紧邻地铁车站基坑双排桩支护结构性状解析

时间：2024-04-25

林阳

辽宁省交通规划设计院有限责任公司辽宁沈阳 110000

站在轨道交通行业发展角度来说，地铁站对于周边商业经济的发展具备很强的促进意义和带动作用，当车辆运输和商业发展模式结合在一起之后，同样会为地铁站建设模式创新提供新的方向。截止到目前，地铁站建设和发展朝着更深的地下空间发展，软土地层的威胁性渐渐呈现出来。因此，在地铁站基坑施工之中引入软土深基坑稳定施工综合技术具有十分重要的作用。

1 工程概况

1.1 工程简述

车站主体结构为地下三层、双柱三跨箱形框架结构。车站外包总长318．1m，标准段宽度23．5m，端头井宽度30．15m/27．4m，车站顶板覆土约2．7-3．0m。车站主体围护结构采用1000mm 厚地下连续墙+ 内支撑体系，标准段地连墙深49-58．9m，标准段竖向共设置七道支撑，第一、五道采用钢筋混凝土支撑，第二、三、四、六、七道采用钢管支撑。

1.2 工程地质和水文地质情况

基坑双排支护开挖范围以④1 层淤泥质粉质黏土（7-10m）、⑥1 层淤泥质粉质粘土（5-8m）为主，此两种土层为该场地内主要软弱土之一。灰色，局部褐灰色，流塑，局部呈软塑，饱和，厚层状，切面较光滑，干强度高，韧性高，土质较均一。其抗剪强度低，自稳性能差，具有明显的蠕变、触变特性，基坑开挖时容易产生塌方。承压含水层为⑦3 层粉砂，地层上覆盖的⑦1 层构作为隔水层；鉴于该含水层的水平向分布连续性较差，连通性一般，其富水量较差。由于该工程为地下3 层车站，基坑开挖深度较大，基坑围护结构采用地下连续墙，地连墙施工时一般将该含水层进行了隔断，只需在坑内进行疏干即可，坑内设置33 口疏干井，水位控制在开挖面以下的0．5-1．0m 处。

2 基坑双排支护开挖控制技术研究

2.1 基坑降水与周边环境的关系

做好基坑双排支护降水工作，首先是适当的含水量，一般将基坑水位控制在坑底以下1．0-2．0m，有利于基坑内工作人员进行施工作业；其次，稳定的降水系统能够保持基坑的稳定性，防止滑坡、流沙等不安全因素的出现；最后，适当的水位高度能够减少对承压水水头的压力，减小地表的沉陷程度，保护周围的环境。具体方法如下。①按照基坑开挖深度、大小控制降水井的数量，并对抽水量进行人为干预。②对降水井的抽水量进行观测和记录，可以借助流量计提高观测的准确度。③加强对围护结构的安全检测。实行降水前，运用相关的方法检查，预判围护结构是否存在渗漏情况，如有，做好修补防护措施，避免开挖过程中出现涌水。④在施工的过程中，如果出现降水井不能使用的情况，要立即安排维修人员对用电线路及水泵进行察看，针对不同环节出现的问题进行专项排查和解决，以此保证降水任务的顺利开展。按照工程要求，降水过程中要准备10 台以上的备用泵，占正常使用泵的10% 以上，泵的启动系统要切实可靠[3]。⑤降水井的正常运行对整个工程起着至关重要的作用。因此在施工过程中，要加强对降水井的安全检查工作。降水井运行时，需要有充足的电力，对此，最好的解决方法是提供双电源支持，分别是工业用电和应急发电机，并定期对发电机进行试运行，使电路时刻处于正常准备状态，以保证降水井得到持续供电，避免造成严重后果。

2.2 钢支撑轴力控制

该基坑第二、三、四道支撑为φ609t=16 焊接钢管，第六、七道为φ800t=16 焊接钢管。支撑架设必须边挖边支撑，待每层向下挖至相应的钢支撑底下500mm 后，按顺序安装钢管支撑，并严格按设计及时适量施加预应力。基坑开挖过程中，钢支撑架设后，发现力损失较为严重，现场管理人员应通过对钢支撑预加轴力和轴力施加后的损失情况，查找轴力损失原因，并结合连续墙体变形情况，合理确定预加及复加轴力值。施工过程中，分析钢支撑轴力损失的原因：①钢支撑拼节较长，规范要求钢支撑配节不能超过4 节，但是在实际施工过程中很难达到，一般都在5-7 节，这样就增加了法兰间隙，且支撑的整体性也降低了。②按照杭州地铁业主要求，钢支撑的轴力计必须放在支撑的固定端，但是由于固定端钢板后无肋板支撑，轴力施加后钢板很容易发生变形，变形程度在3-5cm，轴力损失明显。为了应对这一问题，尝试在固定端增加钢板，从2cm 一直尝试到5cm，这样只能减少钢板的变形，降低轴力的损失，确保轴力不出现最小值报警，但变形和损失依然存在且明显。

2.3 跟踪注浆保护

软土深基坑开挖卸载操作过程中，容易出现前提回弹问题，周围墙体也容易出现变形损失，此种情况之下，工作人员应做好监控操作，了解具体的基坑土体变形问题，并建立有效措施。一般来说，实际基坑注浆维护操作的执行，需要做好注浆管的外设操作，通过分层和低压注浆操作，让填土的回填速度处于较高状态之下，降低土体损失率。另外，随着基坑双排支护挖掘难度的增加，墙体刚度越来越低，工作人员可以将双液分层注浆技术应用其中，避免出现严重的变形问题。为了降低基坑变形问题的出现几率，支撑预应力的施加显得尤为重要，这也是维护该地铁站审软土深基坑稳定的关键所在。

2.4 变形规律分析

（1）混凝土支撑稳定性强于钢支撑。该基坑的支撑体系由两部分构成，分别为混凝土支撑梁和钢支撑体系，其中第一、五道为混凝土支撑，因为第七段位置连接5、10 联络线，基坑宽度最宽为33m。为增强此位置支撑强度，将第七、八段第三层设计为混凝土支撑梁，第二、三、四道支撑为φ609t=16 焊接钢管，第六、七道为φ800t=16 焊接钢管。在实际基坑开挖过程中，第七段最大地墙累计测斜变形量为22．09mm，其累计变形量要小于标准段的变形量。即混凝土支撑稳定性强于钢支撑。

（2）基坑长边效应显著。由于该基坑长度为318m，开挖周期半年，在开挖过程中，支撑暴露时间过长及基坑长边效应显著。根据监测数据显示，基坑中部标准段的地墙累计测斜变形量最大，变形最大值达24．18mm。即基坑长边效应非常显著。