基坑變形質(zhì)量控制

都市中心區(qū)地鐵深基坑施工中的基坑變形控制摘要：都市地鐵車站深基坑周圍往往有大量的公用管線及建筑物。有效控制深基坑開挖過程中的圍護(hù)構(gòu)造變形位移，防止由此引起基坑外地面沉降，是深基坑施工中的關(guān)鍵性工作，必須高度重視。關(guān)鍵詞：都市地鐵；深基坑；變形控制穿越都市商業(yè)中心區(qū)，人口集居區(qū)的地鐵車站基坑周圍往往存在大量管線和建筑物。由于施工場地比較狹小，只能采用直壁式支護(hù)大開挖施工措施；地鐵車站一般較長、較深、較寬，由于土體是彈塑體介質(zhì)，在開挖卸載過程中，產(chǎn)生土體應(yīng)力的釋放，使基坑四面一定范圍(一般為基坑開挖深度的1.5倍)的土體內(nèi)力失去平衡而發(fā)生變形，和土體的滑移破壞，導(dǎo)致基坑四面建筑物、地下管線、道路的破壞，導(dǎo)致重大傷亡事故、質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失，因此保證對基坑圍護(hù)墻變形的控制及基坑四面地面、建筑、地下管線等的工程監(jiān)控是非常重要的，是基坑施工安全可靠的必要有效措施。筆者從事軟土地區(qū)地鐵車站深基坑施工數(shù)年，針對基坑變形狀況的分析研究，認(rèn)為作為施工者應(yīng)抓住如下關(guān)鍵九點(diǎn)，并在施工中嚴(yán)格對的實(shí)行。1、深基坑的井點(diǎn)降水基坑開挖前，需將坑內(nèi)的地下水位減少并排除，使坑內(nèi)土體在基坑開挖時，已經(jīng)通過排水固結(jié)到達(dá)一定強(qiáng)度，從而提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量；增強(qiáng)基坑穩(wěn)定性，減少坑底土體的隆起。在一般條件下，坑內(nèi)井點(diǎn)降水至少要早于基坑開挖前20天開始。基坑降水以不影響臨近建筑物和地下管線的安全為原則，基坑降水必須在坑內(nèi)外設(shè)置足夠的觀測孔，并在坑外設(shè)地面沉降觀測點(diǎn)和回灌井，必要時應(yīng)采用回灌措施；這是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)措施，重要防止因圍護(hù)墻滲漏水而使坑外四面的地下水位也下降，導(dǎo)致對其坑周圍的管線、道路及建筑物的破壞。如需抽降承壓水，要嚴(yán)格控制承壓水的抽降時間與抽降深度，不挖的地段不輕易開泵抽水，底板砼施工完畢的地段隨即停止抽水。承壓水抽降高度應(yīng)根據(jù)觀測井內(nèi)測得的承壓水位來確定?；娱_挖由淺入深，沉降水抽降也逐漸加深，即不要抽水過深引起地面明顯沉降，也不要抽水過淺危及坑底安全。2、深基坑內(nèi)外必要的土體加固深基坑內(nèi)外土體加固和井點(diǎn)降水同樣，是深基坑工程不可缺乏的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。目的是通過加固變化軟弱土層的土體構(gòu)造和含水率來提高土體強(qiáng)度，增強(qiáng)基坑整體抗失穩(wěn)的能力，增強(qiáng)被動土的抗力，減少圍護(hù)墻的變形量，使基坑周圍的地面沉降得以控制?；油馏w的加固措施是根據(jù)基坑開挖時周圍土體變形而定，由于開挖破壞了土體內(nèi)力平衡，引起周圍土體的位移變形，坑內(nèi)基底應(yīng)力釋放使基底隆起，使圍護(hù)產(chǎn)生變形。根據(jù)這些土體變形特性，可采用注漿加固、深層攪拌樁加固、旋噴法加固等；選擇何種加固措施，視基坑土層性質(zhì)、土體加固強(qiáng)度、環(huán)境規(guī)定而定；不過這些加固措施均需在基坑工程施工前，確定基坑開挖時某些安全值得不到保證時，通過加固后能滿足基坑施工安全的條件下采用；因此，基坑加固措施是基坑開挖的安全預(yù)控措施，并在基坑開挖前實(shí)行。3、深基坑開挖施工中的“時空效應(yīng)”“時空效應(yīng)”理論，是遵照“分段、分層、分塊挖土，先中間后兩邊，隨挖隨撐，限時完畢”的原則，是針對軟土土層具有流變的特性，運(yùn)用土體在基坑開挖過程中位移的變化規(guī)律，提出的一種控制措施，是對基坑開挖作動態(tài)管理，并做到信息化施工，保證基坑變形量在設(shè)計(jì)容許之內(nèi)。詳細(xì)的說是對車站基坑施工按工序施工全過程進(jìn)行分解控制，在空間上規(guī)定尺寸大小，在時間上確定完畢時限，按量化的空間和時間結(jié)合有序的操作實(shí)行科學(xué)對各道工序施工注意事項(xiàng)要仔細(xì)考慮并安排貫徹，如：1每天基坑開挖前必須明確當(dāng)日施工任務(wù)，以配置好足夠的挖運(yùn)土機(jī)械及支撐數(shù)量和施工人員，以到達(dá)挖運(yùn)土有序迅速、支撐及時有效。2基坑沿縱向分段分層開挖，每層每小塊開挖長度不適宜超過支撐的間距，第一層一般為7—8米，在第二層及如下土層一般為4米左右。3基坑開挖過程中嚴(yán)禁超挖，每層開挖面標(biāo)高不得低于該層支撐的底面或設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高。4各小塊土方開挖及鋼支撐的安裝和預(yù)應(yīng)力的施加必須16小時內(nèi)完畢；要重視第一道支撐安裝的及時性，以防地下墻頂部在懸臂受力狀態(tài)下產(chǎn)生較大的墻頂水平位移和附近地面開裂。5當(dāng)監(jiān)測值得出基坑變形量靠近報(bào)警值時，應(yīng)制定出愈加緊湊的工序安排，盡量地縮短開挖及支撐時限，優(yōu)化施工參數(shù)，減少無支撐暴露時間，到達(dá)控制基坑變形在容許范圍內(nèi)的目的。4、深基坑鋼管支撐的質(zhì)量控制地鐵深基坑的圍護(hù)構(gòu)造一般由直壁圍護(hù)墻、型鋼或鋼筋砼圍囹和鋼管支撐構(gòu)成深基坑圍護(hù)體系。圍護(hù)墻的支護(hù)體系視其開挖深度而定，一般四米左右設(shè)一道支撐以構(gòu)成一種空間受力體系，來支撐基坑外巨大的土壓力和諸多外加荷載，到達(dá)安全施工的目的。因此圍護(hù)構(gòu)造支撐的質(zhì)量控制十分關(guān)鍵，支撐一般均采用ф609鋼管(壁厚16mm)；質(zhì)量控制包括二個方面的內(nèi)容，支撐自身的質(zhì)量和支撐施工安裝質(zhì)量。(1)鋼管支撐質(zhì)量控制：應(yīng)從材質(zhì)、直徑、壁厚、等強(qiáng)焊接、順直度、螺栓連接強(qiáng)度、活絡(luò)頭剛度等與否符有關(guān)規(guī)定，均要認(rèn)真檢查核算，有不符合的必須改正。(2)支撐安裝質(zhì)量控制：鋼管支撐為軸心受力構(gòu)造，安裝時必須直順無彎曲，接頭必須緊密牢固，與圍囹接觸處除有足夠強(qiáng)度與剛度外，還需與圍囹密貼，若有間隙須用速凝細(xì)石混凝土填實(shí)；當(dāng)有角撐時，則與圍囹或圍護(hù)墻的連接處，除設(shè)專門的斜支座保證支撐軸心受力外，在圍囹與圍護(hù)墻間還應(yīng)考慮剪力傳遞的措施；支撐與格構(gòu)柱的連接必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，必須充足考慮到基坑回彈的原因；對油泵要常常校驗(yàn)，使之工作正常，數(shù)據(jù)精確，并且每根支撐施加預(yù)應(yīng)力值均要記錄備查；否則如鋼支撐的支撐軸力達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定或因擾曲過大，使支撐失穩(wěn)失去抗力，會產(chǎn)生圍護(hù)構(gòu)造破壞及基坑坍塌的嚴(yán)重后果。(3)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力的復(fù)加：1鋼支撐安裝后立即按設(shè)計(jì)值在支撐一頭或二端施加第一次預(yù)應(yīng)力，并檢查接頭擰緊螺栓。2一般在第一次施加預(yù)應(yīng)力后12個小時內(nèi)監(jiān)測預(yù)應(yīng)力損失及圍護(hù)構(gòu)造水平位移狀況，并復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值；當(dāng)晝夜溫差過大導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損失時，立即在當(dāng)日低溫時復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值；3當(dāng)基坑變形的速率超過控制范圍，靠近警戒值，而支撐軸力未到達(dá)自身的規(guī)定值時，可增大支撐軸力來控制變形，但這必須征得設(shè)計(jì)同意；4當(dāng)圍護(hù)構(gòu)造變形過大，采用被動區(qū)注漿控制圍護(hù)構(gòu)造位移時，應(yīng)在注漿后1—2小時內(nèi)對在注漿范圍的支撐復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值，以減少圍護(hù)構(gòu)造外移所導(dǎo)致的應(yīng)力損失；5當(dāng)支撐的軸力靠近或超過設(shè)計(jì)值時，通過增設(shè)支撐來分解軸力，提高抗變形能力，制止基坑變形深入增大。5、深基坑開挖縱向入坡的坡度控制地鐵深基坑開挖時，地下水位和圍護(hù)構(gòu)造強(qiáng)度均已達(dá)設(shè)計(jì)規(guī)定。挖土除嚴(yán)格遵照“時空效應(yīng)”，堅(jiān)持“分層開挖、先撐后挖、快挖快撐、減少無支撐暴露時間”的原則外，另尤其要注意：1土坡要按土質(zhì)特性，通過穩(wěn)定抗滑驗(yàn)算，確定安全坡度，使縱向放坡坡度要不不小于安全坡度。一般降水好的基坑分層坡宜控制在1：1.5左右，從坑底到坑頂?shù)目偲露纫话憧刂圃?：3。2上下道支撐之間層坡不適宜過緩，也不適宜過陡，前者導(dǎo)致近坡腳處無支撐暴露面積過大，時間一長，圍護(hù)墻變形就大；后者若遇雨天或土體的含水量偏大，坑內(nèi)排水不好，則極易產(chǎn)生坍方滑坡。3基坑分塊土挖完，即進(jìn)行修坡，使基坑縱坡一直保持在安全坡度狀態(tài)下，保證基坑安全。6、做好深基坑內(nèi)排水工作深基坑開挖面的排水溝和集水井要及時設(shè)置，不能等有積水或下雨再去挖，這樣勢必泡軟土層，減少土體自身抗變形能力。不應(yīng)在開挖面或坡頂設(shè)橫向截水溝，這樣輕易誘發(fā)滑坡；應(yīng)在開挖面設(shè)縱向排水溝和集水井，縱向排水溝應(yīng)設(shè)在中間或三分線上，不能設(shè)在圍護(hù)墻邊。積水及時排除，以防止沖刷或泡軟坡體，導(dǎo)至滑坡。另基坑開挖過程中應(yīng)及時封堵圍護(hù)墻的滲漏點(diǎn)。7、合理確定構(gòu)造施工段長度，減少深基坑暴露時間，盡快進(jìn)行構(gòu)造施工構(gòu)造段的長度必須根據(jù)基坑深度和坡度合理確定，不適宜過長：當(dāng)基坑分段挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，必須立即安排人工進(jìn)行整修，并迅速澆筑墊層砼，深入減少基坑變形值。底板砼必須在5—7天內(nèi)完畢，對應(yīng)構(gòu)造層施工及時跟上，以建立永久的受力平衡體系，從主線上控制住基坑變形。8、基坑周圍嚴(yán)禁堆放、停放重型荷載由于施工場地狹小等客觀原因，往往把大型施工機(jī)械設(shè)備如挖機(jī)、吊機(jī)等及施工材料就近堆放在基坑邊，這些都將導(dǎo)致圍護(hù)構(gòu)造的變形大大增長，甚至使基坑圍護(hù)失穩(wěn)。把土方臨時堆在基坑開挖面的邊上，是另一種常見的很危險(xiǎn)的狀況，由此引起的基坑滑坡例子已不算少。特殊狀況下確實(shí)需要臨時堆放，必須通過計(jì)算確定土方堆放的位置及數(shù)量。9、加強(qiáng)對基坑開挖施工全過程監(jiān)測控制深基坑監(jiān)測是一種直觀反應(yīng)基坑變形狀況的監(jiān)測手段，是信息化施工常用的一種措施。施工監(jiān)測在保證深基坑