關于淤泥質軟土地鐵車站施工變形控制

張波

江陰霞客市政工程有限公司 江蘇江陰 214407

城市地鐵車站施工具有著大以及深的特征，并且挖深通常在15-20m范圍中，車站旁邊的建筑物、道路以及管線分布較多，為了確保地鐵車、附近建筑物、地下管線的安全，不僅僅要求基坑支護結構有著一定的強度，同時必須對變形要求較為嚴格，在淤泥質軟土地區深基坑施工過程中，變形控制一般有著決定性功能，在這之中現場實測數據分析研究對于工程建設有著指導作用，同時受到了人們的關注。

杭州屬典型的軟土地區，廣泛分布厚層狀軟土，水系發達，河流眾多，具有“地下水位高，土層含水率高，壓縮性高，強度低，靈敏度高，透水性低”等特點，對于地鐵車站深基坑開挖，怎么控制變形尤為重要。在基坑挖土過程中為了避免前功盡棄、勞民傷財以及保證車站施工的安全，必須在過程中采取一系列的措施加以控制。下面結合本人施工的杭州地鐵3號線筧丁路站主體結構加以闡述。

1 工程概況

1.1 工程概述

筧丁路站為地下兩層雙柱三跨箱型框架結構。車站主體標準段寬度21.7m，盾構井段寬度為25.8m。車站小里程端提供盾構接收條件、大里程端提供盾構始發條件。車站主體結構覆土一般段為3m，主體結構采用明挖順筑法施工。結構采用外包全防水，圍護樁與內襯墻之間設置防水隔離層。本站設2組風亭、4個出入口。

平面示意圖如圖1，車站設計概況見表1所示。

圖1 筧丁路站平面示意圖

表1 筧丁路站設計概況表

1.2 工程地質、水文地質

（1）工程地質。本車站處共有8個地層（19個亞層）分布，從上到下依次為①1雜填土、①2素填土、②11黏質粉土、②1黏土、②2粉質黏土、②11黏質粉土、④1淤泥質黏土、④2淤泥質粉質黏土、⑥1淤泥質黏土夾粉土、⑥3淤泥質黏土夾粉土、⑧2粉質黏土、⑨2粉質黏土、⑨33礫砂、⑨34圓礫、（17）1含礫粉質黏土、（17）1角礫混粉質黏土、（22）a-1全風化玻屑晶凝灰巖、（22）a-2強風化玻屑晶凝灰巖、（22）a-3中等風化玻屑晶凝灰巖。

（2）水文地質。本標段場地附近地表水系發育，河流縱橫交錯。主要地表水體為大農港河，屬運河水系支流。水位變化小，比降小、流動慢。地下水類型主要可分為松散巖類孔隙潛水（以下簡稱潛水）及基巖裂隙水[1]。

2 軟土地鐵車站施工變形控制措施

2.1 加固必要性分析

對地鐵車站來說，一般埋深在15-18m，軟基主要由淤泥、淤泥質土及淤泥質粉細砂等為構成，地鐵結構作為地基承載力和變形控制要求總體較高，特別是車站主體，由于地鐵車站深基坑周邊大多數既有建筑物、道路橋梁、地下管線，稍有不少就會造成巨大的財產損失沉降偏大就會導致行車的安全，要求對其進行嚴格控制。

軟土路基加固措施分析。加固施工技術。水泥土攪拌法作為應用在加固軟土較為常見的方法，其主要是應用石灰、水泥等材料作為固化劑，可以通過特制的攪拌機械一邊進行鉆進一邊想軟土中噴射漿液或者是霧狀粉體，可以在地基的深處把軟土和固化劑進行攪拌，應用固化劑同軟土之間出現相關物理-化學反應，促使軟土硬結變為穩定性強、整體性高以及強度高的樁體，此方法可以應用在對淤泥以及淤泥質土等地基中，具有著施工速度快、積壓水平好、施工噪音小、對附近環境影響較小等諸多優勢，可以通過選擇合適的攪拌機械設備，促使水泥攪拌樁加固處理深度達到30m。

水泥土攪拌法按摻入固化劑的狀態可分為濕法（深層攪拌法）和干法（粉體噴射攪拌法），由于粉體噴攪法不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周圍軟土中的水分，因此所形成的粉噴樁初期強度高、對含水量高的軟土加固效果尤為顯著。高壓噴射注漿法這一地基處理方法的工作原理，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆入至土層預定深度，以20-40MPa的壓力把漿液或水從水平方向的噴嘴中噴射出來，形成噴射流，以此切割破壞土體，并使水泥漿與部分土拌和均勻，形成水泥土加固體。此方法較為適合應用在淤泥以及淤泥質土中，地基中有著較多的大粒徑塊石，諸多植物根莖或者是一些比較高的有機質之時，可以依據現場實驗來確定適用性，對于地下水流速較大，噴射漿液不能在注漿套管附近進行凝固中則不能應用[2]。

高壓旋噴樁具有處理深度大（可達30m以上）、適用范圍廣、加固效果好、施工操作簡便等優點；但因高壓噴射注漿壓力大、水泥用量較多，因此，造價相對較高；另外，在施工過程中產生的廢棄泥漿也較多，施工場地不易保持整潔。

對于靜壓樁基礎而言，不少工程技術人員往往容易把靜壓樁施工終壓力和樁的極限承載力混為一談，其實二者時有很大區別的，弄清楚他們之間的關系，對設計、施工都有很重要的指導意義。在靜壓樁施工完成后，對于不同的土體來說，都需要結合各個孔隙水壓力不斷的消散，在此操作上結合土層的固結強度來不斷的恢復，在從前期的準備工作到后期的時間上，從上部到下部都是一個不可逆轉的趨勢，先以土體的固結強度為主，以各個不同的樁來完善充滿，同時還要更多時間使得完善和控制好整體的極限承載力。由此可見，兩者數值上不一定相等，主要與樁長、樁周土及樁端土的性質有關，但兩者也有一定的聯系。在此還要結合靜壓樁基礎技術規程來完善編制組，通過大量樁基資料的統計分析，提出一個樁的極限承載力與終壓力之間的經驗，結合靜壓樁來實現豎向極限承載力的標準，對于靜壓樁的壓力值來說，實現效應系數.對于一些比較合理的樁長一些，土質好一些，土體恢復系數可取上限值：反之取下限值。有一條經驗估算公式，這條經驗公式有下列兩個用途：一是如果己知靜壓樁施工的終壓力、樁入土深度及樁周土質情況，則可以粗估靜壓樁的極限承載力。在終壓力上控制樁長，完善效應系數，則估算樁的極限承載力：二是己知單樁豎向極限承載力、樁長和土質情況，可選擇壓樁時的終壓力值[3]。

2.2 開挖控制重要性

（1）周圍嚴格限制堆土等地面超載，嚴禁超過設計荷載；為此在施工布置時，基坑施工便道范圍內均采用20cm厚c30混凝土根據路基情況布置單層或雙層鋼筋網硬化，同時設備移動時應盡量在運輸便道上，可以適當隔離振動荷載作用。

（2）遵循“時空效應”，控制好開挖步距，按照“分段分層、對稱開挖”的原則進行施工。基坑開挖以支撐豎向間距作為分層厚度，分層的原則是每道鋼支撐設計標高下50cm，砼支撐下10cm；上下兩層土方水平距離控制在兩個格構柱范圍之內，不宜過長；每層土方放坡根據土質情況，宜在1:1.5-1:3之間；

2.3 支撐架設及時性

（1）第一道及第三道支撐為砼支撐，在基坑土方開挖前均需滿足達到設計強度的85%，并經監理、業主、質監總站的驗收合格，方可進行土方開挖作業。所以在砼支撐施工時，做好資源調配，勞動力的投入，合理的組織施工能保證基坑開挖的順利進行。第三道砼支撐施工時，由于基坑開挖深度已達到7-8m,鋼筋安裝、模板安裝及砼澆筑的施工時間，不宜過長，分段施工，結合土方開挖的原則，控制在兩個格構柱的距離為宜。另外及時增設了臨時鋼支撐，根據現場控制的數據分析，臨時支撐大大有利于車站基坑的變形[4]。

（2）嚴格按照“分段分層、隨挖隨撐”的原則進行控制鋼支撐的施工。

①鋼支撐原材料管理：鋼支撐進場前，應對鋼管尺寸、外觀進行檢查組織驗收，同時應對鋼支撐接頭焊縫、壁厚等關鍵項目進行全面檢驗；鋼支撐的活絡頭、鋼楔子必須規范，現場的鋼支撐碼放不應超過3層，并做好滑落及警戒措施。

②鋼支撐質量管控要求：地連墻施工預埋鋼板塞焊鋼筋數量嚴格按照設計圖紙施工，錨板與鋼板洞之間的空隙必須填焊密實。鋼支撐接頭數量不宜過多；定期檢查法蘭接頭鋼支撐接頭螺栓；所有鋼支撐的端頭應與預埋鋼板平貼頂緊，不得出現單邊或單點受力狀態，若有縫隙，采用高強灌漿料進行填充；軸力計應安裝在鋼支撐固定端，端頭鋼板應加厚，以防止鋼板受力后變形，影響到監測數據；根據監測數據，對消失大的鋼支撐及時復加軸力。

對于鋼板鑿除的作業人員要做好交底工作，避免因鑿除時間過長，影響架設鋼支撐[5]。

2.4 基坑降水的必要性

（1）基坑降水目的。

①降水主要是對坑內的潛水層進行疏干，將基坑水位控制在坑底以下1m，降低坑內土體含水量，方便挖掘機和工人在坑內施工作業，有利于坑內土體的邊坡穩定，防止坑內土體滑坡。

②防止基坑底部發生隆起，確保施工時基坑底板的穩定性。

③盡量減少由于降水引起的地表及周邊環境的沉降。

（2）基坑降水整體思路。

①對潛水層進行疏干，降低開挖范圍內土體含水量，方便坑內施工作業；加固基坑內和坑底下的土體，提高坑內土體抗力，從而減少坑底隆起和圍護結構的變形量，防止坑外地表過量沉降。有利邊坡穩定，防止縱向滑坡。

②正式開挖之前，應對進行抽水試驗，驗證降水方案，同時檢驗圍護結構止水效果，必要時調整降水方案。

③若部分土層降水效果達不到設計要求，則通過增加降水井數量、增大水泵功率、坑內明溝排水、坑內外同時降水等措施。

④雨季等特殊季節施工時，必須保證降水不間斷且開挖面無大面積水，確保基坑安全穩定。

⑤正式施工前應該進行抽水試驗，檢驗降水方案的科學合理性，必要時調整降水井的數量和結構。

（3）基坑降水。

①每天專人進行定時對所有降水井進行抽水，并做好記錄；

②雨季施工時。

2.5 及時施做墊層及底板

每一層土體開挖中，采用水準儀控制坑底標高，并在樁上做好標記。在基坑底標高以上200-300mm的土方必須采用人工開挖；開挖保護層時，集中勞動力和配套設備，開挖一片，鋪設一片墊層，防止人類活動和自然因素造成的擾動。鋼筋混凝土底板要求在土方開挖完成7d內完成混凝土澆注。

2.6 雨季施工

坑底要設集水坑，及時排除坑內積水。開挖過程中車站方向鋼支撐系梁下開挖通長的排水溝，使雨水能較好地匯集一處，便于更好地排水。開挖時及時封堵圍護結構接縫內出現的水土流失，嚴防小股流水、流砂沖破圍護結構接縫中存在的充填泥土的孔洞，而導致大量涌砂和基底失穩。

3 結語

筧丁路站主體結構施工中，在堅持以上幾項基坑變形控制措施的情況下，主體結構封頂后，車站20個測斜點控制在4-7CM之內，在軟土開挖施工中控制情況相對較好，希望能給大家一點關于軟基地鐵車站結構施工一點點的施工經驗。在今后施工的道路上，不停地攀登學習。讓我們相信“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江河”[6]。