緊鄰地鐵運(yùn)營(yíng)線路的深基坑施工
[ 摘 要] 太平洋廣場(chǎng)二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)距離正在運(yùn)營(yíng)的地鐵隧道外邊線僅318 m 。通過(guò)科學(xué)的施工方法、信息化監(jiān)控等措施使其對(duì)地鐵隧道的影響控制在允許范圍內(nèi),本文對(duì)這一成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有益的總結(jié),為今后同類工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考價(jià)值。[ 關(guān)鍵詞] 深基坑;土方開(kāi)挖;變形控制;地鐵監(jiān)護(hù)太平洋廣場(chǎng)二期工程由一幢39 層高的辦公樓、三層商業(yè)樓、三層會(huì)所組成,東靠襄陽(yáng)北路,西連東湖路,南臨淮海中路,距地鐵一號(hào)線隧道外邊線僅318 m , 隧頂埋深約 -12170 m 。基坑占地面積4 400 m2 , 周邊裙房區(qū)開(kāi)挖深度912 m , 塔樓區(qū)及襄陽(yáng)北路一側(cè)挖深約11 m , 屬深基坑工程, 基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁及3 m 厚承臺(tái)板。
1 施工區(qū)域地質(zhì)情況
基坑土體自上而下分為以下土層: ① 雜填土,上部夾碎磚、石子等雜物,下部以素填土為主,層厚1100～3140 m ; ② 粘土,含云母及鐵錳結(jié)核,層厚015～211 m ; ③ 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,飽和,中～高壓縮性,夾粉砂薄層,層厚為2155～ 5160 m ; ④ 灰和淤泥質(zhì)粘土,流塑,中壓縮性,夾薄層粉砂,層厚為7140 m～1010 m ; ⑤ 粘土,飽和軟塑,中～ 高壓縮性,層厚3100～5160 m , 地下水位在地面下015 m 處。
2 基坑圍護(hù)及支撐方案
該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為寬600～800 mm 、深18～20 m 地下連續(xù)墻,北側(cè)采用鉆孔灌注樁(樁徑Φ = 1 000 mm , 樁長(zhǎng)l = 18 m) ,樁后運(yùn)用兩排攪拌樁止水,墻頂設(shè)置鋼筋混凝土壓頂圈梁以增強(qiáng)維護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性。基底以下采用水泥攪拌樁滿堂加固,深度為5 m , 地鐵隧道側(cè)加固寬度達(dá)10 m , 水泥摻量為15 % , 基底以上為8 % , 深層攪拌樁加固區(qū)與地墻的縫隙處進(jìn)行了壓密注漿。
東湖路三角區(qū)側(cè)墻體平面形狀曲折,采用鋼筋混凝土支撐和圍囹,其余區(qū)域支撐采用雙肢鋼管支撐2Φ609 ×16 mm , 上、下兩道支撐同軸布置,中心標(biāo)高為-2140 m 和-7100 m , 平面形式為網(wǎng)格狀縱橫布置,八字撐采用型鋼H400 ×20 , 支撐由組合鋼構(gòu)架600 mm ×600 mm ×20 mm 組合箱形鋼圍囹立柱支承,既加快施工速度又保證支撐的剛度,如圖1 。
3 施工期間地鐵保護(hù)措施
本工程區(qū)段地鐵隧道處于含水量高、壓縮性高、強(qiáng)度低、流變性大的飽和軟粘土層中,極易受到毗鄰的深基坑開(kāi)挖而造成的周邊土層移動(dòng)的影響。
在施工工藝和施工參數(shù)上采用先中間后四周的盆式挖土方式,做到“分層、分區(qū)、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”挖土支撐。地鐵側(cè)開(kāi)挖留土寬度不小于4 倍層深,增加基坑內(nèi)近地鐵側(cè)區(qū)域內(nèi)被動(dòng)土體的保留時(shí)間以控制墻體位移,單塊土體的挖土支撐控制在16～24 h , 墊層厚度增至300 mm , 當(dāng)?shù)叵聣ξ灰七^(guò)大時(shí)采用在墊層內(nèi)加設(shè)型鋼支撐的應(yīng)急預(yù)案,加強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境、地鐵隧道及基坑的監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋指導(dǎo)施工。
4 基坑開(kāi)挖
第一層土方開(kāi)挖深度不足3 m , 由于基坑面積大,土體卸載后無(wú)任何支護(hù)措施達(dá)15 d , 對(duì)周邊環(huán)境影響明顯。基坑土體最大位移量累計(jì)達(dá)8 mm , 地鐵隧道沉降為2 mm , 第一道鋼支撐施力后,損失率達(dá)39 %～57 % 。
圖1 基坑平剖面
第二層土方開(kāi)挖具有深度大、難度高的特點(diǎn),為確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全,首先開(kāi)挖棧橋以西土體并架設(shè)支撐,南北向M、L、K支撐區(qū)域由北向南分層開(kāi)挖且淮海路側(cè)預(yù)留10 m 寬左右土體最后挖除,縮短圍護(hù)墻無(wú)支撐暴露時(shí)間,接著掏槽開(kāi)挖貫通東西向C、D、E 支撐后完成鋼棧橋以東及C 撐以西的東北角,最后東南角全線貫通,施工期間每貫通一根支撐便立即施加預(yù)應(yīng)力。第二層K撐區(qū)域土體開(kāi)挖時(shí)支撐未能及時(shí)架設(shè),淮海路側(cè)基坑暴露時(shí)間超過(guò)36 h , 土體測(cè)斜日變化量持續(xù)大于1 mm , 之后鄰近的地鐵隧道沉降量陡升至013～ 015 mmΠd , 隧道管片收斂向基坑卸土方向拉伸量最大可達(dá)013 mmΠd。第三層土體開(kāi)挖時(shí)施工方增加挖土及支撐補(bǔ)焊工作的力量,分塊挖土后立即澆注墊層,較快地完成了淮海路側(cè)混凝土墊層,并對(duì)第二道鋼支撐按原設(shè)計(jì)的120 % 復(fù)加軸力,有效地控制了基坑土體位移,淮海路側(cè)基本保持穩(wěn)定的狀態(tài), 日變形量控制在015 mm 以內(nèi)。土方挖除結(jié)束后的一個(gè)月內(nèi)加強(qiáng)截樁鑿樁及鋼筋綁扎的工作,完成了大底板混凝土的澆筑。從地下室結(jié)構(gòu)施工至首層樓面結(jié)構(gòu)全部澆筑完成的七個(gè)月時(shí)間內(nèi),地鐵隧道變形總沉降量在815 mm 以內(nèi),管片未出現(xiàn)因施工造成的滲漏水、裂縫等異常現(xiàn)象,滿足地鐵保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
5 施工監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析
5. 1 基坑開(kāi)挖階段監(jiān)測(cè)工況
分為九個(gè)工況: 第一層土方開(kāi)挖前、第一道支撐完成(25 d) 、第二層土方及支撐完成(32 d) 、第一次復(fù)加軸力、第二次復(fù)加軸力、春節(jié)七天長(zhǎng)假后、第三層土方及墊層完成(60 d) 、底板鋼筋綁扎及澆筑完成(34 d) 、地下結(jié)構(gòu)完成(52 d) 。
5. 2 基坑施工監(jiān)測(cè)
1998 年完工的地下連續(xù)墻內(nèi)測(cè)斜管因保護(hù)不當(dāng)受損,基坑開(kāi)挖前在地墻外側(cè)增設(shè)深達(dá)30 m 的土體測(cè)斜點(diǎn),每6 m 左右布置一個(gè)測(cè)點(diǎn),近地鐵側(cè)共6 孔土體測(cè)斜,土體開(kāi)挖階段測(cè)斜如圖3。
圖2 不同工況下隧道沉降曲線
圖3 土體測(cè)斜
另設(shè)鋼支撐軸力測(cè)試、分層沉降、土壓力、基坑回彈、周邊環(huán)境地表監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目,基坑開(kāi)挖階段觀測(cè)頻率1 次Π天,第二層土方開(kāi)挖期間支撐軸力損失較嚴(yán)重,且土體測(cè)斜值持續(xù)增長(zhǎng),監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為2 次Π天。5. 3 地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)
根據(jù)地鐵保護(hù)等級(jí)要求,在地鐵一號(hào)線隧道內(nèi)受太平洋廣場(chǎng)二期工程施工影響區(qū)域設(shè)置隧道沉降、水平位移及收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)。控制指標(biāo):地鐵結(jié)構(gòu)最終絕對(duì)沉降量及水平位移量 ≤20 mm; 隧道最終收斂變化值< 20 mm , 日變化量≤1 mm 。基坑開(kāi)挖階段觀測(cè)頻率為一日一次,地鐵隧道沉降曲線如圖3。
5. 4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析
第一層開(kāi)挖深度不足3 m , 但由于第一道支撐架設(shè)時(shí)間延遲,對(duì)坑外土體位移及地面沉降均有較大影響,影響程度 都占總變形量的25 % 左右;圖2 中地鐵隧道沉降曲線斜率明顯減小說(shuō)明對(duì)支撐施加預(yù)應(yīng)力及適當(dāng)復(fù)加軸力對(duì)減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移以保護(hù)鄰近的地鐵隧道作用明顯;大底板澆筑后與樁基協(xié)同受力,基坑及周邊環(huán)境逐漸穩(wěn)定;地鐵隧道作為用縱、橫向螺栓連接柔性管,在受外力擾動(dòng)后有一定的傳遞應(yīng)力及自身調(diào)整變形能力,底板澆筑后表現(xiàn)為略有回彈和收斂變形恢復(fù)。
6 結(jié)論
a) 緊臨地鐵運(yùn)營(yíng)線路的深大基坑施工時(shí)在隧道內(nèi)同步布設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、及時(shí)采集分析數(shù)據(jù)以優(yōu)化施工參數(shù),對(duì)保證地鐵結(jié)構(gòu)的意義重大;
b) 合理安排人力、物力,減少基坑無(wú)支護(hù)暴露及支撐的架設(shè)時(shí)間,對(duì)保護(hù)基坑周邊環(huán)境作用非常明顯; c) 在基坑開(kāi)挖過(guò)程中坑內(nèi)土體加固對(duì)周邊環(huán)境影響控制顯著,但對(duì)挖土帶來(lái)一定的難度。
參考文獻(xiàn)
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3 王如路,周賢浩. 近年來(lái)上海地鐵監(jiān)護(hù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策. 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程學(xué)會(huì)地下鐵道專業(yè)委員會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集. 北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2000
原作者：朱 蕾 葉耀東 張柏平來(lái)源：《筑技術(shù)開(kāi)發(fā)》
