平行换乘车站低插入比共用地下墙基坑开挖的变形控制

摘　要　上海地铁某平行换乘车站建设中,后建车站施工时由于线路限制,与已建车站共用一堵地下墙,地下墙插入比仅为0 14,远远不能满足基坑变形控制的要求,对邻近已建车站的运营安全构成极大威胁。介绍了该工程的变形控制措施,并通过现场实测数据分析了其控制效果。

关键词　地铁车站　平行换乘车站　基坑开挖　地下连续墙　变形控制　施工

1 工程概况

上海地铁某平行换乘后建车站全长218 .6m,中间增设4道临时封堵墙,将车站分为5个独立小基坑进行明挖施工。车站主体结构为地下三层的现浇钢筋混凝土箱形结构,标准段宽度19.9m,基坑开挖深度20.821m,东端头井基坑开挖深度22.432m,西端头井基坑开挖深度22.866m。围护结构采用厚1m的地下连续墙,墙深35m,进入砂质黏土层约6.05m。南侧同已经投入使用的地铁车站平行,新老车站的最大间距5. 4m。两车站相互关系如图1所示。

车站西端头井基坑开挖因受线路限制,在靠已建车站一侧需利用已建车站深26m的地下连续墙作为围护结构,此时基坑坑底距离地下墙墙趾仅有3 1m。此处,后建车站基坑与已建车站共用一堵地下墙,该处变形即为已建车站结构变形。这不符合《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》的第二条“地铁保护技术标准”中在地铁工程(外边线)两侧的邻近3m范围内不能进行任何工程施工的规定。同时,由于已建车站在原来设计时,没有考虑平行换乘车站建设的需要,地下墙仅深26m,而后建车站在该处的开挖深度达22.866m,插入比仅为0.14,远远不能满足基坑稳定要求,更不能满足变形控制要求。另外该处对应已建车站端头井,非常接近已建隧道。这就对基坑变形控制提出了更高的要求。

本基坑工程所处地段地势较为平坦,地质属于上海地区典型的软土地质。根据工程地质勘查报告,场地土层分布均匀,多为软弱土,其容重为16.6～19.5kn/m3,黏聚力4～41kpa,内摩擦角10.5°～34.5°。

2 基坑变形控制措施

为保护邻近已建车站的安全运营,本工程环境保护等级定为一级,要求地面最大沉降量≤0.1%h(即21mm),围护墙最大水平位移≤0.14%h(即29mm)。但目前有关平行换乘车站建设的工程资料和研究资料都相当缺乏,更没有一套成熟的理论可准确地预测基坑施工对紧邻车站变形的影响。如何控制紧邻车站运营的绝对安全,是一个技术难题。在这样的情况下,除了在基坑开挖时严格按照上海地区一直遵循的“时空效应原理”分层分块开挖外,施工过程中还采取了一系列控制变形措施。

(1)在共用地下墙处打设?φ800的钻孔灌注桩,以弥补地下墙插入比不足的缺点。桩长约23m,埋深范围:-20～-43m,见图2,桩心与地下墙间距0 .9m,桩间距1 .2m。

(2)第一、四道支撑设计为钢筋混凝土支撑,减小地下墙侧向变形。

(3)西端头井内的土体作加固处理,以提高被动区土体抵抗变形的能力。根据设计图纸采用高压旋喷桩进行土体加固。加固土体28d无侧限抗压强度qu≥1.0mpa。加固范围:高程-22.8～-24.4m采用满堂加固,-12.350m至坑底土体采用抽条加固。靠已建车站侧4m范围内土体加固深度为-7.8～-31.5m,由于该部分是土体加固的关键部位,加固深度较深,为确保该部分土体加固质量,将桩与桩之间搭接范围增大至60cm,以更好地控制共用地下连续墙的变形,进一步解决插入比不足问题。

(4)设置封堵墙,将西端头井与其它施工段分隔开,单独对西端头井施工,利用基坑的空间作用,尽量减小基坑变形。根据文献[1],分割成方形后的端头井基坑其变形比一般长条形基坑变形小40%～50%,从而从源头上减小对邻近已建车站的影响。

(5)监测后建车站基坑及已建车站、隧道,时刻注意通过监测数据反馈的信息调整施工参数,保证基坑及邻近车站和隧道的安全。做出控制变形的应急预案,在出现突发事件时,采用跟踪注浆纠偏的方法,纠正邻近已建车站的变形,保证车站的绝对安全。纠偏措施见图3。

3　变形控制效果

监测了共用地下墙倾斜、沉降、已建车站内道床倾斜及站外隧道道床倾斜。

西端头井地下墙在开挖前后一段时间内的沉降历时曲线见图4，与其它四个施工区地下墙沉降量相比,该区的沉降量虽然是最大的,但也仅为6mm,远小于地铁规范提出的地铁结构设施绝对沉降量及水平位移≤20mm的要求。

整理已建车站站内道床(对应点位:xqx26～xqx28)及站外隧道道床(对应点位:xqx29～xqx32)的倾斜变形数据可得道床倾斜历时曲线,如图5所示。

在端头井开挖的整个过程中及底板浇筑之后的一段时间内,道床横向高差值<0.6mm,远低于地铁规范规定的两轨道横向高差<2mm变形要求。对后建车站西端头井施工采取的变形控制措施,从保护基坑安全及已建车站正常运营来看,取得了良好的效果。

参考文献

1 刘建航，侯学渊.基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997