平行換乘車站低插入比共用地下墻基坑開挖的變形控制摘 要 上海地鐵某平行換乘車站建設(shè)中,后建車站施工時由于線路限制,與已建車站共用一堵地下墻,地下墻插入比僅為0 14,遠遠不能滿足基坑變形控制的要求,對鄰近已建車站的運營安全構(gòu)成極大威脅。介紹了該工程的變形控制措施,并通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析了其控制效果。關(guān)鍵詞 地鐵車站 平行換乘車站 基坑開挖 地下連續(xù)墻 變形控制 施工1工程概況 上海地鐵某平行換乘后建車站全長218 .6m,中間增設(shè)4道臨時封堵墻,將車站分為5個獨立小基坑進行明挖施工。車站主體結(jié)構(gòu)為地下三層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu),標準段寬度19.9m,基坑開挖深度20.821m,東端頭井基坑開挖深度22.432m,西端頭井基坑開挖深度22.866m。圍護結(jié)構(gòu)采用厚1m的地下連續(xù)墻,墻深35m,進入砂質(zhì)黏土層約6.05m。南側(cè)同已經(jīng)投入使用的地鐵車站平行,新老車站的最大間距5. 4m。兩車站相互關(guān)系如圖1所示。
車站西端頭井基坑開挖因受線路限制,在靠已建車站一側(cè)需利用已建車站深26m的地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu),此時基坑坑底距離地下墻墻趾僅有3 1m。此處,后建車站基坑與已建車站共用一堵地下墻,該處變形即為已建車站結(jié)構(gòu)變形。這不符合《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》的第二條“地鐵保護技術(shù)標準”中在地鐵工程(外邊線)兩側(cè)的鄰近3m范圍內(nèi)不能進行任何工程施工的規(guī)定。同時,由于已建車站在原來設(shè)計時,沒有考慮平行換乘車站建設(shè)的需要,地下墻僅深26m,而后建車站在該處的開挖深度達22.866m,插入比僅為0.14,遠遠不能滿足基坑穩(wěn)定要求,更不能滿足變形控制要求。另外該處對應(yīng)已建車站端頭井,非常接近已建隧道。這就對基坑變形控制提出了更高的要求。 本基坑工程所處地段地勢較為平坦,地質(zhì)屬于上海地區(qū)典型的軟土地質(zhì)。根據(jù)工程地質(zhì)勘查報告,場地土層分布均勻,多為軟弱土,其容重為16.6～19.5kN/m3,黏聚力4～41kPa,內(nèi)摩擦角10.5°～34.5°。2基坑變形控制措施 為保護鄰近已建車站的安全運營,本工程環(huán)境保護等級定為一級,要求地面最大沉降量≤0.1%H(即21mm),圍護墻最大水平位移≤0.14%H(即29mm)。但目前有關(guān)平行換乘車站建設(shè)的工程資料和研究資料都相當缺乏,更沒有一套成熟的理論可準確地預(yù)測基坑施工對緊鄰車站變形的影響。如何控制緊鄰車站運營的絕對安全,是一個技術(shù)難題。在這樣的情況下,除了在基坑開挖時嚴格按照上海地區(qū)一直遵循的“時空效應(yīng)原理”分層分塊開挖外,施工過程中還采取了一系列控制變形措施。 (1)在共用地下墻處打設(shè)?Φ800的鉆孔灌注樁,以彌補地下墻插入比不足的缺點。樁長約23m,埋深范圍:-20～-43m,見圖2,樁心與地下墻間距0 .9m,樁間距1 .2m。 (2)第一、四道支撐設(shè)計為鋼筋混凝土支撐,減小地下墻側(cè)向變形。 (3)西端頭井內(nèi)的土體作加固處理,以提高被動區(qū)土體抵抗變形的能力。根據(jù)設(shè)計圖紙采用高壓旋噴樁進行土體加固。加固土體28d無側(cè)限抗壓強度qu≥1.0MPa。加固范圍:高程-22.8～-24.4m采用滿堂加固,-12.350m至坑底土體采用抽條加固。靠已建車站側(cè)4m范圍內(nèi)土體加固深度為-7.8～-31.5m,由于該部分是土體加固的關(guān)鍵部位,加固深度較深,為確保該部分土體加固質(zhì)量,將樁與樁之間搭接范圍增大至60cm,以更好地控制共用地下連續(xù)墻的變形,進一步解決插入比不足問題。 (4)設(shè)置封堵墻,將西端頭井與其它施工段分隔開,單獨對西端頭井施工,利用基坑的空間作用,盡量減小基坑變形。根據(jù)文獻[1],分割成方形后的端頭井基坑其變形比一般長條形基坑變形小40%～50%,從而從源頭上減小對鄰近已建車站的影響。 (5)監(jiān)測后建車站基坑及已建車站、隧道,時刻注意通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的信息調(diào)整施工參數(shù),保證基坑及鄰近車站和隧道的安全。做出控制變形的應(yīng)急預(yù)案,在出現(xiàn)突發(fā)事件時,采用跟蹤注漿糾偏的方法,糾正鄰近已建車站的變形,保證車站的絕對安全。糾偏措施見圖3。3 變形控制效果監(jiān)測了共用地下墻傾斜、沉降、已建車站內(nèi)道床傾斜及站外隧道道床傾斜。 西端頭井地下墻在開挖前后一段時間內(nèi)的沉降歷時曲線見圖4，與其它四個施工區(qū)地下墻沉降量相比,該區(qū)的沉降量雖然是最大的,但也僅為6mm,遠小于地鐵規(guī)范提出的地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對沉降量及水平位移≤20mm的要求。 整理已建車站站內(nèi)道床(對應(yīng)點位:XQX26～XQX28)及站外隧道道床(對應(yīng)點位:XQX29～XQX32)的傾斜變形數(shù)據(jù)可得道床傾斜歷時曲線,如圖5所示。 在端頭井開挖的整個過程中及底板澆筑之后的一段時間內(nèi),道床橫向高差值<0.6mm,遠低于地鐵規(guī)范規(guī)定的兩軌道橫向高差<2mm變形要求。對后建車站西端頭井施工采取的變形控制措施,從保護基坑安全及已建車站正常運營來看,取得了良好的效果。參考文獻1 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997
車站西端頭井基坑開挖因受線路限制,在靠已建車站一側(cè)需利用已建車站深26m的地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu),此時基坑坑底距離地下墻墻趾僅有3 1m。此處,后建車站基坑與已建車站共用一堵地下墻,該處變形即為已建車站結(jié)構(gòu)變形。這不符合《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》的第二條“地鐵保護技術(shù)標準”中在地鐵工程(外邊線)兩側(cè)的鄰近3m范圍內(nèi)不能進行任何工程施工的規(guī)定。同時,由于已建車站在原來設(shè)計時,沒有考慮平行換乘車站建設(shè)的需要,地下墻僅深26m,而后建車站在該處的開挖深度達22.866m,插入比僅為0.14,遠遠不能滿足基坑穩(wěn)定要求,更不能滿足變形控制要求。另外該處對應(yīng)已建車站端頭井,非常接近已建隧道。這就對基坑變形控制提出了更高的要求。 本基坑工程所處地段地勢較為平坦,地質(zhì)屬于上海地區(qū)典型的軟土地質(zhì)。根據(jù)工程地質(zhì)勘查報告,場地土層分布均勻,多為軟弱土,其容重為16.6～19.5kN/m3,黏聚力4～41kPa,內(nèi)摩擦角10.5°～34.5°。2基坑變形控制措施 為保護鄰近已建車站的安全運營,本工程環(huán)境保護等級定為一級,要求地面最大沉降量≤0.1%H(即21mm),圍護墻最大水平位移≤0.14%H(即29mm)。但目前有關(guān)平行換乘車站建設(shè)的工程資料和研究資料都相當缺乏,更沒有一套成熟的理論可準確地預(yù)測基坑施工對緊鄰車站變形的影響。如何控制緊鄰車站運營的絕對安全,是一個技術(shù)難題。在這樣的情況下,除了在基坑開挖時嚴格按照上海地區(qū)一直遵循的“時空效應(yīng)原理”分層分塊開挖外,施工過程中還采取了一系列控制變形措施。 (1)在共用地下墻處打設(shè)?Φ800的鉆孔灌注樁,以彌補地下墻插入比不足的缺點。樁長約23m,埋深范圍:-20～-43m,見圖2,樁心與地下墻間距0 .9m,樁間距1 .2m。 (2)第一、四道支撐設(shè)計為鋼筋混凝土支撐,減小地下墻側(cè)向變形。 (3)西端頭井內(nèi)的土體作加固處理,以提高被動區(qū)土體抵抗變形的能力。根據(jù)設(shè)計圖紙采用高壓旋噴樁進行土體加固。加固土體28d無側(cè)限抗壓強度qu≥1.0MPa。加固范圍:高程-22.8～-24.4m采用滿堂加固,-12.350m至坑底土體采用抽條加固。靠已建車站側(cè)4m范圍內(nèi)土體加固深度為-7.8～-31.5m,由于該部分是土體加固的關(guān)鍵部位,加固深度較深,為確保該部分土體加固質(zhì)量,將樁與樁之間搭接范圍增大至60cm,以更好地控制共用地下連續(xù)墻的變形,進一步解決插入比不足問題。 (4)設(shè)置封堵墻,將西端頭井與其它施工段分隔開,單獨對西端頭井施工,利用基坑的空間作用,盡量減小基坑變形。根據(jù)文獻[1],分割成方形后的端頭井基坑其變形比一般長條形基坑變形小40%～50%,從而從源頭上減小對鄰近已建車站的影響。 (5)監(jiān)測后建車站基坑及已建車站、隧道,時刻注意通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的信息調(diào)整施工參數(shù),保證基坑及鄰近車站和隧道的安全。做出控制變形的應(yīng)急預(yù)案,在出現(xiàn)突發(fā)事件時,采用跟蹤注漿糾偏的方法,糾正鄰近已建車站的變形,保證車站的絕對安全。糾偏措施見圖3。3 變形控制效果監(jiān)測了共用地下墻傾斜、沉降、已建車站內(nèi)道床傾斜及站外隧道道床傾斜。 西端頭井地下墻在開挖前后一段時間內(nèi)的沉降歷時曲線見圖4，與其它四個施工區(qū)地下墻沉降量相比,該區(qū)的沉降量雖然是最大的,但也僅為6mm,遠小于地鐵規(guī)范提出的地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對沉降量及水平位移≤20mm的要求。 整理已建車站站內(nèi)道床(對應(yīng)點位:XQX26～XQX28)及站外隧道道床(對應(yīng)點位:XQX29～XQX32)的傾斜變形數(shù)據(jù)可得道床傾斜歷時曲線,如圖5所示。 在端頭井開挖的整個過程中及底板澆筑之后的一段時間內(nèi),道床橫向高差值<0.6mm,遠低于地鐵規(guī)范規(guī)定的兩軌道橫向高差<2mm變形要求。對后建車站西端頭井施工采取的變形控制措施,從保護基坑安全及已建車站正常運營來看,取得了良好的效果。參考文獻1 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997