根據(jù)開挖深度的一定百分比、日變形速率來加以設(shè)定。而根據(jù)

18、筆者對地鐵基坑測斜變形值的統(tǒng)計,實踐證明這個警戒值的設(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、暴露時間等重要 影響 因素,首先通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計來設(shè)定各自影響因素分項系數(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系數(shù)來確定。 </p><p><b>　　6、結(jié)語 </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)可以作為安全儲備以應(yīng)對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)及水文條件也相對較差,采取切實可行的設(shè)計及施工措施是保證基坑開挖期間整個基坑安全的重點。 </p><p><b>　　參考文獻： </b&

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