基坑变形质量控制

都市中心区地铁深基坑施工中的基坑变形控制摘要：都市地铁车站深基坑周围往往有大量的公用管线及建筑物。有效控制深基坑开挖过程中的围护构造变形位移，防止由此引起基坑外地面沉降，是深基坑施工中的关键性工作，必须高度重视。关键词：都市地铁；深基坑；变形控制穿越都市商业中心区，人口集居区的地铁车站基坑周围往往存在大量管线和建筑物。由于施工场地比较狭小，只能采用直壁式支护大开挖施工措施；地铁车站一般较长、较深、较宽，由于土体是弹塑体介质，在开挖卸载过程中，产生土体应力的释放，使基坑四面一定范围(一般为基坑开挖深度的1.5倍)的土体内力失去平衡而发生变形，和土体的滑移破坏，导致基坑四面建筑物、地下管线、道路的破坏，导致重大伤亡事故、质量事故和经济损失，因此保证对基坑围护墙变形的控制及基坑四面地面、建筑、地下管线等的工程监控是非常重要的，是基坑施工安全可靠的必要有效措施。笔者从事软土地区地铁车站深基坑施工数年，针对基坑变形状况的分析研究，认为作为施工者应抓住如下关键九点，并在施工中严格对的实行。1、深基坑的井点降水基坑开挖前，需将坑内的地下水位减少并排除，使坑内土体在基坑开挖时，已经通过排水固结到达一定强度，从而提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量；增强基坑稳定性，减少坑底土体的隆起。在一般条件下，坑内井点降水至少要早于基坑开挖前20天开始。基坑降水以不影响临近建筑物和地下管线的安全为原则，基坑降水必须在坑内外设置足够的观测孔，并在坑外设地面沉降观测点和回灌井，必要时应采用回灌措施；这是一项非常重要的技术措施，重要防止因围护墙渗漏水而使坑外四面的地下水位也下降，导致对其坑周围的管线、道路及建筑物的破坏。如需抽降承压水，要严格控制承压水的抽降时间与抽降深度，不挖的地段不轻易开泵抽水，底板砼施工完毕的地段随即停止抽水。承压水抽降高度应根据观测井内测得的承压水位来确定。基坑开挖由浅入深，沉降水抽降也逐渐加深，即不要抽水过深引起地面明显沉降，也不要抽水过浅危及坑底安全。2、深基坑内外必要的土体加固深基坑内外土体加固和井点降水同样，是深基坑工程不可缺乏的一项重要技术措施。目的是通过加固变化软弱土层的土体构造和含水率来提高土体强度，增强基坑整体抗失稳的能力，增强被动土的抗力，减少围护墙的变形量，使基坑周围的地面沉降得以控制。基坑土体的加固措施是根据基坑开挖时周围土体变形而定，由于开挖破坏了土体内力平衡，引起周围土体的位移变形，坑内基底应力释放使基底隆起，使围护产生变形。根据这些土体变形特性，可采用注浆加固、深层搅拌桩加固、旋喷法加固等；选择何种加固措施，视基坑土层性质、土体加固强度、环境规定而定；不过这些加固措施均需在基坑工程施工前，确定基坑开挖时某些安全值得不到保证时，通过加固后能满足基坑施工安全的条件下采用；因此，基坑加固措施是基坑开挖的安全预控措施，并在基坑开挖前实行。3、深基坑开挖施工中的“时空效应”“时空效应”理论，是遵照“分段、分层、分块挖土，先中间后两边，随挖随撑，限时完毕”的原则，是针对软土土层具有流变的特性，运用土体在基坑开挖过程中位移的变化规律，提出的一种控制措施，是对基坑开挖作动态管理，并做到信息化施工，保证基坑变形量在设计容许之内。详细的说是对车站基坑施工按工序施工全过程进行分解控制，在空间上规定尺寸大小，在时间上确定完毕时限，按量化的空间和时间结合有序的操作实行科学对各道工序施工注意事项要仔细考虑并安排贯彻，如：1每天基坑开挖前必须明确当日施工任务，以配置好足够的挖运土机械及支撑数量和施工人员，以到达挖运土有序迅速、支撑及时有效。2基坑沿纵向分段分层开挖，每层每小块开挖长度不适宜超过支撑的间距，第一层一般为7—8米，在第二层及如下土层一般为4米左右。3基坑开挖过程中严禁超挖，每层开挖面标高不得低于该层支撑的底面或设计基坑底标高。4各小块土方开挖及钢支撑的安装和预应力的施加必须16小时内完毕；要重视第一道支撑安装的及时性，以防地下墙顶部在悬臂受力状态下产生较大的墙顶水平位移和附近地面开裂。5当监测值得出基坑变形量靠近报警值时，应制定出愈加紧凑的工序安排，尽量地缩短开挖及支撑时限，优化施工参数，减少无支撑暴露时间，到达控制基坑变形在容许范围内的目的。4、深基坑钢管支撑的质量控制地铁深基坑的围护构造一般由直壁围护墙、型钢或钢筋砼围囹和钢管支撑构成深基坑围护体系。围护墙的支护体系视其开挖深度而定，一般四米左右设一道支撑以构成一种空间受力体系，来支撑基坑外巨大的土压力和诸多外加荷载，到达安全施工的目的。因此围护构造支撑的质量控制十分关键，支撑一般均采用ф609钢管(壁厚16mm)；质量控制包括二个方面的内容，支撑自身的质量和支撑施工安装质量。(1)钢管支撑质量控制：应从材质、直径、壁厚、等强焊接、顺直度、螺栓连接强度、活络头刚度等与否符有关规定，均要认真检查核算，有不符合的必须改正。(2)支撑安装质量控制：钢管支撑为轴心受力构造，安装时必须直顺无弯曲，接头必须紧密牢固，与围囹接触处除有足够强度与刚度外，还需与围囹密贴，若有间隙须用速凝细石混凝土填实；当有角撑时，则与围囹或围护墙的连接处，除设专门的斜支座保证支撑轴心受力外，在围囹与围护墙间还应考虑剪力传递的措施；支撑与格构柱的连接必须严格按设计施工，必须充足考虑到基坑回弹的原因；对油泵要常常校验，使之工作正常，数据精确，并且每根支撑施加预应力值均要记录备查；否则如钢支撑的支撑轴力达不到设计规定或因扰曲过大，使支撑失稳失去抗力，会产生围护构造破坏及基坑坍塌的严重后果。(3)钢支撑施加预应力和预应力的复加：1钢支撑安装后立即按设计值在支撑一头或二端施加第一次预应力，并检查接头拧紧螺栓。2一般在第一次施加预应力后12个小时内监测预应力损失及围护构造水平位移状况，并复加预应力至设计值；当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时，立即在当日低温时复加预应力至设计值；3当基坑变形的速率超过控制范围，靠近警戒值，而支撑轴力未到达自身的规定值时，可增大支撑轴力来控制变形，但这必须征得设计同意；4当围护构造变形过大，采用被动区注浆控制围护构造位移时，应在注浆后1—2小时内对在注浆范围的支撑复加预应力至设计值，以减少围护构造外移所导致的应力损失；5当支撑的轴力靠近或超过设计值时，通过增设支撑来分解轴力，提高抗变形能力，制止基坑变形深入增大。5、深基坑开挖纵向入坡的坡度控制地铁深基坑开挖时，地下水位和围护构造强度均已达设计规定。挖土除严格遵照“时空效应”，坚持“分层开挖、先撑后挖、快挖快撑、减少无支撑暴露时间”的原则外，另尤其要注意：1土坡要按土质特性，通过稳定抗滑验算，确定安全坡度，使纵向放坡坡度要不不小于安全坡度。一般降水好的基坑分层坡宜控制在1：1.5左右，从坑底到坑顶的总坡度一般控制在1：3。2上下道支撑之间层坡不适宜过缓，也不适宜过陡，前者导致近坡脚处无支撑暴露面积过大，时间一长，围护墙变形就大；后者若遇雨天或土体的含水量偏大，坑内排水不好，则极易产生坍方滑坡。3基坑分块土挖完，即进行修坡，使基坑纵坡一直保持在安全坡度状态下，保证基坑安全。6、做好深基坑内排水工作深基坑开挖面的排水沟和集水井要及时设置，不能等有积水或下雨再去挖，这样势必泡软土层，减少土体自身抗变形能力。不应在开挖面或坡顶设横向截水沟，这样轻易诱发滑坡；应在开挖面设纵向排水沟和集水井，纵向排水沟应设在中间或三分线上，不能设在围护墙边。积水及时排除，以防止冲刷或泡软坡体，导至滑坡。另基坑开挖过程中应及时封堵围护墙的渗漏点。7、合理确定构造施工段长度，减少深基坑暴露时间，尽快进行构造施工构造段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定，不适宜过长：当基坑分段挖至设计标高后，必须立即安排人工进行整修，并迅速浇筑垫层砼，深入减少基坑变形值。底板砼必须在5—7天内完毕，对应构造层施工及时跟上，以建立永久的受力平衡体系，从主线上控制住基坑变形。8、基坑周围严禁堆放、停放重型荷载由于施工场地狭小等客观原因，往往把大型施工机械设备如挖机、吊机等及施工材料就近堆放在基坑边，这些都将导致围护构造的变形大大增长，甚至使基坑围护失稳。把土方临时堆在基坑开挖面的边上，是另一种常见的很危险的状况，由此引起的基坑滑坡例子已不算少。特殊状况下确实需要临时堆放，必须通过计算确定土方堆放的位置及数量。9、加强对基坑开挖施工全过程监测控制深基坑监测是一种直观反应基坑变形状况的监测手段，是信息化施工常用的一种措施。施工监测在保证深基坑