都市中心區地鐵深基坑施工中的基坑變形控制摘要：都市地鐵車站深基坑周圍往往有大量的公用管線及建筑物。有效控制深基坑開挖過程中的圍護構造變形位移，防止由此引起基坑外地面沉降，是深基坑施工中的關鍵性工作，必須高度重視。關鍵詞：都市地鐵；深基坑；變形控制穿越都市商業中心區，人口集居區的地鐵車站基坑周圍往往存在大量管線和建筑物。由于施工場地比較狹小，只能采用直壁式支護大開挖施工措施；地鐵車站一般較長、較深、較寬，由于土體是彈塑體介質，在開挖卸載過程中，產生土體應力的釋放，使基坑四面一定范圍(一般為基坑開挖深度的1.5倍)的土體內力失去平衡而發生變形，和土體的滑移破壞，導致基坑四面建筑物、地下管線、道路的破壞，導致重大傷亡事故、質量事故和經濟損失，因此保證對基坑圍護墻變形的控制及基坑四面地面、建筑、地下管線等的工程監控是非常重要的，是基坑施工安全可靠的必要有效措施。筆者從事軟土地區地鐵車站深基坑施工數年，針對基坑變形狀況的分析研究，認為作為施工者應抓住如下關鍵九點，并在施工中嚴格對的實行。1、深基坑的井點降水基坑開挖前，需將坑內的地下水位減少并排除，使坑內土體在基坑開挖時，已經通過排水固結到達一定強度，從而提高坑內土體的水平抗力，減少基坑的變形量；增強基坑穩定性，減少坑底土體的隆起。在一般條件下，坑內井點降水至少要早于基坑開挖前20天開始。基坑降水以不影響臨近建筑物和地下管線的安全為原則，基坑降水必須在坑內外設置足夠的觀測孔，并在坑外設地面沉降觀測點和回灌井，必要時應采用回灌措施；這是一項非常重要的技術措施，重要防止因圍護墻滲漏水而使坑外四面的地下水位也下降，導致對其坑周圍的管線、道路及建筑物的破壞。如需抽降承壓水，要嚴格控制承壓水的抽降時間與抽降深度，不挖的地段不輕易開泵抽水，底板砼施工完畢的地段隨即停止抽水。承壓水抽降高度應根據觀測井內測得的承壓水位來確定。基坑開挖由淺入深，沉降水抽降也逐漸加深，即不要抽水過深引起地面明顯沉降，也不要抽水過淺危及坑底安全。2、深基坑內外必要的土體加固深基坑內外土體加固和井點降水同樣，是深基坑工程不可缺乏的一項重要技術措施。目的是通過加固變化軟弱土層的土體構造和含水率來提高土體強度，增強基坑整體抗失穩的能力，增強被動土的抗力，減少圍護墻的變形量，使基坑周圍的地面沉降得以控制。基坑土體的加固措施是根據基坑開挖時周圍土體變形而定，由于開挖破壞了土體內力平衡，引起周圍土體的位移變形，坑內基底應力釋放使基底隆起，使圍護產生變形。根據這些土體變形特性，可采用注漿加固、深層攪拌樁加固、旋噴法加固等；選擇何種加固措施，視基坑土層性質、土體加固強度、環境規定而定；不過這些加固措施均需在基坑工程施工前，確定基坑開挖時某些安全值得不到保證時，通過加固后能滿足基坑施工安全的條件下采用；因此，基坑加固措施是基坑開挖的安全預控措施，并在基坑開挖前實行。3、深基坑開挖施工中的“時空效應”“時空效應”理論，是遵照“分段、分層、分塊挖土，先中間后兩邊，隨挖隨撐，限時完畢”的原則，是針對軟土土層具有流變的特性，運用土體在基坑開挖過程中位移的變化規律，提出的一種控制措施，是對基坑開挖作動態管理，并做到信息化施工，保證基坑變形量在設計容許之內。詳細的說是對車站基坑施工按工序施工全過程進行分解控制，在空間上規定尺寸大小，在時間上確定完畢時限，按量化的空間和時間結合有序的操作實行科學對各道工序施工注意事項要仔細考慮并安排貫徹，如：1每天基坑開挖前必須明確當日施工任務，以配置好足夠的挖運土機械及支撐數量和施工人員，以到達挖運土有序迅速、支撐及時有效。2基坑沿縱向分段分層開挖，每層每小塊開挖長度不適宜超過支撐的間距，第一層一般為7—8米，在第二層及如下土層一般為4米左右。3基坑開挖過程中嚴禁超挖，每層開挖面標高不得低于該層支撐的底面或設計基坑底標高。4各小塊土方開挖及鋼支撐的安裝和預應力的施加必須16小時內完畢；要重視第一道支撐安裝的及時性，以防地下墻頂部在懸臂受力狀態下產生較大的墻頂水平位移和附近地面開裂。5當監測值得出基坑變形量靠近報警值時，應制定出愈加緊湊的工序安排，盡量地縮短開挖及支撐時限，優化施工參數，減少無支撐暴露時間，到達控制基坑變形在容許范圍內的目的。4、深基坑鋼管支撐的質量控制地鐵深基坑的圍護構造一般由直壁圍護墻、型鋼或鋼筋砼圍囹和鋼管支撐構成深基坑圍護體系。圍護墻的支護體系視其開挖深度而定，一般四米左右設一道支撐以構成一種空間受力體系，來支撐基坑外巨大的土壓力和諸多外加荷載，到達安全施工的目的。因此圍護構造支撐的質量控制十分關鍵，支撐一般均采用ф609鋼管(壁厚16mm)；質量控制包括二個方面的內容，支撐自身的質量和支撐施工安裝質量。(1)鋼管支撐質量控制：應從材質、直徑、壁厚、等強焊接、順直度、螺栓連接強度、活絡頭剛度等與否符有關規定，均要認真檢查核算，有不符合的必須改正。(2)支撐安裝質量控制：鋼管支撐為軸心受力構造，安裝時必須直順無彎曲，接頭必須緊密牢固，與圍囹接觸處除有足夠強度與剛度外，還需與圍囹密貼，若有間隙須用速凝細石混凝土填實；當有角撐時，則與圍囹或圍護墻的連接處，除設專門的斜支座保證支撐軸心受力外，在圍囹與圍護墻間還應考慮剪力傳遞的措施；支撐與格構柱的連接必須嚴格按設計施工，必須充足考慮到基坑回彈的原因；對油泵要常常校驗，使之工作正常，數據精確，并且每根支撐施加預應力值均要記錄備查；否則如鋼支撐的支撐軸力達不到設計規定或因擾曲過大，使支撐失穩失去抗力，會產生圍護構造破壞及基坑坍塌的嚴重后果。(3)鋼支撐施加預應力和預應力的復加：1鋼支撐安裝后立即按設計值在支撐一頭或二端施加第一次預應力，并檢查接頭擰緊螺栓。2一般在第一次施加預應力后12個小時內監測預應力損失及圍護構造水平位移狀況，并復加預應力至設計值；當晝夜溫差過大導致支撐預應力損失時，立即在當日低溫時復加預應力至設計值；3當基坑變形的速率超過控制范圍，靠近警戒值，而支撐軸力未到達自身的規定值時，可增大支撐軸力來控制變形，但這必須征得設計同意；4當圍護構造變形過大，采用被動區注漿控制圍護構造位移時，應在注漿后1—2小時內對在注漿范圍的支撐復加預應力至設計值，以減少圍護構造外移所導致的應力損失；5當支撐的軸力靠近或超過設計值時，通過增設支撐來分解軸力，提高抗變形能力，制止基坑變形深入增大。5、深基坑開挖縱向入坡的坡度控制地鐵深基坑開挖時，地下水位和圍護構造強度均已達設計規定。挖土除嚴格遵照“時空效應”，堅持“分層開挖、先撐后挖、快挖快撐、減少無支撐暴露時間”的原則外，另尤其要注意：1土坡要按土質特性，通過穩定抗滑驗算，確定安全坡度，使縱向放坡坡度要不不小于安全坡度。一般降水好的基坑分層坡宜控制在1：1.5左右，從坑底到坑頂的總坡度一般控制在1：3。2上下道支撐之間層坡不適宜過緩，也不適宜過陡，前者導致近坡腳處無支撐暴露面積過大，時間一長，圍護墻變形就大；后者若遇雨天或土體的含水量偏大，坑內排水不好，則極易產生坍方滑坡。3基坑分塊土挖完，即進行修坡，使基坑縱坡一直保持在安全坡度狀態下，保證基坑安全。6、做好深基坑內排水工作深基坑開挖面的排水溝和集水井要及時設置，不能等有積水或下雨再去挖，這樣勢必泡軟土層，減少土體自身抗變形能力。不應在開挖面或坡頂設橫向截水溝，這樣輕易誘發滑坡；應在開挖面設縱向排水溝和集水井，縱向排水溝應設在中間或三分線上，不能設在圍護墻邊。積水及時排除，以防止沖刷或泡軟坡體，導至滑坡。另基坑開挖過程中應及時封堵圍護墻的滲漏點。7、合理確定構造施工段長度，減少深基坑暴露時間，盡快進行構造施工構造段的長度必須根據基坑深度和坡度合理確定，不適宜過長：當基坑分段挖至設計標高后，必須立即安排人工進行整修，并迅速澆筑墊層砼，深入減少基坑變形值。底板砼必須在5—7天內完畢，對應構造層施工及時跟上，以建立永久的受力平衡體系，從主線上控制住基坑變形。8、基坑周圍嚴禁堆放、停放重型荷載由于施工場地狹小等客觀原因，往往把大型施工機械設備如挖機、吊機等及施工材料就近堆放在基坑邊，這些都將導致圍護構造的變形大大增長，甚至使基坑圍護失穩。把土方臨時堆在基坑開挖面的邊上，是另一種常見的很危險的狀況，由此引起的基坑滑坡例子已不算少。特殊狀況下確實需要臨時堆放，必須通過計算確定土方堆放的位置及數量。9、加強對基坑開挖施工全過程監測控制深基坑監測是一種直觀反應基坑變形狀況的監測手段，是信息化施工常用的一種措施。施工監測在保證深基坑