地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖變形與影響因素探究

劉國(guó)鋒

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已經(jīng)有60 多座城市有了或者正在開(kāi)發(fā)軌道線路，總里程大約有7000 多公里[1]。城市軌道建設(shè)規(guī)模在不斷加大，而其周邊又存在很多建筑物，因此必須考慮挖掘地鐵基坑對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

1 地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物結(jié)構(gòu)安全的影響

開(kāi)挖深基坑對(duì)周邊建筑物的影響一般遵循以下規(guī)律：①挖掘基坑時(shí)會(huì)使周邊土層受到不均衡的壓力，致使基坑四周出現(xiàn)變形；②變形后會(huì)使相應(yīng)的土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動(dòng)；③土體結(jié)構(gòu)移動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生一定內(nèi)力從而影響到周?chē)ㄖ锏姆€(wěn)定性。

1.1 深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物結(jié)構(gòu)的安全影響評(píng)估

1.1.1 搜集基礎(chǔ)資料

在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，仔細(xì)分析深基坑的地質(zhì)狀況和周?chē)ㄖ锓植紶顩r，盡可能多地搜集相關(guān)地質(zhì)和水文數(shù)據(jù)，然后據(jù)此采取措施維護(hù)周邊建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。首先是規(guī)劃地鐵深基坑開(kāi)挖支護(hù)方案；其次是詳細(xì)了解地鐵車(chē)站構(gòu)造的相關(guān)參數(shù)；最后全面評(píng)估開(kāi)挖深基坑可能造成的影響。

1.1.2 三維數(shù)值模型分析

全面了解地鐵車(chē)站和周?chē)ㄖ锏慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再深入分析需要開(kāi)挖的深基坑狀況，并根據(jù)分析結(jié)果得出相應(yīng)的支護(hù)方案。再分析模擬開(kāi)挖基坑可能產(chǎn)生的問(wèn)題，同時(shí)分析車(chē)站的構(gòu)造以及應(yīng)當(dāng)采取的支護(hù)措施，并考慮支護(hù)方案可能受到的影響，做出對(duì)周邊建筑物維護(hù)的綜合評(píng)估。

1.1.3 根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出開(kāi)挖方案

（1）計(jì)算車(chē)站整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動(dòng)的狀況并總結(jié)結(jié)果，同時(shí)參考類(lèi)似的地鐵開(kāi)挖深基坑參數(shù)，綜合分析后得出結(jié)果。

（2）總結(jié)深基坑地質(zhì)狀況和支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析地鐵深基坑的安全狀況。要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)安排開(kāi)挖深基坑的進(jìn)展，并做到合理協(xié)調(diào)、統(tǒng)一指揮，確保工程安全施工。

（3）在認(rèn)真總結(jié)、全面分析的基礎(chǔ)上，采取合理措施進(jìn)行基坑開(kāi)挖，同時(shí)按照分區(qū)、分層和對(duì)稱(chēng)的原則安全施工，只有遵循這樣的原則才能在開(kāi)挖過(guò)程中確保車(chē)站和其相應(yīng)結(jié)構(gòu)的安全[2]。

另外，要及時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)水平位移狀況，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取科學(xué)合理的施工方案，配置相應(yīng)的降排水設(shè)備，及時(shí)關(guān)注容易出問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)，做好相應(yīng)的應(yīng)急方案。

1.2 基坑開(kāi)挖施工安全防護(hù)措施

1.2.1 基坑分區(qū)開(kāi)挖措施

在深基坑的分區(qū)開(kāi)挖施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)各區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，選取常規(guī)的十字對(duì)撐加角撐形式支撐圍護(hù)墻的水平結(jié)構(gòu)。保證支撐架設(shè)的及時(shí)性，最大程度降低負(fù)面影響，確保地鐵車(chē)站的安全性。

1.2.2 坑內(nèi)地基加固措施

若開(kāi)挖的分區(qū)具有差異性，則選取的加固措施也應(yīng)有顯著區(qū)別，每種地質(zhì)環(huán)境都有與之相對(duì)應(yīng)的加固方法，為了符合施工要求，一定要保證良好的加固效果。此之，由于深基坑開(kāi)挖易出現(xiàn)復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，因此應(yīng)選取科學(xué)的加固措施，降低因深基坑開(kāi)挖對(duì)地鐵車(chē)站周邊建筑物結(jié)構(gòu)造成的負(fù)面影響，如坍塌、沉降和開(kāi)裂等。

1.2.3 分塊對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖措施

對(duì)于不同的地質(zhì)環(huán)境，選取的操作方法和最終產(chǎn)生的結(jié)果也有差異，因此，應(yīng)選擇合理有效的開(kāi)挖方法。根據(jù)分塊對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖原則，不僅要及時(shí)對(duì)基坑支護(hù)實(shí)施加固措施，還應(yīng)精準(zhǔn)控制開(kāi)挖土方，避免因過(guò)度開(kāi)挖而發(fā)生傷害性事件，比如影響人們的人身安全等，此外，還要加強(qiáng)對(duì)周?chē)闹ёo(hù)，確保整個(gè)支撐體系的穩(wěn)定性。

2 地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖變形控制管理辦法與基坑降水管控措施

2.1 深基坑變形控制管理辦法

常規(guī)的工程是以機(jī)械開(kāi)挖為主，人工配合為輔，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要確保安全。正式開(kāi)挖前，首先要對(duì)鋼筋混凝土支撐及鋼支撐和鋼連系梁進(jìn)行處理；其次是按照?qǐng)D紙要求進(jìn)一步加工，將鋼支撐與地連墻連接。當(dāng)形成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，要根據(jù)“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，將基坑作縱向分段、支撐道數(shù)分層的處理。實(shí)施過(guò)程中要保持一定的對(duì)稱(chēng)性和平衡性。在開(kāi)挖的過(guò)程中，安全意識(shí)必不可少，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、確保安全。應(yīng)先開(kāi)挖地連墻接縫處，掏槽檢縫，進(jìn)行安全方面的檢查，如果安全就繼續(xù)施工，反之則需采取回土反壓、堵漏等措施。同時(shí)，要堅(jiān)持適量的原則，不能超挖、深挖，并且保護(hù)周?chē)慕邓槐黄茐?。前期工程結(jié)束后，對(duì)成品進(jìn)行保護(hù)，不得使其受到二次破壞。具體的保護(hù)措施如下。

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)。確保結(jié)構(gòu)的完整、規(guī)范性，要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查與防護(hù)，及時(shí)排查其有無(wú)出現(xiàn)裂縫、較大的變形、滲漏水等不良情況；還要查看地連墻，防止其出現(xiàn)沉陷、滑移、涌土、流沙等現(xiàn)象。

（2）在基坑開(kāi)挖。保持與要求的一致性，如開(kāi)挖出的土體土質(zhì)與巖土勘察報(bào)告、開(kāi)挖范圍與深度、土層的高低寬窄程度、地表水與地下水資源的保護(hù)及排放情況、降水設(shè)備的運(yùn)行、基坑周邊裝備布置情況等，都需要及時(shí)地進(jìn)行排查與防護(hù)，若有特殊情況，要加以更正。

（3）基坑周邊環(huán)境。要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，檢查管道的使用情況、周邊建筑的墻體變化、路面的破損程度以及周?chē)参锏仁欠癯霈F(xiàn)異常。

（4）實(shí)施監(jiān)測(cè)。檢查設(shè)備的完整性，檢查基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、檢測(cè)元件與其他檢測(cè)設(shè)備是否已經(jīng)準(zhǔn)備到位，排除障礙物。

（5）符合設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)要求中提到的其他相關(guān)注意事項(xiàng)。

2.2 基坑降水管控措施

2.2.1 基坑降水與周邊環(huán)境的關(guān)系

做好基坑降水工作，首先是適當(dāng)?shù)暮?，一般將基坑水位控制在坑底以?.0～2.0 m，有利于基坑內(nèi)工作人員進(jìn)行施工作業(yè)；其次，穩(wěn)定的降水系統(tǒng)能夠保持基坑的穩(wěn)定性，防止滑坡、流沙等不安全因素的出現(xiàn)；最后，適當(dāng)?shù)乃桓叨饶軌驕p少對(duì)承壓水水頭的壓力，減小地表的沉陷程度，保護(hù)周?chē)沫h(huán)境。具體方法如下。

（1）按照基坑開(kāi)挖深度、大小控制降水井的數(shù)量，并對(duì)抽水量進(jìn)行人為干預(yù)。

（2）對(duì)降水井的抽水量進(jìn)行觀測(cè)和記錄，可以借助流量計(jì)提高觀測(cè)的準(zhǔn)確度。

（3）加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)。實(shí)行降水前，運(yùn)用相關(guān)的方法檢查，預(yù)判圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否存在滲漏情況，如有，做好修補(bǔ)防護(hù)措施，避免開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)涌水。

（4）在施工的過(guò)程中，如果出現(xiàn)降水井不能使用的情況，要立即安排維修人員對(duì)用電線路及水泵進(jìn)行察看，針對(duì)不同環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)排查和解決，以此保證降水任務(wù)的順利開(kāi)展。按照工程要求，降水過(guò)程中要準(zhǔn)備10 臺(tái)以上的備用泵，占正常使用泵的10%以上，泵的啟動(dòng)系統(tǒng)要切實(shí)可靠[3]。

（5）降水井的正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)工程起著至關(guān)重要的作用。因此在施工過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)降水井的安全檢查工作。降水井運(yùn)行時(shí)，需要有充足的電力，對(duì)此，最好的解決方法是提供雙電源支持，分別是工業(yè)用電和應(yīng)急發(fā)電機(jī)，并定期對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行，使電路時(shí)刻處于正常準(zhǔn)備狀態(tài)，以保證降水井得到持續(xù)供電，避免造成嚴(yán)重后果。

（6）對(duì)地表水和地下水的疏干降水，不可盲目進(jìn)行，要根據(jù)基坑的開(kāi)挖深度與周?chē)乃|(zhì)狀況進(jìn)行施工?？梢圆捎? 個(gè)步驟，分別是先將水位降至第二道支撐下2 m，然后把水位降至基底以下1 m。疏干降水過(guò)程有一定的時(shí)間要求，即每個(gè)階段降水在基坑開(kāi)挖前15～20 d 進(jìn)行，等到基坑施工過(guò)程中部分程序得到穩(wěn)定之后，再開(kāi)始后續(xù)工作。

2.2.2 基坑降水的管控措施

（1）在基坑降水前，要接受專(zhuān)家的建議和指導(dǎo)，嚴(yán)格按規(guī)定施工。

（2）對(duì)基坑降水運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控。充分發(fā)揮周?chē)O(shè)置的檢查基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、檢測(cè)元件與其他檢測(cè)設(shè)備的作用，發(fā)現(xiàn)特殊情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

（3）對(duì)抽水設(shè)備及其運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了保證抽水設(shè)備處于不間斷運(yùn)行狀態(tài)，要對(duì)水泵的工作壓力、真空泵、電機(jī)、水泵溫度、電流、電壓、出水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）水泵抽水要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行，要參照開(kāi)挖深度與范圍，不得超時(shí)抽水、過(guò)量抽水，通過(guò)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)，可以對(duì)潛水水位進(jìn)行合理控制，防止因使用不合理的降水設(shè)備而導(dǎo)致水位降低，從而對(duì)基坑周邊環(huán)境造成不可挽回的損失。

（5）除了對(duì)基坑內(nèi)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，還要關(guān)注基坑外的地下水水位。如果基坑外的地下水水位發(fā)生變化，就要及時(shí)調(diào)整抽水井的運(yùn)行，控制抽水量。

（6）使用抽水設(shè)備時(shí)，要進(jìn)行定期保養(yǎng)和維修，避免雜物掉進(jìn)井內(nèi)。冬季要采取相應(yīng)的防凍措施。

（7）將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和研判。如通過(guò)分析試降水監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以及時(shí)修正其滲透系數(shù)；對(duì)水位、水量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可以繪制水量Q、時(shí)間t 和水位降深S 的關(guān)系曲線，分析其發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)將要達(dá)到的目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖前、開(kāi)挖時(shí)的安全影響因素，能夠?qū)ο嚓P(guān)工程的實(shí)施起到示范作用，從而保證工程安全穩(wěn)定實(shí)施。