平行換乘車站低插入比共用地下墻基坑開挖的變形控制摘 要 上海地鐵某平行換乘車站建設中,后建車站施工時由于線路限制,與已建車站共用一堵地下墻,地下墻插入比僅為0 14,遠遠不能滿足基坑變形控制的要求,對鄰近已建車站的運營安全構成極大威脅。介紹了該工程的變形控制措施,并通過現場實測數據分析了其控制效果。關鍵詞 地鐵車站 平行換乘車站 基坑開挖 地下連續墻 變形控制 施工1工程概況 上海地鐵某平行換乘后建車站全長218 .6m,中間增設4道臨時封堵墻,將車站分為5個獨立小基坑進行明挖施工。車站主體結構為地下三層的現澆鋼筋混凝土箱形結構,標準段寬度19.9m,基坑開挖深度20.821m,東端頭井基坑開挖深度22.432m,西端頭井基坑開挖深度22.866m。圍護結構采用厚1m的地下連續墻,墻深35m,進入砂質黏土層約6.05m。南側同已經投入使用的地鐵車站平行,新老車站的最大間距5. 4m。兩車站相互關系如圖1所示。
車站西端頭井基坑開挖因受線路限制,在靠已建車站一側需利用已建車站深26m的地下連續墻作為圍護結構,此時基坑坑底距離地下墻墻趾僅有3 1m。此處,后建車站基坑與已建車站共用一堵地下墻,該處變形即為已建車站結構變形。這不符合《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術管理暫行規定》的第二條“地鐵保護技術標準”中在地鐵工程(外邊線)兩側的鄰近3m范圍內不能進行任何工程施工的規定。同時,由于已建車站在原來設計時,沒有考慮平行換乘車站建設的需要,地下墻僅深26m,而后建車站在該處的開挖深度達22.866m,插入比僅為0.14,遠遠不能滿足基坑穩定要求,更不能滿足變形控制要求。另外該處對應已建車站端頭井,非常接近已建隧道。這就對基坑變形控制提出了更高的要求。 本基坑工程所處地段地勢較為平坦,地質屬于上海地區典型的軟土地質。根據工程地質勘查報告,場地土層分布均勻,多為軟弱土,其容重為16.6～19.5kN/m3,黏聚力4～41kPa,內摩擦角10.5°～34.5°。2基坑變形控制措施 為保護鄰近已建車站的安全運營,本工程環境保護等級定為一級,要求地面最大沉降量≤0.1%H(即21mm),圍護墻最大水平位移≤0.14%H(即29mm)。但目前有關平行換乘車站建設的工程資料和研究資料都相當缺乏,更沒有一套成熟的理論可準確地預測基坑施工對緊鄰車站變形的影響。如何控制緊鄰車站運營的絕對安全,是一個技術難題。在這樣的情況下,除了在基坑開挖時嚴格按照上海地區一直遵循的“時空效應原理”分層分塊開挖外,施工過程中還采取了一系列控制變形措施。 (1)在共用地下墻處打設?Φ800的鉆孔灌注樁,以彌補地下墻插入比不足的缺點。樁長約23m,埋深范圍:-20～-43m,見圖2,樁心與地下墻間距0 .9m,樁間距1 .2m。 (2)第一、四道支撐設計為鋼筋混凝土支撐,減小地下墻側向變形。 (3)西端頭井內的土體作加固處理,以提高被動區土體抵抗變形的能力。根據設計圖紙采用高壓旋噴樁進行土體加固。加固土體28d無側限抗壓強度qu≥1.0MPa。加固范圍:高程-22.8～-24.4m采用滿堂加固,-12.350m至坑底土體采用抽條加固。靠已建車站側4m范圍內土體加固深度為-7.8～-31.5m,由于該部分是土體加固的關鍵部位,加固深度較深,為確保該部分土體加固質量,將樁與樁之間搭接范圍增大至60cm,以更好地控制共用地下連續墻的變形,進一步解決插入比不足問題。 (4)設置封堵墻,將西端頭井與其它施工段分隔開,單獨對西端頭井施工,利用基坑的空間作用,盡量減小基坑變形。根據文獻[1],分割成方形后的端頭井基坑其變形比一般長條形基坑變形小40%～50%,從而從源頭上減小對鄰近已建車站的影響。 (5)監測后建車站基坑及已建車站、隧道,時刻注意通過監測數據反饋的信息調整施工參數,保證基坑及鄰近車站和隧道的安全。做出控制變形的應急預案,在出現突發事件時,采用跟蹤注漿糾偏的方法,糾正鄰近已建車站的變形,保證車站的絕對安全。糾偏措施見圖3。3 變形控制效果監測了共用地下墻傾斜、沉降、已建車站內道床傾斜及站外隧道道床傾斜。 西端頭井地下墻在開挖前后一段時間內的沉降歷時曲線見圖4，與其它四個施工區地下墻沉降量相比,該區的沉降量雖然是最大的,但也僅為6mm,遠小于地鐵規范提出的地鐵結構設施絕對沉降量及水平位移≤20mm的要求。 整理已建車站站內道床(對應點位:XQX26～XQX28)及站外隧道道床(對應點位:XQX29～XQX32)的傾斜變形數據可得道床傾斜歷時曲線,如圖5所示。 在端頭井開挖的整個過程中及底板澆筑之后的一段時間內,道床橫向高差值<0.6mm,遠低于地鐵規范規定的兩軌道橫向高差<2mm變形要求。對后建車站西端頭井施工采取的變形控制措施,從保護基坑安全及已建車站正常運營來看,取得了良好的效果。參考文獻1 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊.北京：中國建筑工業出版社，1997
車站西端頭井基坑開挖因受線路限制,在靠已建車站一側需利用已建車站深26m的地下連續墻作為圍護結構,此時基坑坑底距離地下墻墻趾僅有3 1m。此處,后建車站基坑與已建車站共用一堵地下墻,該處變形即為已建車站結構變形。這不符合《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術管理暫行規定》的第二條“地鐵保護技術標準”中在地鐵工程(外邊線)兩側的鄰近3m范圍內不能進行任何工程施工的規定。同時,由于已建車站在原來設計時,沒有考慮平行換乘車站建設的需要,地下墻僅深26m,而后建車站在該處的開挖深度達22.866m,插入比僅為0.14,遠遠不能滿足基坑穩定要求,更不能滿足變形控制要求。另外該處對應已建車站端頭井,非常接近已建隧道。這就對基坑變形控制提出了更高的要求。 本基坑工程所處地段地勢較為平坦,地質屬于上海地區典型的軟土地質。根據工程地質勘查報告,場地土層分布均勻,多為軟弱土,其容重為16.6～19.5kN/m3,黏聚力4～41kPa,內摩擦角10.5°～34.5°。2基坑變形控制措施 為保護鄰近已建車站的安全運營,本工程環境保護等級定為一級,要求地面最大沉降量≤0.1%H(即21mm),圍護墻最大水平位移≤0.14%H(即29mm)。但目前有關平行換乘車站建設的工程資料和研究資料都相當缺乏,更沒有一套成熟的理論可準確地預測基坑施工對緊鄰車站變形的影響。如何控制緊鄰車站運營的絕對安全,是一個技術難題。在這樣的情況下,除了在基坑開挖時嚴格按照上海地區一直遵循的“時空效應原理”分層分塊開挖外,施工過程中還采取了一系列控制變形措施。 (1)在共用地下墻處打設?Φ800的鉆孔灌注樁,以彌補地下墻插入比不足的缺點。樁長約23m,埋深范圍:-20～-43m,見圖2,樁心與地下墻間距0 .9m,樁間距1 .2m。 (2)第一、四道支撐設計為鋼筋混凝土支撐,減小地下墻側向變形。 (3)西端頭井內的土體作加固處理,以提高被動區土體抵抗變形的能力。根據設計圖紙采用高壓旋噴樁進行土體加固。加固土體28d無側限抗壓強度qu≥1.0MPa。加固范圍:高程-22.8～-24.4m采用滿堂加固,-12.350m至坑底土體采用抽條加固。靠已建車站側4m范圍內土體加固深度為-7.8～-31.5m,由于該部分是土體加固的關鍵部位,加固深度較深,為確保該部分土體加固質量,將樁與樁之間搭接范圍增大至60cm,以更好地控制共用地下連續墻的變形,進一步解決插入比不足問題。 (4)設置封堵墻,將西端頭井與其它施工段分隔開,單獨對西端頭井施工,利用基坑的空間作用,盡量減小基坑變形。根據文獻[1],分割成方形后的端頭井基坑其變形比一般長條形基坑變形小40%～50%,從而從源頭上減小對鄰近已建車站的影響。 (5)監測后建車站基坑及已建車站、隧道,時刻注意通過監測數據反饋的信息調整施工參數,保證基坑及鄰近車站和隧道的安全。做出控制變形的應急預案,在出現突發事件時,采用跟蹤注漿糾偏的方法,糾正鄰近已建車站的變形,保證車站的絕對安全。糾偏措施見圖3。3 變形控制效果監測了共用地下墻傾斜、沉降、已建車站內道床傾斜及站外隧道道床傾斜。 西端頭井地下墻在開挖前后一段時間內的沉降歷時曲線見圖4，與其它四個施工區地下墻沉降量相比,該區的沉降量雖然是最大的,但也僅為6mm,遠小于地鐵規范提出的地鐵結構設施絕對沉降量及水平位移≤20mm的要求。 整理已建車站站內道床(對應點位:XQX26～XQX28)及站外隧道道床(對應點位:XQX29～XQX32)的傾斜變形數據可得道床傾斜歷時曲線,如圖5所示。 在端頭井開挖的整個過程中及底板澆筑之后的一段時間內,道床橫向高差值<0.6mm,遠低于地鐵規范規定的兩軌道橫向高差<2mm變形要求。對后建車站西端頭井施工采取的變形控制措施,從保護基坑安全及已建車站正常運營來看,取得了良好的效果。參考文獻1 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊.北京：中國建筑工業出版社，1997