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摘要：地铁施工中基坑开挖是车站明挖施工的重要施工工序，基坑开挖包含了土方开挖、降水施工、支撑体系、监测、防水等许多密切相关的工序，系统性比较强，涉及的专业知识也比较多，包含岩土和结构力学的相关知识。文章主要是针对无锡地铁超厚砂层基坑开挖的相关监理控制要点进行阐述，针对无锡地铁3号线无锡新区站基坑开挖过程中，根据开挖过程中监测数据和采取的相关措施，控制基坑变形，保证基坑开挖安全，为类似相关地层的基坑开挖提供借鉴意义。
关键词：基坑开挖；超厚粉砂层；基坑监测；控制措施；
0、前言
近年来，国内地铁发展迅速，许多城市陆续开展地铁施工。随着地铁施工的不断发展，水文地质条件也越来越复杂，在地铁施工中，尤其是基坑开挖阶段，安全隐患大，因此在基坑开挖前组织专家进行开挖条件验收，为基坑开挖提供建议及预控措施；基坑开挖过程中，结合降水观测、基坑监测等手段观测基坑变形情况，及时采取相关的处理措施，保证基坑开挖安全。本文以无锡地铁3号线无锡新区站为例，由于该车站4-2层粉砂夹砂质粉土较厚，车站底板也位于该层，在基坑开挖阶段频繁出现基坑监测报警，根据开挖阶段对监测数据的分析和总结，及采取的相关措施，总结出针对超厚砂层基坑开挖的风险管控及应对措施。为类似相关地层的基坑开挖提供借鉴意义。
1、水文地质概况
该车站围护结构为800mm厚地下连续墙，内支撑体系自上而下采用一道砼支撑和两道钢支撑，其中钢支撑均为800mm直径、壁厚16mm。地下连续墙平均深度38m，最大深度44.8m，隔断微承压水。
基坑开挖范围地层自上而下依次为①1层杂填土、③1-1层粉质黏土、③2层粉质黏土夹黏质粉土、④1层黏质粉土、④2层粉砂夹砂质粉土、⑤1粉质粘土，本站结构底板主要位于④2粉砂、局部位于⑤1粉质粘土；其中：⑤1粉质粘土层含水量较高，压缩性中等，强度一般，具有易变形，扰动后土层强度明显降低等特征，④2粉砂层呈中密状，平均厚度23.84m，最大厚度39m，为微承压水(三)1含水层，透水性较好，土层稳定性差。
根据地勘情况，④2层粉砂夹砂质粉土黏聚力Cq值为6~8KPa，明显低于其他地层，渗透系数为1.47m/d，为中等透水，物理力学指标详见表1，基坑底的土层④2层粉砂夹砂质粉土为中等透水性的微承压含水层，对坑底稳定性有一定的影响。该层在失水后，呈粉尘状颗粒，土层黏聚力变差，导致失水范围内的土体对地下连续墙的约束力消散明显。
2、基坑开挖前相关准备工作
基坑开挖前，组织专家召开基坑开挖条件验收会，针对开挖前的相关准备工作进行检查，同时针对该地层的特殊性提出建设性意见，做好提前预控工作，为后续基坑开挖提供指导作用。
基坑开挖前检查施工单位相关准备工作是否完善，主要包含勘查设计是否交底、相关方案是否上报并审批、围护结构是否施工完成并达到设计要求、降水试验是否满足要求、周边建构筑物及监测工作是否到位、风险分析是否辨识、人材机是否到位、相关质保资料是否齐全、分包资质报验、应急物资是否到位等方面。满足要求后同意组织基坑开挖条件验收会。
根据无锡新区特殊的地质条件，由于4-2粉砂层在失水后黏聚力变差，专家组建议开挖过程中按需降水，做到随挖随撑，同时密切关注地下连续墙接缝处的渗漏情况等要求。
3、超厚砂层基坑开挖过程中存在的问题及管控措施
在基坑开挖阶段，根据批准的基坑开挖方案，督促施工单位按照方案要求开挖，分层分段开挖，严禁超挖。同时对监测数据每天进行分析，要求施工单位每天上报降水记录，根据现场施工需要按需降水，巡视检查围护结构渗漏水情况。
在无锡新区站基坑开挖过程中，土方开挖至第三道支撑位置时，发现围护墙体测斜在第三道支撑上下位置出现监测预警现象，其它监测数据稳定。本文只针对CX04点监测数据进行分析，基坑测斜CX04第一次预警时，该监测点附近正在进行第三层土方开挖，第三道钢支撑架设完成，其墙体测斜CX04的累计值为24.20（17.5m），速率为3.59mm/d，累计值及变化速率超过控制值的80%（控制值±30mm，3mm/d），达橙色预警。基坑测斜CX04第二次预警时，该监测点附近有10米已开挖见底，其墙体测斜CX04/19.5m位置变化速率3.91mm/d，累计变化量在18.5m处:30.77mm（控制值3mm/d，±30mm），达到红色预警；第三道钢支撑体系深度在14m左右，标准段基底深度为18m左右，4-2层粉砂夹砂质粉土顶部埋深在12m左右，测斜预警时，已进入4-2层土体。在后续施工段的基坑开挖过程中，均在开挖至第三道钢支撑附近发生测斜预警。图1为基坑开挖至第二道钢支撑，第三道钢支撑及基坑底同一测斜点的监测数据曲线。从图中可以看出，基坑在开挖至粉砂层前，测斜数据变化稳定，开挖到粉砂层后，会出现测斜突变，随着开挖深度的增加，测斜累计变化量增大。开挖至基底后，基坑变形趋于稳定。
图1基坑开挖至第二道钢支撑、第三道钢支撑、基底的监测曲线
针对测斜预警，立即组织召开预警分析会，通过对监测数据进行分析，图1是同一测斜点不同开挖深度的监测曲线，无锡新区站每个开挖面的测斜监测点数据均呈现类似的变化规律。由此得出导致该监测预警的原因有4-2粉砂夹砂质粉土在失水后，彼此间粘聚力差，从而对地下连续墙的约束力明显消散；同时存在微承压水（基坑内外存在压力差），还有现场采用钢围檩体系，钢支撑架设的时间就相对延长等。
在无锡新区站基坑开挖过程中存在的基坑监测预警，根据原因分析，采取如下措施：第一，调整支撑体系，增加第四道钢支撑，取消钢围檩体系，加密第三道钢支撑水平间距；第二，增加坑外备用降水井，根据基坑变形情况适当启用；第三，底板垫层厚度由设计的15cm厚增加至30cm厚，同时尽快施工底板；第四，加密监测频率，做好现场应急管理值班制度。
4、结论及建议
在地铁施工过程中，车站施工过程中基坑开挖是重要的一道工序，基坑开挖安全也是重中之重。在类似的超厚砂层地质条件下的基坑开挖，应做到事前控制和事中控制相结合，加强过程管控。
针对类似地质条件下的地铁施工，第一，建议在条件允许的情况下，可以对基底采取抽条或裙边加固，增加土层的黏聚力；第二，做好降水工作，开挖前进行降水试验，开挖过程中按需降水，根据周边建筑物情况辅助坑外降水措施；第三，钢围檩体系是深基坑开挖过程中“随挖随撑”最主要的制约因素，为保证钢支撑架设的时效性，建议该地层或其他软弱地层中不设置钢围檩体系，将钢支撑通过预埋在地连墙侧面的钢板直接进行传力，减小钢围檩体系对钢支撑预加轴力的损失。
参考文献：
[1]无锡地铁3号线无锡新区站岩土工程勘察报告[R]2014.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑工程监测技术规范[Z].2009-09-01.
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程[Z].2012-04-05.
论文作者:贺克升
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/9
标签：基坑论文; 无锡论文; 过程中论文; 地铁论文; 地层论文; 土层论文; 体系论文; 《建筑实践》2019年第07期论文;