谈某地铁基坑开挖及支护安全控制要点

2014-04-08孟凯

山西建筑 2014年14期

孟凯

(广州轨道交通建设监理有限公司南京分公司，江苏南京 210000)

1 工程概况

1.1 车站概况

南京地铁三号线天元西路站是本条线路的第25个车站，本站位于利源中路与天元西路交叉路口南侧设置，车站为地下2层三跨箱形框架结构，设计车站总长194.68 m，标准段宽21.1 m，底板埋深16.30 m;端头井宽 25.3 m，底板埋深 17.5 m ～17.79 m。车站共设4个出入口、1个疏散通道和2组风亭。

1.2 工程地质、水文地质情况

车站主体范围内穿越的主要土层由上至下依次为:①-2b2-3(杂填土)、④-1b1-2(粉质粘土)、④-2b2(粉质粘土)、k1g-0(残积土层)、k1g-2(强风化泥质粉砂岩)、k1g-3(中风化泥质粉砂岩)。基坑底主要位于kg1-3(中风化泥质粉砂岩)。地下水主要为孔隙潜水，主要赋存于①2素填土中。①2素填土，松软，由软～可塑状粉质粘土组成，夹碎块，厚度不均，富水性一般，透水性一般。水位埋深1.8 m左右，主要受大气降水及地表水影响，以大气蒸发为主。场地底部基岩主要为白恶系葛村组(k1g)泥质粉砂岩，k1g-0残积土层呈砂土状，透水性较好，微透水～透水，其富水性根据层厚及起伏变化具有一定的差异性。k1g-0层土位于基坑底板以上时，基坑开挖过程当中在桩间容易产生流砂塌空现象，当k1g-0层土位于基坑底板以下较浅时，基坑开挖过程当中容易产生管涌，造成基坑底板垫层出现上浮的现象。

1.3 围护、止水结构

本站围护结构选用旋挖钻钻孔灌注桩(φ1 000 mm@1 500 mm局部1 400 mm)+水平内支撑支护体系，局部桩间设置φ600 mm旋喷桩止水;桩顶设置钢筋混凝土冠梁，断面尺寸为1 000 mm×1 000 mm;基坑标准段采用1道混凝土支撑+2，3道钢支撑，端头井段采用1道混凝土支撑+2，3，4道钢支撑(第4道为倒撑)，其中第一道支撑均为800 mm×1 000 mm混凝土支撑(间距约为8 m)，其余为φ609 mm×16 mm钢管支撑(间距约为4 m)。

车站采用围护桩间加设旋喷桩止水，开挖至设计标高后采用集水沟进行排水。

2 基坑开挖施工流程

本车站采用明挖顺作法进行施工，根据设计要求，本基坑安全等级为一级。施工流程如下:1)开挖至第一道支撑底标高，施作用圈梁及第一道混凝土支撑。2)待第一道支撑混凝土强度达到80%时，开始继续开挖土方。3)开挖至基坑第二道钢支撑下0.5 m，架设第二道钢支撑。4)开挖至基坑第三道钢支撑下0.5 m时，架设第三道钢支撑。分层开挖土体，直至开挖至坑底上方30 cm。5)人工配合小挖机开挖至基坑底标高，施作底板垫层。

3 基坑开挖及支护安全工作控制要点

3.1 施工准备阶段

1)基坑土方开挖实施方案已审批。2)基坑土方开挖安全应急预案已审批。3)基坑监测方案已审批，监测单位、人员、仪器、测点布置、监测项目及控制值、监测频率等符合要求，各监测点已布置好并取得初始值。4)基坑周边控制桩及水准点已有测量成果。5)基坑土体加固强度符合设计要求。6)建筑物、构筑物及其他障碍物已清理或搬迁，地面供电线路、变电站已改移。

3.2 土方开挖

1)定期对排水系统检查、加固及疏通，及时排除基坑内的积水。2)在基坑外侧设置挡水墙及截水沟，防止因下雨雨水倒灌进入基坑。3)基坑开挖应严格遵循“竖向分层，纵向分段，先撑后挖”的施工原则，每层开挖土层厚度为3 m～4 m，分段宽度为8 m～10 m，保证每层土方开挖过程中无支撑暴露时间不超过12 h。4)按设计及方案的要求(1∶2)放坡开挖，监理部定时对平面位置、标高和边坡坡度进行测量复核。通过每天安全巡视检查开挖边坡是否有明显裂缝及变形现象。5)按时对监测数据进行分析，判断基坑周边变形情况。

3.3 进场材料及构件验收

3.3.1 钢管支撑

1)检查钢管的直径，管壁厚度是否符合要求。2)检查钢管的锈蚀情况，观测内外壁应无明显锈蚀造成壁面凹凸不平。3)检查钢管部位的连接焊缝，所有连接部位均应满焊，且无开裂现象。

3.3.2 钢围檩

1)检查型钢规格是否符合设计要求。特别应注意围檩与围护结构接触部位应是完全封闭的，否则围檩与围护结构之间空隙就无法填充混凝土以形成良好的受力。2)检查外观:局部变形应重新修整，弯曲、变形严重的应废弃，表面严重锈蚀的应采取补强措施或由设计按实际尺寸进行验算，满足要求方可使用。3)各部位焊缝应无开裂现象，焊缝规格应满足设计要求。4)旧钢围檩再次使用应清除内外壁上粘结的混凝土块等杂物。

3.3.3 千斤顶

1)千斤顶的额定顶力应大于钢支撑设计顶力的两倍。2)千斤顶的油压表送检、标定，并由检测部门给出压力与顶力的换算公式。3)千斤顶使用前应进行试运行，检查设备状况。

3.4 钢围檩安装与验收

1)钢围檩的安装高程。对两边的钢围檩标高应一致，以保证支撑的水平轴心受力。采用标高基准线直接量取两端的标高进行验收控制。2)钢围檩与围护结构的结合情况。钢围檩应与钻孔灌注桩密切结合，桩间及桩两侧与钢围檩结合空隙处应用C20混凝土填充密实，应保证填充混凝土达到设计要求强度后方可施加钢支撑预应力。3)钢围檩的焊接。钢围檩的焊接应顺直，肋板及腹板连接处应使用钢板搭接满焊，焊缝应饱满。应抽取有一定代表数量的焊缝进行无损探伤试验。特别是支护结构拐角处，应做成刚性连接。4)斜撑部位的围檩。斜撑部位的围檩与围护结构应有可靠的连接或其他构造措施以承受之间的剪力。5)托架。托架个数应满足设计要求，固定用的膨胀螺栓无松动现象，螺帽应拧紧。

3.5 钢支撑的安装与验收

1)每层钢支撑的架设应在土方开挖至设计标高0.5 m时及时进行，施加钢支撑预应力不得超过设计允许值，防止围护桩因钢支撑轴力过大发生断裂或基坑向外发生变形。2)检查钢支撑并试拼装，保证支撑有适当的长度和足够的安装精度，以满足基坑开挖进度需要。3)安装流程:量测实际长、选择支节段、拼装、吊运就位、施加预应力、紧固钢楔、拆除千斤顶。4)钢管节段连接良好，检查支撑杆件各节点的连接状况、检查法兰螺栓是否拧紧。5)钢支撑两端标高应水平，通过标高基准线尺量支撑杆件两端的标高，标高偏差应小于20 mm。

3.6 施工监测

本基坑安全等级为一级，易发生围护结构渗漏水、土体纵向滑坡等重大安全事故。因此，根据《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，本车站支护结构采取桩顶水平位移、桩体测斜、土体测斜、钢及混凝土支撑轴力、周围地表及建筑物沉降、冠梁及立柱沉降、地下水位等多方面监测措施。确保监测频率，以监测数据指导施工，监测单位发现监测数据超过报警值时应及时报施工、监理、业主等单位。由于钢支撑架设及时，基坑无支撑暴露时间较短，加之地质条件较好，本工程未发生监测数据报警情况。