摘 要 在天津軟弱的地層和林立的建筑群間進(jìn)行深基坑施工，為確保深基坑的施工安全，必須要有科學(xué)、合理及完善的施工技術(shù)，文章介紹了天津地鐵1號(hào)線基坑開挖最深的下瓦房地鐵車站的深基坑施工技術(shù)，為今后天津地鐵及更多的地下工程深基坑施工提供參考。
關(guān)鍵詞 深基坑圍護(hù) 基底加固 降水 支撐 開挖 環(huán)境監(jiān)測(cè)
一、工程概況
天津地鐵1號(hào)線下瓦房車站位于寧波道以南、瓊州道以北的大沽南路下，是1＃線與5＃線之間的換乘車站，1＃線與5＃線在大沽南路與奉化道交口成“十”字相交(交角為83°，1＃線在上，5＃線在下)。
車站為雙層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，地下三層為換乘段節(jié)點(diǎn)部分。
車站主體結(jié)構(gòu)基坑長(zhǎng)204.3m，寬19.3～21.55m，開挖深度為16.5～23.553m，并設(shè)4個(gè)出入口、2條風(fēng)道，見圖1。
圖1 下瓦房車站平面布置圖
大沽南路是天津的主要交通干道，基坑周圍建筑多，如鴻起順飯店與主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)間距僅7.5m，10層樓的下瓦房距南端頭井10m，受車站基坑施工影響的還有瓊州道和奉化道交口的6層居民樓、北段基坑西側(cè)的3幢7層居民樓以及在建的恒華大廈高層建筑等。為此，設(shè)計(jì)要求主體基坑施工安全保護(hù)等級(jí)為一級(jí)。
二、工程地質(zhì)和地貌
基坑開挖深度為16.5～23.553m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度為27.5～39.0m。天津地區(qū)是沖積平原，地形平坦開闊，表覆第四系全新人工填土層(雜填土)，主要土層有粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂等；土質(zhì)松軟，結(jié)構(gòu)松散，見表1。
表1 主要軟土物理力學(xué)指標(biāo)
本場(chǎng)地地下水類型為第四系孔隙潛水， 賦存于第四系粘性土、 粉土及砂類土中， 地下水較豐富。 地下水位深1.0～2.4m(高程+0.8～+2.0m)，水位變幅在1.0～2.0m，地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水，在第Ⅲ陸相層中粉土及砂類土層中的地下水具微層壓性。
三、主要施工工藝
天津地鐵1號(hào)線下瓦房車站為長(zhǎng)大型深基坑，基坑施工包括基坑圍護(hù)、基底加固、坑內(nèi)降水、基坑開挖、支撐和基坑監(jiān)測(cè)等。
1. 基坑圍護(hù)
當(dāng)基坑開挖深度超過10m、基坑平面超過1000m2時(shí)，鋼板樁、混凝土板樁、攪拌樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一般難以抵抗側(cè)向土水壓力，而采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)是最適宜的，因?yàn)樗哂惺┕ふ駝?dòng)小、噪音低、對(duì)周邊環(huán)境無擾動(dòng)、墻體剛度大、阻水性能好、能適應(yīng)多種地基條件、施工安全等眾多優(yōu)點(diǎn)。
本主體結(jié)構(gòu)基坑采用國(guó)家級(jí)工法“地下連續(xù)墻液壓抓斗工法”施工的地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其規(guī)格及數(shù)量見表2。
表2 連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明表
2. 基底加固
為改善基底土體，提高基坑開挖階段被動(dòng)區(qū)土體的側(cè)壓力和基底的上涌，對(duì)深基坑的基底土體進(jìn)行加固處理，目前可采用的土體加固主要手段有分層壓密注漿加固或水泥攪拌樁加固，由于采用水泥攪拌樁加固施工周期較長(zhǎng)，對(duì)基坑內(nèi)的土體擾動(dòng)大，易產(chǎn)生基坑失穩(wěn)、縱坡不穩(wěn)等現(xiàn)象，而采用分層壓密注漿進(jìn)行加固，則施工中成孔孔徑小(鉆孔孔徑為73mm)，對(duì)基坑內(nèi)土體擾動(dòng)小，施工周期短；當(dāng)采用雙液漿加固時(shí)，漿體進(jìn)入土體后，早期固結(jié)快，漿液不易流失(經(jīng)測(cè)試，3天即可達(dá)到70%的加固強(qiáng)度)，為基坑開挖創(chuàng)造條件。因此，下瓦房車站采用了雙液注漿加固方法。在主體結(jié)構(gòu)基坑內(nèi)基底位置(南、北2個(gè)端頭井和換乘段肋部及地下連續(xù)墻底部)進(jìn)行地基加固處理，注漿孔間距為1.0～1.2m。加固后效果明顯，經(jīng)檢測(cè)，土體強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)的加固技術(shù)要求指標(biāo)Ps=1.2MPa。
3. 基坑降水
天津地區(qū)地下水豐富，土體顆粒大，透水性強(qiáng)，在深基坑施工時(shí)，降水可提高基坑開挖施工過程中的邊坡穩(wěn)定和防止基底涌土、涌水現(xiàn)象的產(chǎn)生。
根據(jù)在基坑開挖區(qū)鉆探的7只鉆孔(ZXWF-1、3、7、10、19、21、25)的資料綜合分析，施工場(chǎng)區(qū)地形平坦，各孔孔口標(biāo)高相差不大，故以ZXWF-7鉆孔資料作為布置深井降水的主要依據(jù)。
基坑開挖要穿越上部粉土層，座落在粉質(zhì)粘土層中，由于粉土、粉質(zhì)粘土同屬含水地層，地下水較豐富，根據(jù)每口井的有效抽水面積(約130m2)，需在開挖面積約4210m2的主體結(jié)構(gòu)基坑中布置32口降水深井，深井埋設(shè)深度比挖土基底深4.5m。同時(shí)基坑內(nèi)設(shè)置3口水位觀測(cè)井(標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)設(shè)置2口，深17.0m；換乘段設(shè)置1口，深24.0m)；在基坑圍護(hù)外布置4口水位觀測(cè)井，深10.0m，用于觀測(cè)基坑內(nèi)降水對(duì)基坑外地下水位的影響，根據(jù)坑內(nèi)外水位變化，確定降水的速率和抽水量。
(1)深井施工
采用鉆機(jī)成孔，井徑為705mm，井深為基底以下4.5m，成孔為6.0m，井管材料為φ500/400mm水泥礫石濾水管，井口下部3m的濾水管外包一層40目尼龍網(wǎng)。回填濾料高度是從孔底填到地面以下1.5m范圍內(nèi)，回填粒徑3～7mm濾料，孔頂處1.5m深度用粘土封堵。在每口深井內(nèi)放入1臺(tái)深井潛水泵作重力排水。
(2)降水控制
降水使基坑內(nèi)的土體排水固結(jié)，并具有一定強(qiáng)度，從而提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量。根據(jù)下瓦房站的土體滲透性和基坑的周圍環(huán)境，嚴(yán)格控制基坑內(nèi)的降水速度和降水量非常重要，若基坑內(nèi)過早或過量降水，則會(huì)使基坑外地下水位太低，而產(chǎn)生過大沉降，影響周圍環(huán)境的安全。因此，基坑降水必須和開挖密切配合，施工中采取分段、快速、集中降水的方法，并且依據(jù)土體滲水速率、基坑內(nèi)土體疏干情況和基坑開挖的速度進(jìn)行降水，主體結(jié)構(gòu)深基坑是采用分層降水法，在基坑開挖前5～7天開始進(jìn)行降水，由深井內(nèi)的水泵位置來控制降水深度，由調(diào)節(jié)抽水時(shí)間來控制基坑內(nèi)的出水量。通過基坑內(nèi)的觀測(cè)井，掌握水位變化情況，其控制高度應(yīng)通過計(jì)算確定，既不要抽水過深引起地面沉降，也不要抽水過淺危及坑底安全�；緦⒌叵滤抵粱娱_挖面下1.0m左右，即滿足開挖該層土體的要求。結(jié)構(gòu)段施工完畢，隨即停止抽水。
4. 基坑開挖
下瓦房站主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)長(zhǎng)大型基坑，兩端設(shè)盾構(gòu)工作井，中間有與5＃地鐵線相連的換乘段(比標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)多一層)，在基坑周圍有數(shù)十棟的建筑物，距基坑最近的鴻起順飯店僅7.5m，而且交通車輛僅靠基坑一側(cè)的道路通行，給基坑施工帶來較大困難。
(1)合理劃分開挖段
車站主體結(jié)構(gòu)基坑長(zhǎng)204.3m、寬19.3～23.8m，根據(jù)地鐵車站施工特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)施工要求，將基坑劃分為10個(gè)開挖段，即1個(gè)換乘段、2個(gè)盾構(gòu)工作井、7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，每段長(zhǎng)度約20m，見圖2。
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