城市地铁基坑变形控制分析

　　【摘要】：本文以深圳地铁5号线为背景，通过对周边环境及边界条件、水文地质、地下管线、技术支持等因素进行分析研究，结合工程实际对基坑维护变形提出了合理的解决措施，为类似工程项目施工方案提供借鉴。
　　【关键词】：深圳地铁，基坑变形，围护
　　前言
　　现代城市的高速发展，由于城市土地的限制和车辆的不断增多，路面交通变得越来越拥挤、复杂，而城市地铁具有方便、快捷、无废气排放，对城市的交通疏解及城市形象的提升起到良好的作用等优势，被国内外各大城市广泛采用。城市地铁通常穿梭在人流密集的商业及居住区域，因此，地铁站基坑周围往往布有大量的公用管线和建筑物。如何控制地铁深基坑在施工过程中由于围护结构变形及位移引起的地面沉降成为地铁深基坑施工的重要问题。文章通过以深圳地铁5号线为背景，结合作者施工经验，对地铁基坑变形控制方法做了阐述分析。
　　一、工程项目简介
　　深圳地铁5号线贯穿深圳城市建设的第一、二圈层，连接城市总体规划的西、中、东三条发展轴，是深圳市轨道交通网络中“南北贯通、西联东拓”、“扩大内陆腹地对外交通”的骨干线，地铁5号线的建设对形成深圳轨道网络基本骨架至关重要。深圳地铁5号线5305标段，综合施工难度巨大，集中了硬岩盾构掘进施工，下穿广深铁路、布吉河，下穿密集建筑群等多项技术难题。
　　地铁施工由于场地比较小，在开挖卸载的过程中，容易产生土体应力释放，使地铁基坑周围由于土体内力失去平衡而发生变形及土体滑移破坏，从而导致周围建筑、路面、地下管线产生破坏，造成事故。
　　二、基坑施工控制措施
　　本标段区间隧道洞身全、强、中、微风化岩石均占不小比例，且不断变化，导致施工图设计时进行工法调整，而且存在同一段必须应用多种控制方法才能完成施工任务的情况，给城市地铁施工带来很多不便。
　　1、地铁基坑井点降水、排水
　　地铁基坑在施工前，首先需要将坑内的地下水位降低并排除，使土体通过排水固结达到一定强度，从而提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量，并增强深基坑的稳定性。基坑在施工前一般情况下，提前一个月开始进行井点降水。在进行降水时需要设置足够的观察孔和地面沉降观察点，基坑降水以不影响周围建筑和地下管线的安全为原则。其目的时为了防止因围护墙渗漏水从而使基坑外周围的地下水位也跟随下降，造成对周围的建筑、地下管线、道路破坏。对于一些需要抽降承压水的地段，则需要严格控制好承压水的抽降时间和深度，在底板砼已经完成施工的地段停止抽水。随着基坑开挖由浅入深，沉降水抽降也应跟随变化。要注意不要因为抽水过多导致地面沉降塌陷，也不能因为抽水过浅危及坑底安全。设置合理的排水沟，及时有效的排除积水能防止水流对坡体的冲刷、浸泡，防止滑坡。
　　2、基坑周围土体加固
　　由于地铁基坑施工时破坏了土体内力的平衡，基坑周围土体加固目的是为了加固软弱土层的结构来提高周围的土体强度，增强其抗稳定性能力，控制围护墙的变形量，从而达到控制地面沉降。根据土体变形特征，可采用注浆加固、深层搅拌桩加固、旋喷法加固等方法进行加固。如布吉站～百鸽笼站区间隧道贴近3号线、深惠公路桥基，并下穿布吉河、7层楼房，地势变化较大。结合线型、地面情况，分析地质因素，控制好隧道埋深，采用土压平衡盾构法施工，硬岩段采用矿山法开挖，盾构通过后模筑二次衬砌。隧道穿越布吉河时，处在矿山法开挖段，隧道结构顶到河底距离约5米（为减少布吉站埋深，此距离不宜太大）。河底开挖时，地层堵水为重点，采取以下措施：旋喷加固河底土体，横向左右各9m，竖向至强风化层；对河床加固区表面作防渗处理；开挖时洞内加强辅助措施。在布百区间隧道穿越两栋7层公寓楼，控制好隧道埋深，采用合理的盾构推进参数，信息化施工，必要时对楼房基础跟踪注浆，控制楼房沉降量。
　　3、地铁基坑钢管支撑
　　地铁基坑的围护结构通常采用直壁围护墙、型钢、钢筋砼围囹、钢管支撑组成深基坑围护体系。钢管支撑为轴心受力结构，在安装时必须注意直顺无弯曲，接头紧密牢固，确保围囹接触处有足够强度与刚度，对其之间的间隙可采用速凝细石混凝土将其封实。遇到有角撑，可以在围囹或围护墙的连接处，设置专门的斜支座确保支撑轴心受力，还要考虑在围囹与围护墙间剪力传递的措施；支撑与格构柱的连接必须严格按照设计要求进行施工，同时还要考虑到基坑回弹的因素；在施工时要经常校验油泵，确保其正常工作，数据可靠，并对每根支撑施加预应力值记录备案，以便核实检查。一旦钢支撑的支撑轴力达不到设计要求或者由于扭曲过大，就会使支撑失去稳定性和抗力，破坏围护结构甚至使基坑坍塌，造成严重安全事故。如地铁百鸽笼站主体结构采用双层复合墙结构。受场地条件限制，采用钻孔灌注桩＋旋喷桩、钻孔咬合桩、地下连续墙围护结构方案均能满足要求，见图1：
　　4、基坑坡度控制
　　根据土质的特性确定基坑坡度，上下道支撑之间层坡须控制得当，过缓容易造成坡脚处无支撑暴露面积过大，时间一长，基坑围护墙变形也会变大；过陡时遇到下雨或土体的含水量偏大容易产生坍方滑坡。
　　5、控制基坑周边荷载
　　通常由于基坑施工范围狭小，各种大型施工机械设备、材料甚至土方堆放在基坑周围，长时间摆放容易造成基坑围护变形增加和失稳，形成隐患。对于一些比较长时间少用的重型设备及材料尽量不要堆放基坑周围，以减少对基坑围护的损害。
　　6、施工全过程监控
　　基坑在施工时及时监控地面沉降、基坑围护变形和位移、地下水位、钢管支撑等，是施工的必要手段，通过及时准确的监测，发现数据接近或超过警戒数值，能发现在施工时出现存在的问题，及时改善、调整方法步骤，采取相应的解决措施，有效的控制基坑围护的变形，确保施工的质量和安全。
　　三、结论和建议
　　地铁基坑在施工时可根据施工条件、环境条件、地质等各方面因素，组建一个高素质、高水平管理优秀的施工队伍，能有效的提高施工的进度和施工质量，减少施工成本；根据不同的地质条件，采取相对应合理有效的施工方案，通过信息化施工，全过程及时有效的监测，控制基坑围护变形位移、地面沉降等，确保施工的质量和安全。
　　
　　参考文献:
　　[1]杨敏,熊巨华,冯又全.基坑工程中的技术与应用[J].工业建设,1998,9.
　　[2]潭志勇,王余庆,周根寿.支护结构内力和变形的影响因素分析[J].工业建设,1999,5.