随着城市地下空间被大规模开发,涌现了很多基坑工程,这些基坑工程在地铁隧道的沿线进行施工是不可避免的,而基坑开挖会使周边土体应力发生改变,从而使紧邻地铁隧道产生一定内力以及变形,若其内力或者变形的值超过容许的范围,基坑会发生失稳,并给紧邻地铁隧道带来一定安全隐患。
1 深基坑支护技术概述
基坑支护是现代建筑工程施工的重要环节之一,支护体系通常是临时结构,等到建筑物或者地下工程施工完成之后就失去了作用。因而支护体系一般为可回收利用的施工材料,比如钢板桩,或者采用钢筋混凝土板围护桩、旋喷桩等。在开挖基坑之前,首先要依据相关的规程以及实际施工地详细的水文地质情况来分析,进而确定开挖的具体尺寸、保障边坡稳定的措施以及土方工程量,之后进行施工现场放线、开挖及验槽。基坑内外土体变形、基坑支护结构内力涌现、施工地现场环境过于复杂等,再加上城市现代各种地下建筑物不断增多,使深基坑成为了建筑行业的一个技术难点和热点。
2 紧邻地铁深基坑支护技术分析
2.1 深基坑支护结构施工和降压导水技术
紧邻地铁隧道深基坑支护结构施工的主要目的是避免软土地层出现漏水漏沙问题、沉降问题,是深基坑施工中的关键技术之一。在紧邻地铁隧道钻孔桩外周采用三轴搅拌桩进行止水作业,并采取增加高压旋喷桩方法,防止在基坑开挖过程中出现地面开裂和涌砂涌水等施工风险。而降压导水技术则是因为施工工程软土层的不稳定性及其水储备丰富,所以,降压导水作业过程中,需重点关注围护结构与止水帷幕的设计及实际应用,避免发生支护损坏和坍塌现象。应先根据施工现场的基坑面积、土层渗透性、水文地质条件以及基坑开挖深度等实际情况来选择适合的降水井类型及相关施工方法。如果工程含水厚度大,地下水位比较浅且开挖较深,可采取三重管止水帷幕方法进行止水,同时联合井点系统降低水位,而管点可采取回转钻机成孔,但要注意成孔的孔直径、垂直度与深度等应和相关设计要求相符。另外对于缝隙封堵施工,可通过在合理位置敷设导水管方法进行封堵,通过导水管导出清水,从而起到降压作用,同时通过在堵水点外部打入膨胀性质的螺栓、悬挂钢筋网等方式进行进一步加固。
2.2 深基坑开挖技术
深基坑开挖与内支撑梁支护施工一般是交替进行的,支撑安装和土方开挖须同时交替进行,密切配合,以确保支撑及时安装。内支撑柱可使用钢柱以及钢构柱,在进行土方开挖之前做好,而内支撑梁则可采用钢筋混凝土结构,通过3道4榀并配合土方开挖进行施工,采取随挖随撑方法进行施工。支护结构在施工过程中需考虑到支撑点位置的处理问题,内支撑腰梁的支撑点应设置在支护桩侧面。然后通过钢筋混凝土加固深基坑,保证施工过程中的安全性。在进行内支撑施工时,要保证钢筋混凝土的质量和强度,并严格按照有关程序进行作业,防止由于钢筋混凝土强度达不到有关要求而发生支撑变形,甚至断裂。
2.3 内支撑拆除技术
对于深基坑拆除工作,如果只用切割方法,不会对紧邻地铁隧道造成影响,但是,如果基坑内施工机械设备使用频率高,且吊运回转半径有一定限制,那么施工造价就比较高,而如果采取固体膨胀挤压静态爆破方法来拆除支撑梁,这种方法几乎没有振动,对紧邻地铁的影响比较小,但清渣工作量大。综合各方因素考虑,深基坑支护施工可以静爆为主,并辅之切割进行拆除支撑梁作业。支撑梁柱的结点处可采取切割方法,其切割点为离支撑柱约150mm的地方,避免静爆钻孔产生振动让而造成影响,而支撑梁以及腰梁可使用静爆方法进行拆除。在下层结构本体的混凝土强度达到原设计的90%以上方能进行拆除作业。
2.4 深基坑监测技术
为了保证紧邻地铁隧道的安全,有效控制不同工况对支护结构的影响,保障深基坑支护施工的质量和安全,应严密监控基坑支护施工状况,尤其是深层土体位移、水位等情况。监测具体内容为。
(1)合理布设测点。为掌握基坑开挖过程中围护墙体的位移情况以及倾斜情况,可在基坑两侧安装3根24m的测斜管,并将其固定在钻孔灌注桩钢筋笼上,之后进行浇筑。同时在南北向的每层钢支撑钢管上安装丝式电阻应变片,以测量钢支撑轴力。
(2)监测基坑内外水位情况。为保证支护结构安全运行,施工过程中应对紧邻地铁隧道及基坑的位移进行有效监测。如果基坑外及内的水位发生异常情况,比如坑内水位未正常下降、井点出水量有所增加,而外部水位却又明显下降时,需及时减少或者暂时停止基坑周边管井的降水,然后进行回灌,直到基坑外的水位趋于稳定,并同时注浆堵漏,注浆完成后再根据现场实际情况逐步恢复降水。在基坑开挖施工中,遇到地下承压水压力一定临界点后,如果还要继续向下开挖作业,需对基坑内减压井进行监测,并让开挖作业和减压井运行配合进行施工。
(3)监测围护结构变形等异常情况。如果土方开挖过程中,通过监测发现基坑局部围护结构发生了变形异常,且累计值已快达到报警值,有关人员应和围护设计人员协同探讨解决方案,并在现场处理好回填机械、抢险物资及设备等各种准备工作。同时监测地下管线位移以及沉降累计值,一旦发现其变形速率已快接近报警值,需及时和有关管线部门共同采取相应处理措施,比如管线暴露或者采取双液注浆加固管线等,并对基坑附近的施工方法及顺序等作出一定调整。另外,在监测上述项目之外,应每隔10m左右设置检测点,并加密监测一些关键部位,在实际开挖之后每日需至少监测3次,如果位移较大,应适当加密监测。
3 深基坑支护施工中对紧邻地铁隧道的保护措施
在对深基坑进行挖掘和支护施工的过程中,会对紧邻地铁隧道造成一定影响,所以,在施工中要根据施工强度及深度等情况进行合理设计以及分析,密切关注基坑支护施工可能会对地铁隧道带来的一些不利影响,并提出相应的保护措施。(1)需有效掌握深基坑变形情况,以便有效提高支撑防护结构的强度,一旦发现问题也能及时采取相应措施进行处理。严格控制基坑地表沉降和侧壁变形情况,其施工须按照基坑相关安全标准进行,并有效监测隧道裂缝现象、结构沉降以及地表沉降等,以有效控制住防水效果以及质量,提升预防工作的效率,保障紧邻地铁隧道的安全以及稳定性。(2)有效控制降水问题,由于在深基坑支护施工中极有可能出现承压水突涌问题,从而对施工质量以及安全产生影响。所以,必须对降承压水进行有关处理,并适当延长地下连续墙长度,以隔离承压水层,尽可能降低渗水对地铁隧道的影响。同时还需对基坑内渗水情况进行实时监控。(3)掌握隧道变形情况,通过严密监控结合隧道渗漏水情况的检查,一旦发现隧道变形程度接近预警值需及时采取注浆等方式进行处理,保障紧邻地铁隧道的安全。
4 结束语
综上所述,紧邻地铁隧道深基坑支护施工过程中由于施工条件比较差,周边环境比较复杂等,使深基坑施工对紧邻地铁保护难度不断加大。通过了解并掌握深基坑支护各项技术以及保护措施,并严格按照有关标准及要求间规范化操作,综合考虑基坑周边环境,将对紧邻地铁隧道的影响降至最低,以保证地铁安全。
参考文献
[1]周鑫.地铁车站基坑支护结构研究[D].淮南:安徽理工大学,2017.
[2]刘聪.深基坑支护方案优选设计与对比分析[D].邯郸:河北工程大学,2017.
[3]冯龙飞,杨小平,刘庭金.紧邻地铁隧道深基坑支护技术及监测分析[J].隧道建设,2013,(6):515-520.
收稿日期:2018-05-07 作者简介:袁佳(1983-),男,重庆人,上海城建市政工程(集团)有限公司工程师,研究方向:施工管理。