深厚軟土地區(qū)深大基坑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和應(yīng)對(duì)措施

彭 林

(中鐵一局集團(tuán)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 511400)

1 概述

城市地鐵地下車站建設(shè)，必然面臨深大基坑的開挖施工。不同于其他建筑基坑，地鐵地下車站基坑工程有其自身的特點(diǎn)：車站基坑多位于城市繁華地段，鄰近既有建(構(gòu))筑物較多，基坑開挖施工過(guò)程必然影響鄰近既有建(構(gòu))筑物的穩(wěn)定性[1,2]；地鐵車站的綜合利用，造成深大車站基坑頻現(xiàn)，基坑開挖影響范圍增大[3]；絕大部分基坑開挖均涉及降水過(guò)程，降水會(huì)造成土體物理力學(xué)性質(zhì)、有效應(yīng)力的變化，滲流會(huì)造成土中細(xì)顆粒的流失，對(duì)于地表沉降、深大基坑和支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、鄰近既有建筑和既有管線具有重要影響[4]。因此，基坑工程施工前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于深厚軟土地區(qū)深大基坑施工過(guò)程基坑和鄰近既有建筑物的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。

岳峰鎮(zhèn)北站位于福州市晉安區(qū)，為福州市軌道交通4號(hào)線第11個(gè)車站，也是4號(hào)線與3號(hào)線的換乘車站。車站為地下2層島式車站，車站埋深為16.85 m。車站結(jié)構(gòu)底板位于④1-1粉質(zhì)粘土層上，基坑結(jié)構(gòu)側(cè)壁地層主要為填土、淤泥和粉質(zhì)粘土，局部為粗礫砂、卵石透鏡體，車站施工過(guò)程自穩(wěn)性較差。車站周邊環(huán)境復(fù)雜，鄰近多個(gè)既有地上建筑，且鄰近建筑基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)型式不同；場(chǎng)地內(nèi)沿道路各種管線密布，且縱橫交錯(cuò)或重疊布設(shè)，布局復(fù)雜，埋深不一。為保障基坑施工安全以及施工過(guò)程鄰近既有建(構(gòu))筑物的安全，本文根據(jù)岳峰鎮(zhèn)北站地質(zhì)條件和鄰近既有建(構(gòu))筑物的具體情況，對(duì)基坑進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并提出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

2 工程概況

岳峰鎮(zhèn)北站為4號(hào)線站，位于塔頭路、長(zhǎng)樂北路交叉口，沿塔頭路東西向路中布置，為地下2層島式車站，與軌道交通3號(hào)線進(jìn)行同臺(tái)換乘，換乘節(jié)點(diǎn)為地下3層。岳峰鎮(zhèn)北站車站總長(zhǎng)290 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.7 m，盾構(gòu)加寬段寬度27.4 m，渡線加寬段30 m。車站結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段高度13.6 m，頂板覆土厚度約3 m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約16.85 m。

岳峰鎮(zhèn)北站西北象限為永輝超市地塊，東北象限為華慶家園住宅小區(qū)，西南側(cè)為華物汽車地塊(西南側(cè)為5層住宅樓)，東南側(cè)為商業(yè)街、寶馬4S店、3層商住樓。岳峰鎮(zhèn)北站站位周邊建筑現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

岳峰鎮(zhèn)北站施工場(chǎng)地范圍可能碰到的地下管線包括軍用電纜、地下電纜、煤氣管道、污水管、給排水管等各種類型的地下管道及線路，埋藏情況較為復(fù)雜。

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序遵循以下工作流程,見圖2。

工程自身風(fēng)險(xiǎn)是指由于工程自身建設(shè)要求或施工活動(dòng)所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。工程環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)主要指建設(shè)活動(dòng)導(dǎo)致周邊區(qū)域的建(構(gòu))筑物發(fā)生影響或破壞，地下工程環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需根據(jù)地下結(jié)構(gòu)與工程影響區(qū)范圍內(nèi)環(huán)境設(shè)施的重要性、位置關(guān)系、地下結(jié)構(gòu)類型與施工方法等因素劃分。

岳峰鎮(zhèn)北站基坑工程自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)分別根據(jù)《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》[5]中表4和表5執(zhí)行。

4 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)及應(yīng)對(duì)措施

4.1 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

岳峰鎮(zhèn)北站自身風(fēng)險(xiǎn)主要為基坑本身風(fēng)險(xiǎn)，岳峰鎮(zhèn)北站基坑開挖深度16.61 m～25.84 m，坑底主要位于粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖?；娱_挖深度范圍的土層主要為雜填土、淤泥、粉質(zhì)粘土、(含泥)淤泥質(zhì)土。基坑圍護(hù)采用連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)形式，連續(xù)墻采用800 mm和1 000 mm兩種形式。嵌固深度8 m,12 m及13 m不等，插入比約為1∶0.85；標(biāo)準(zhǔn)段豎向共采用4道內(nèi)支撐，為1道混凝土支撐+3道鋼支撐+1道換撐；盾構(gòu)端頭采用4道內(nèi)支撐，均為混凝土支撐；節(jié)點(diǎn)段共采用5道支撐，均為混凝土支撐；施工期間加強(qiáng)施工監(jiān)控量測(cè)。

岳峰鎮(zhèn)北站位于塔頭路下，周邊交通繁忙，施工期間會(huì)對(duì)周邊交通帶來(lái)較大影響，需嚴(yán)格控制基坑開挖時(shí)的基坑水平位移及地面沉降。岳峰鎮(zhèn)北站周邊建筑物離車站距離較近，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)要素主要為周邊建筑物和地下管線。

車站東南象限，1倍基坑深度范圍內(nèi)存在3層～5層磚混結(jié)構(gòu)商住樓，東北象限，1.5倍基坑深度范圍內(nèi)存在混凝土結(jié)構(gòu)6層～8層住宅樓。車站范圍內(nèi)沿車站縱向分別有埋深3 m直徑D300/500的污水管、埋深2.7 m直徑1 200給水管、埋深2.76 m直徑800雨水管、埋深3.05 m的1 000×1 450電力管、埋深3.23 m的1 200×600電力管、埋深1.17 m的DN325天然氣管，施工期間需要進(jìn)行臨時(shí)遷改。

岳峰鎮(zhèn)北站采用明挖法施工車站主體結(jié)構(gòu)，車站范圍內(nèi)管線均遷改至車站主體結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)之外，污水管埋深大于頂板埋深，管線永久改遷，其余管線臨時(shí)改遷。

岳峰鎮(zhèn)北站工程風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)清單如表1所示。

表1 岳峰鎮(zhèn)北站風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

4.2 風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

由表1可知，岳峰鎮(zhèn)北站Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)為6項(xiàng)，為保障基坑施工過(guò)程基坑和鄰近既有建(構(gòu))筑物的安全，需要采取措施將所有Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)均降為Ⅲ級(jí)及以下水平。

車站結(jié)構(gòu)主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于車站范圍的淤泥夾砂層。福州地區(qū)軟弱淤泥層具有含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低，靈敏度高、易擾動(dòng)的特點(diǎn)，基坑開挖易產(chǎn)生流變現(xiàn)象，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，坑底易產(chǎn)生隆起。為保證基坑施工期間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形可控和開挖施工安全，以及永久運(yùn)營(yíng)階段的車站地基穩(wěn)定性，應(yīng)采用抽條加固。為保證基坑施工期間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形可控和開挖施工安全，對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行槽壁加固以保證成槽質(zhì)量，連續(xù)墻接頭采用工字鋼接頭以保證止水效果。

岳峰鎮(zhèn)北站環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)要素主要為地下管線和周邊建筑物控制。既有管線的處理方式主要采用永久改遷、臨時(shí)改移、臨時(shí)支吊等若干措施，具體采用何種方式要根據(jù)管線自身的特點(diǎn)和車站施工方式以及車站埋深等相關(guān)因素而定；若采用改移方式，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離車站基坑。車站周邊建(構(gòu))筑物保護(hù)原則采用加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，必要時(shí)跟蹤注漿的方式進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)，由于基坑側(cè)壁巖土材料的復(fù)雜性和各種偶然因素的作用，為確保車站基坑工程能順利進(jìn)行，同時(shí)保證周圍建(構(gòu))筑物和市政管線設(shè)施的安全及正常使用，對(duì)基坑工程的施工過(guò)程都必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故征兆，必要時(shí)采取環(huán)境保護(hù)措施，并做好可能出現(xiàn)事故的應(yīng)急處理對(duì)策，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

岳峰鎮(zhèn)北站工程風(fēng)險(xiǎn)具體應(yīng)對(duì)措施如表2所示。

表2 岳峰鎮(zhèn)北站風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)岳峰鎮(zhèn)北站深厚軟土地層和鄰近既有建(構(gòu))筑物的具體情況，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并提出了具體的應(yīng)對(duì)措施，主要結(jié)論如下：

1)岳峰鎮(zhèn)北站自身風(fēng)險(xiǎn)為Ⅱ級(jí)，環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)中4項(xiàng)為Ⅱ級(jí)。2)岳峰鎮(zhèn)北站自身風(fēng)險(xiǎn)主要采取地連墻、內(nèi)支撐等支護(hù)手段以及防水措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)；岳峰鎮(zhèn)北站環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)采用第一道混凝土支撐、改遷、變形監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行應(yīng)對(duì)。3)采用風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施后，岳峰鎮(zhèn)北站基坑工程自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)均降至Ⅲ級(jí)。4)基坑施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作以確保車站基坑工程的順利施工和鄰近建(構(gòu))筑物和市政管線設(shè)施的安全及正常使用。