临近地铁的深基坑施工技术

临近地铁的深基坑施工技术摘要：临近运行地铁线（隧道）施工的地下空间项目也越来越多，轨道交通作为城市的交通生命线，其重要性不言而喻，因此充分考虑评估深基坑（群）施工可能对轨道交通造成的影响，并有针对性的采取有效措施减少不利影响显得尤为重要。为满足设计施工和临近地铁的双向要求，根据工程地质和基坑特点，采取优化施工分段的方式，同时针对地铁保护的施工要求，采用合理的围护形式和支撑体系相结合，并取得了良好的经济效益和社会效益。关键词：临近地铁；深基坑；围护结构引言随着我国城市化进程不断加快，高层建筑越来越多，由此产生了大量的基坑工程，且往往紧邻地铁隧道。基坑开挖致使土体应力释放，会对临近隧道造成一定影响，隧道的过大变形将导致支护结构开裂、隧道内渗水等问题，严重者甚至危及行车安全，给人们的人身安全带来极大威胁。因此，在深基坑开挖过程中对邻近隧道的变形分析及安全评价显得至关重要。工程概况某工程一期规划的总建筑面积约22.6m2,由1幢180m高的办公楼，。地上建筑面积约13.6万m2，其中计容建筑面积为126704.6m2，地下室共5层,地下总建筑面积约8.9m2（不包含公平路地下空间）。本工程地下室地下5层,近地铁侧局部地下2层，地下总建筑面积89906.9m2。±0.00标高为3.45m建筑BIM模型如图1所示。图1建筑BIM模型图本工程北侧地铁12号线（国际客运中心站至提篮桥站）区间隧道直径6.7m埋深约9m,距离本工程基坑最近仅9.3m,区间处于基坑挖深1倍影响范围以内。拟建场地地下水类型有浅部土层中的潜水、中部土层（第⑦层）和深部土层（第⑨层）中的承压水。本工程地下室5层，基坑开挖深度约为25m〜27m，浅部的潜水和第⑦层承压水均与本工程建设密切相关。1）潜水。勘察期间所测得的地下水稳定水位埋深一般在0.95m〜1.62m之间，相应标高在1.20m〜1.88m之间，平均值为1.55m。2）承压水。本场地深部第⑦层和第⑨层是上海地区的第一、第二承压含水层，该两层承压含水层连通，根据上海地区的区域资料，第⑦层中的承压水埋深一般在3m〜12m，低于潜水水位，并呈年周期性变化。深基坑施工技术围护结构地下连续墙在保证基坑施工安全的前提下，充分考虑经济性，在不同的保护区域采用不同深度和厚度的地下连续墙。主要采用0.8m，1m，1.2m厚地下连续墙，其中临近地铁侧地墙深度为30m，32m，34m，其余地墙深度52m，53m，54m，55m，58m，地下连续墙设计强度等级为水下混凝土C35，抗渗等级为P6。地墙共计159幅，其中1.2m厚地墙共118幅。图2基坑围护结构布置图2.1.2槽壁加固本工程地下连续墙外侧槽壁加固采用TRD工法加固，以增强地墙外侧加固效果。TRD工法墙深30m，厚度0.7m,共分2段。地墙内侧采用850@600三轴水泥土搅拌桩槽壁加固（桩长30m，搭接250mm）；近地铁外侧采用双排三轴水泥土搅拌桩槽壁加固（桩长30m,32m，外排搭接250mm，内排套打一孔），近地铁内侧采用单排三轴水泥土搅拌桩槽壁加固（桩长30m，32m，搭接250mm）。2.1.3分坑施工结合主体建筑功能分区及柱网布置，在基坑内部设置缓冲区，将基坑分成四个大区域进行实施。其中A区包含办公塔楼、商业裙楼及地下室，B区包含商业裙楼、剧院及地下室，C1,C2区包含商业裙楼、地下室及下沉式广场。分坑流程,本工程挖土施工阶段根据基坑平面布置，分为A，B，C1，C2共4大区域，C1，C2分区设置主要是为了减少邻近轨交处基坑施工时间，最大限度保护基坑施工以及轨交的安全。各基坑均采用顺作法施工。除首皮土方退挖外，各层土方挖土均采用盆式开挖，先挖盆中心土方，盆边留土护坡，待支撑形成后，挖除盆边土。最后将临时隔断从上往下凿除，连接两侧地下结构梁板和基础底板，形成整个地下室结构。2.2降水工程针对降水工程难点的施工对策，采用以下措施解决降水工程中的难点：1）对于基坑开挖涉及的潜水含水层，由于被地下围护结构隔断，即隔断了潜水的水平补给来源，故在方案设计时可作为疏干降水井来完成降水工作。2）对于第⑦层的承压水，其层顶最浅埋深为42.3m，层底最深埋深为49.4m。考虑到地下围护深度为52m〜55m深入到第⑧1层粘土层中，完全隔断⑦层承压水，并切断了坑内第⑦层含水层水平补给来源，所以在第⑦层承压含水层布置泄压井直接将其压力释放、泄压。3）对于第⑧2层微承压水，布置降压井和备用井进行降低微承压水的工作，防止基坑突涌的发生。在降压时遵循的原则：随着开挖深度加深逐步开启降压井，达到按需降水要求。4）利用基坑内未抽水的观测井和基坑外观测备用井，加强水位观测，根据监测结果来指导抽水。5）确保承压井的不间断工作，根据群井试验抽水出水量及观测井水位决定抽水速率，控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求，这将使降水对环境的影响进一步降低。为确保承压水降压井的供电不间断，施工现场应配置备用双电源。A区基坑面积约7257m2，去除裙边加固面积约为1618.2m2，则实际疏干面积约为5638.8m2。n=A/a井=5638.8/180-31.3，则拟定32口，其中裙房区域11口，深度32m，塔楼区域21口，深度34m。B区基坑面积约10072m2，去除裙边加固面积约1979.2m2，则实际疏干面积约为8092.8m2。n=A/a井=8092.8/180-44.9，则拟定45口，深度32m。C-1区和C-2区基坑坑底以上土体采取满堂加固，满足土方开挖要求，无需布井。综上所述，疏干井77口，其中深度为32m的56口，深度为34m的21口。2.3基坑监测监测流程：包括首先进行操作目标对象的监测，运用数值水平位移监测和其他监测的方式完成自动化操作。在内业和外业监测数据采集上，发挥专业的技术软件的作用，运用数据库数据管理的方式，统计自动化成果预测模型，最终使用数据处理方法和成果输出方法。在互联网的监测数据预览分析预测系统过程中进行成果的快报，将配套图件进行发布。静力水准系统在自动化基坑监测技术中是重要的内容。首先安装静力水准仪，使用通液管将贮藏在容器内的液体加以连接，页面应该与大地保持同一水准线，带到页面完全静止后，在两点和多点之间进行高程变化的精密仪器测量，这一过程被称为连通管水准仪的运行过程。每一容器的液位都有传感器进行测试，这一技术运用静力水准系统，初始页面的位置可以通过图形进行显示，当系统内液面达到瓶颈位置后，新的水准面各测点进行连通容器内会出现新的页位置，发现静力水准仪内的容器内液面发生变化，就可能出现观测点的沉降变化，此时在多点相对沉降的过程中，进行气管互联，采用液体容器，进行高精度液位计的运行。每台仪器都要对液位的变化进行沉降的测试，发现液位计测点可以进行垂直变化的测定。多点沉降系统中所有传感器的垂直位移和水平位移的情况，都要进行仪器的测试情况进行方案的优化，包括沉降监测的起算点的设置等。在较远的区域，例如施工区域影响范围较小的范围内进行一个点的初始状态的测试，测点安装之后，可以在不发生不均匀沉降的情况下，进行各测点的高程测量。使用仪器进行温度的测试，在参考基准站的差异上进行变形点的观测值的设置，通过计算得到变形点的实际坐标。基坑水平位移则采用一测回极坐标法进行测试，一侧面称为一测回极坐标法，利用全站仪进行某点到其他点的距离和角度的测量，最终得到某点位置。这一方法需要测定待求点坐标和角度，以及边长的数值，根据两次测定的坐标数值计算出一点的位移量，最终将垂直于基坑侧壁方向和平行于基坑侧壁方向的位移量，经过计算得到。远程在线自动测量在工程中是运用机器人进行测量模式的运行，通过软件加以控制，通过平行于基坑边的虚拟断面线，进行每个监测点的垂直距离的测量，采用断面模拟法进行水平位移量的计算，最终得到监测点变形量。在自动化监测技术实施中，基于液位控制原理达到避免“烧泵”现象发生，有效降低对外围建筑物、管线和地面沉降等的影响程度的目的，设计一套自动控制降水系统，实现降水过程中自动化控制，提高降水效果和工作效率，减少用工和用电损耗，实现绿色项目、绿色施工的目标。在远程在线自动测量中，支护结构顶部基坑边坡顶部是用固定的小龙镜和反光片作为布置点的相关设备，不设对周边建筑物水平位移进行监测时，还要在转脚处和框架柱的位置进行监测点的布设，进行支撑轴力的监测，要记录对应编号，点对点将采集到的原始数值进行数据的传输，利用软件自动化进行支撑内力监测传感器的运行。这一方法相对于传统布点方式来说，具有自动化和低功耗的特点。进行基坑周边水位的观测，则要利用传感器信号进行各种类型数据的获取。根据本工程性质，确保监测结果能够指导基坑工程的信息化施工，基坑工程的安全和周边环境的保护达到要求，本次监测工作主要由围护体系监测和周边环境监测组成。施工过程中，第二层土开挖到第二道撑完成，墙体测斜点CX7,变化位移一11.39mm。第三层土开挖到第三道撑完成，墙体测斜点CX4,变化位移一26.69mm。施工期间涉及“进博会”（约半月）施工暂停，判断第三道支撑施工完成后，不再进行第四皮土开挖施工，以免施工期间发生较大变形，测斜最大的监测点仍为CX4,达一29.52mm，可见停工期间采取停工紧急措施比较有效。第四层土开挖到第四道撑完成，墙体测斜点CX7,变化位移一43.15mm。最大测斜点位置在变化，施工过程中应注意挖土分块施工，加快支撑封闭时间。第五层土开挖到第五道撑完成，墙体测斜点CX7,变化位移一49.82mm。第六层土开挖到底板完成，墙体测斜点CX8,变化位移一112.65mm。此阶段地墙位移变化较大，主要是由于土方开挖以及底板施工时间均增加，变形较明显，施工过程中，挖土与底板浇筑相互配合，做到挖出一块浇筑一块，且过程中垫层应该及时浇筑封闭。底板完成后，监测数据显示基坑变形得到了有效的控制。底板完成到第六道支撑拆除阶段，地墙最大位移发生在测斜点CX8为一141.23mm。可见，在拆撑结构回筑阶段，变形也较大，应注意拆撑分块与结构施工有效配合，缩短基坑无支撑暴露时间。深基坑施工技术的管理策略做好监督工作深基坑的施工关系着房建工程的整体质量，通过良好的深基坑技术应用，能够有效的提升工程整体质量，而在进行深基坑施工是由于深基坑施工的专业性非常强，要求施工单位必须要掌握先进的技术和良好的设备。另外，深基坑施工过程中，还要不断的加强工程监督工作人员的能力和素质，通过良好的能力和素质确保深基坑施工的准确性。因此，施工企业必须要加强对工程监督人员的考核，有效的提升施工管理人员的施工责任，深化施工意识。让施工监督人员提升对工程施工监督的力度，有效的保证深基坑施工的效果，为工程质量提升奠定基础。在施工过程中突发事件的预防和解决方案深基坑施工是处于室外施工，而且在基坑的开挖时由于受到地形和地质条件的影响，非常容易造成突发的安全事故。因此，在进行深基坑施工时必须要对施工地的地理环境、地下水以及气候环境等因素进行科学的勘察，制定出严格的工程应急预案体系，在发生意外事故时能够在第一时间内提出解决方案，有效的保障人民生命安全，财产不受损失。通过制度和意识的控制，让深基坑施工更有保障，确保施工顺利完成。地下水控制地下水是造成基坑质量出现问题的重要因素，因此在进行深基坑施工时，必须要加强对地下水的控制，通过有效的预防措施缓解地下水对施工造成的影响。在基坑施工周围设置挡水墙，减少地下水渗入到基坑中。另外，做好基坑施工的保护措施，防止基坑外侧的水回灌到基坑内。通过科学合理的降水措施，防止对基坑施工造成威胁，合理的计算出基坑降水的深度，严格控制施工质量。结束语总的来说，本工程基坑围护形式较为复杂，涉及到多种工序、工法的交叉施工，周围环境较复杂，地质环境条件差，最终通过认真组织、协调、优化，保证了安全、质量和工期等各方面质保，取得了良好的社会效益和经济效益，并且积累了轨交沿线深基坑施工的一些经验。参考文献：罗家盛，胡景娟