上海地鐵車站基坑工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題

上海地鐵車站基坑工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討摘要軟土地區(qū)深基坑的變形控制和治理問(wèn)題已經(jīng)成了目前巖土工程中的一個(gè)熱點(diǎn)課題。針對(duì)目前地鐵基坑設(shè)計(jì)尤其是基坑變形計(jì)算方面存在的欠缺,在全面總結(jié)大量上海地鐵車站深基坑實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及反算分析研究的基礎(chǔ)上,提出了被動(dòng)土壓區(qū)的水平基床系數(shù)Kh的參考取值,以期對(duì)基坑工程設(shè)計(jì)人員提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn);并在此研究基礎(chǔ)上提出對(duì)基坑變形警戒值的一些看法。關(guān)鍵詞地鐵車站,軟土地區(qū),基坑加固0引言

近年來(lái)上海軌道交通建設(shè)大規(guī)模發(fā)展,對(duì)地鐵深基坑施工和設(shè)計(jì)也提出了越來(lái)越高的要求。目前上海市大部分地鐵深基坑工程都采用劉建航院士提出的“時(shí)空效應(yīng)”施工方法,采用“分層、分段、對(duì)稱、平衡”的開(kāi)挖方法和“隨挖隨撐,按規(guī)定時(shí)限施加預(yù)應(yīng)力,減少基坑暴露時(shí)間”的支撐方法,取得了較好的效果;但在地鐵基坑設(shè)計(jì)尤其是基坑變形計(jì)算方面還存在一定的欠缺。地鐵車站基坑工程的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是根據(jù)地質(zhì)條件和環(huán)境保護(hù)要求合理地確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系、地基加固要求和施工方法及工藝。其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是如何選取圍護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)土壓區(qū)的水平基床系數(shù)Kh。Kh是綜合反映地質(zhì)條件、支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件以及開(kāi)挖施工條件的等效水平基床系數(shù)。合理地選取Kh關(guān)系到基坑設(shè)計(jì)的安全合理性。Kh的正確取得有賴于工程實(shí)踐中的大量觀測(cè)分析和總結(jié)。

本文通過(guò)對(duì)近幾年施工的20多個(gè)地鐵車站基坑的觀測(cè),對(duì)基坑的支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件、地質(zhì)條件、地基加固條件、施工條件及相應(yīng)的基坑變形進(jìn)行了較全面的總結(jié),可供設(shè)計(jì)者對(duì)其在一定地質(zhì)條件下所選用的地基加固方法和基坑開(kāi)挖施工方法能否達(dá)到控制基坑變形、滿足環(huán)境保護(hù)要求上進(jìn)行宏觀的判斷;從工程類比中也可對(duì)其選用不同加固方式及Kh取值是否適當(dāng)進(jìn)行檢驗(yàn);最后還總結(jié)了上海地鐵基坑圍護(hù)墻體變形的一些數(shù)據(jù),并提出了對(duì)基坑變形警戒值的一些看法。1基坑開(kāi)挖分段施工參數(shù)的選用

考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑施工要點(diǎn)有:按分段澆搗底板要求分段開(kāi)挖,每段又分層分小段,隨挖、隨撐,及時(shí)施加支撐預(yù)應(yīng)力,限制無(wú)支撐暴露時(shí)間等?？紤]時(shí)空效應(yīng)的基坑開(kāi)挖施工示意見(jiàn)圖1。分段開(kāi)挖施工的主要施工參數(shù)有:分段長(zhǎng)L,分層高度hi,每小段長(zhǎng)度b(其間加2根支撐),每小段開(kāi)挖和支撐的施工時(shí)間t。開(kāi)挖參數(shù)應(yīng)由設(shè)計(jì)規(guī)定,一般L≤25m,hi為3~3.5m,b為6m,t為24h,設(shè)計(jì)中大多可以此作為施工參數(shù)控制要求;而b與t的調(diào)整(如b≤6m,t≤24h),則可作為施工單位在施工過(guò)程中調(diào)整施工參數(shù)、控制基坑變形留有的安全儲(chǔ)備。時(shí)空效應(yīng)理論中對(duì)各種基坑的開(kāi)挖方式和參數(shù)均作了詳盡的規(guī)定并且提供了計(jì)算方法。具體參數(shù)參見(jiàn)(SZ—08—2000)《上海地鐵基坑工程施工規(guī)程》。2各種基坑加固方式選取

上海地區(qū)地表下30m深度以內(nèi)的地層多屬軟弱的黏性土,其特點(diǎn)為強(qiáng)度低、含水量高、有很大的流變性,尤以深基坑下部所處的淤泥質(zhì)黏土的流變性為大。為了提高土體的強(qiáng)度,需對(duì)土體進(jìn)行加固。加固的方式主要有井點(diǎn)降水、注漿、攪拌加固、旋噴加固等。

1)井點(diǎn)降水

主要用于黏土夾薄層粉砂及砂性土地層中,可明顯提高土層抗力。提前降水(提前20d)一般可提高強(qiáng)度30%左右。

2)注漿加固

采用注漿加固可以達(dá)到二級(jí)保護(hù)要求,一般用于井點(diǎn)降水難以奏效的淤泥質(zhì)土層中。其雙液分層注漿的抗壓強(qiáng)度Ps可達(dá)到1.2MPa。轎株3孟)績(jī)旋噴加固界飯缸一般用于變形蹲控制嚴(yán)格、環(huán)晴境保護(hù)要求較墻高的基坑。上檢海的軟弱地層警中均可采用此儲(chǔ)種加固方式。魔根據(jù)軟弱地層丹的不同埋震深臥,喚亦可采用查分層加固方式鞏。施工工藝可篇分為雙重管旋羊噴和三重管旋且噴。雙高壓三灌重管的無(wú)側(cè)限夾抗壓強(qiáng)豈度灘q秧u震可瓶達(dá)脊1.5MPa貧;志普通三重管期的蟻q秤u尿可目達(dá)奧1.0MP桶a窯。暫謀4肥)或攪拌樁加固那獸京一般用于變形拌控制嚴(yán)格、環(huán)敵境保護(hù)要求較遺高的基坑。上娛海的軟弱地層愛(ài)中均可采用此圾種加固方式。墨攪拌樁加固可摸分為裙邊式和象抽條對(duì)撐式。萌其中裙邊式加克固特別適用于蝶坑內(nèi)降水的條咽件。其施工工絡(luò)藝可分為雙軸轉(zhuǎn)機(jī)攪拌樁和三粗軸機(jī)攪拌樁。貢三軸殲的胳q留u閘可歐達(dá)騎1.5MPa洗;昨雙軸綱的憶q山u飄可誠(chéng)達(dá)喬1.0MP鮮a墳。要3碼勒等效水平基床壤系撒數(shù)昏K汗h改的參考取值便滋竿基坑開(kāi)挖過(guò)程蝦中兄,有由于軟土的流捎變性及被動(dòng)土防壓力和開(kāi)挖方怖式的差異破性皂,柴被動(dòng)土壓力柿及偽K敢h揪都是變化秘的紫班。為了獲得在炊一定地質(zhì)和一肯定施工條件下車的漫K春h騰值小,鄉(xiāng)可收集圍護(hù)擋帆墻的位移、內(nèi)鹿力、土壓力等喘實(shí)測(cè)數(shù)堆據(jù)豪,欠并通過(guò)大量反鳥(niǎo)算分析獲得反萌映殃K襲h身與開(kāi)挖工況、納時(shí)間、分塊尺諷寸、位置等一仁系列因素相關(guān)晃性的計(jì)算方法傭。按此計(jì)算方內(nèi)法得到蓄的帖K飼h耗稱為等效水平端基床系數(shù)。先榴廢本文收集了赴近遞2薯0揚(yáng)個(gè)地鐵基坑圍蠶護(hù)墻體測(cè)斜實(shí)善測(cè)數(shù)盞據(jù)劍,竭并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地蔬質(zhì)條件與實(shí)際妄施工工香況窩,掃在前人研究的左基礎(chǔ)倍上薄,介用彈性地基梁丙理論桿系有限棕元算法計(jì)算基泉坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的胞內(nèi)力和變以形洽,立采用反算分析察的方性法蜻,傻給出了標(biāo)準(zhǔn)工恭況洲(脅開(kāi)挖寬度白6m課,故支撐時(shí)涼限類24h嶄)鮮下濤K庭h頌的參考取值。癥被動(dòng)土壓力區(qū)聽(tīng)各種天然土體杠和加固土體的處等效水平基床弦系是數(shù)朋K冠h棕參見(jiàn)領(lǐng)表突1口和末表數(shù)2快。牽3燙巡基坑變形警戒宅值的討論塊展鴉深基坑變形監(jiān)針測(cè)貫穿于其施搜工的全過(guò)程。惹在基坑工程監(jiān)基測(cè)紙中矩,訓(xùn)每一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目挪理應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)戀計(jì)算書(shū)和客觀駕環(huán)誠(chéng)境軌,唇事先確定相應(yīng)條的報(bào)警標(biāo)偏準(zhǔn)惹,聲以判斷擋土支批護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力包與變形、周圍騙土地及鄰近建絲筑物和地下管執(zhí)線的位移等是波否會(huì)超過(guò)允許涂范唇圍劈,昌以判斷基坑施淋工是否安全可避靠虜(趴即是否處于受郵控狀態(tài)逐中段)著;纖同時(shí)還應(yīng)判斷帳是否需要調(diào)整融施工步驟或優(yōu)娃化原設(shè)計(jì)方案測(cè)。由此可瞎見(jiàn)若,俗報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的確破定是至關(guān)重要萍的。目前上海杯地鐵基坑的警音戒值確定標(biāo)準(zhǔn)工主要是依據(jù)《窩上海市基坑工就程規(guī)范》和《盤(pán)上海地鐵基坑汁工程施工規(guī)程削》伴(躺見(jiàn)翠表默3歷)家。從賴表無(wú)4書(shū)中可以看敬出有,鄉(xiāng)目前一般測(cè)斜記警戒值的確定冒是根據(jù)開(kāi)挖深民度的一定百分飲比、日變形速絡(luò)率來(lái)加以設(shè)定喚。而根據(jù)筆者撞對(duì)上海地鐵上規(guī)百個(gè)基坑測(cè)斜鹽變形值的統(tǒng)奶計(jì)甲,未實(shí)踐證明這個(gè)肢警戒值的設(shè)定掉仍偏于保吩守渴(彼如鏈圖續(xù)2罰)便。筆者認(rèn)昌為巧,鉗可根據(jù)擋土支艘護(hù)結(jié)構(gòu)形式、堪地下水、開(kāi)挖搞工況、支撐形酸式、基坑周邊督環(huán)境、暴露時(shí)汁間等重要影響撲因波素艷,衡首先通過(guò)大量憑數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)設(shè)校定各自影響因果素分項(xiàng)系命數(shù)拳,索在原有警戒弄值眠(痛開(kāi)挖深度的一其定百分振比障)粗基礎(chǔ)籌上耽,痕乘上總的修正共系權(quán)數(shù)守;救而總的修正系躁數(shù)可由各影響炭因素分項(xiàng)系數(shù)巴來(lái)確定。4結(jié)語(yǔ)尊故障文中所指的加宗固方法及指標(biāo)咳均指按規(guī)范要胃求的常規(guī)工藝滲的結(jié)畫(huà)果駐,穴鑒于同一加固擾方法在不同工的藝及參數(shù)下加衣固指標(biāo)變化很升大液,孩設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在圖料紙中對(duì)加固的外工藝、水泥摻屢量、孔位布置委等提出具體要頌求。涉獲享文抓中駱K慨h溝取值指的是順尿筑法、采用鋼蜜支撐的地鐵車薄站基尺坑土;兩若采用逆筑法每或其它支撐形串式征(變?nèi)缁炷林珦雾?息,遮該攜K樣h跟值僅供參考。劉若采取文中未涉提到的加固工督藝資時(shí)遣(灘如超高壓旋噴悅等碰),K衰h洽值應(yīng)以該工藝偶的試驗(yàn)或工程分實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)。泉開(kāi)挖參數(shù)對(duì)變卡形影響很難大驚,唱根據(jù)調(diào)貢查費(fèi),蟲(chóng)對(duì)絕大多數(shù)承登包商而言每次伐開(kāi)挖射6m觀長(zhǎng)萬(wàn),24響h箭做好兩道支撐仙是可以達(dá)到的屯。根據(jù)此參數(shù)賢施工也可以達(dá)挨到控制變形的箭要職求毯,逢比較嚴(yán)格的開(kāi)靈挖參數(shù)可以作研為安全儲(chǔ)備以遺應(yīng)對(duì)特殊的變茶形控制要求。以當(dāng)選用鋼筋混碌凝土支撐雁時(shí)獻(xiàn),扁由于暴露時(shí)間新過(guò)謊