摘 要: 以杭州地铁5号线滨康路车站主体基坑开挖为背景,研究在深厚软土层中车站地下三层深基坑开挖过程中围护结构变形控制的方法。通过对第六、七道钢支撑采用自动伺服系统等手段，保证超大超深基坑顺利开挖完成。探索钢支撑自动伺服系统等手段在超深基坑开挖中对围护结构变形控制的效果，为深厚软土层中的超深基坑施工提供借鉴意义。
关 键 词: 软土地层;超深基坑;开挖; 自动伺服系统
随着我国城镇人口增加及国家城镇化的发展，城市土地资源变得越来越稀缺。为土地资源得到充分开发利用，当今诸多工程中基坑工程朝着超深超大方向发展。然而，在超深基坑开挖过程中，围护结构变形控制不利将面临基坑坍塌的风险。一旦此类基坑发生事故将造成不可估量的财产损失，对社会造成极其恶劣的影响。本文以杭州地铁5号线滨康路站主体基坑为例，介绍超深基坑围护结构变形控制的相关措施。
1、工程概况
1.1、基坑概况
本工程主体结构为地下三层双柱三跨现浇钢筋混凝土闭合框架岛式车站，车站外包长141.4m（含地连墙），站台宽度14m。车站总建筑面积12589m2，主体结构覆土一般段为2.8～3.5m，采用明挖顺做法施工。车站侧墙结构采用复合墙体系，其中标准段净宽23.3m,基坑开挖深度25.016m；端头井净宽27.4m，开挖深度26.761m。车站基坑距1号线滨康路车站及1号线滨康路站～湘湖站区间最近处分别为11.5m、13.2m。
车站主体围护结构标准段地连墙厚1m，端头井地连墙厚1.2m，地连墙深度为57m及64m两种，其中57m深地连墙入1粉质粘土层，64m深地连墙入强风化蚀变凝灰岩。
基坑支撑体系采用钢筋混凝土支撑与钢管支撑结合的内支撑形式。基坑从上而下共设置七道支撑：
标准段第一道及第五道为混凝土支撑，第二、三道为Φ609mm（t=16mm）钢支撑，其余四、六、七道为Φ800mm（t=16mm）钢支撑；
西端头井第一道及第五道为混凝土支撑，第二道为Φ609mm（t=16mm）钢支撑，其余四道为Φ800mm（t=16mm）钢支撑；
东端头井第一道、第五道及第六道为混凝土支撑，第二道为Φ609mm（t=16mm）钢支撑，其余三道为Φ800mm（t=16mm）钢支撑。
1.2、工程地质情况
场地浅表层为厚1～2m的填土，其下为厚度不等的②、③粉土和粉砂层，②、③粉土和粉砂层以下为④、⑥淤泥质土，⑥层以下直接分布有⑧软塑状的粉质粘土夹粉砂层（⑧层系软土成因）。地层底部基本分布有⑿、⒁砂砾层，⑿、⒁之间大部分区域连续分布，⒁砂砾层以下为⒂粉质粘土及砂砾层，沿线基岩仅少量揭露，风化基岩为（21）蚀变凝灰岩。
本工点附近的地表水主要为场地西侧的湖头陈直河，该河道与钱塘江相通，水位受人工控制，均属钱塘江水系。场地内的地下水类型主要是第四纪松散岩类孔隙水，根据地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征，可划分为孔隙潜水和孔隙承压水两大类。
本场区潜水静止水位一般在埋深0.20～2.30m，相当于85国家高程4.44～5.15m，并随季节性变化。潜水主要分布于浅部的①填土层、②2粉质粘土及③1砂质粉土层中，水量较一般，主要接受大气降水和侧向迳流补给，并以蒸发和以侧向迳流为主要排泄方式。
承压水主要分布于深部的⑿、⒁和⒂砂、砾层中，水量丰富，隔水层为其上覆的淤泥质土和粘性土层，根据实测承压水水头高程-0.88m。
1.3、周边环境情况
地铁5号线滨康路站南侧为在建房建项目，距基坑边约80m，北侧为项目部驻地，其余均为道路或空地，周边条件较好。
车站施工范围内有大量地下管线存在，主要有电力、给水、通讯、燃气、雨水和路灯管道等各种地下管线，围护结构施工前，上述其余管线均已迁改至车站主体结构北侧空地。
2、滨康路站超深主体基坑开挖围护结构变形控制措施
车站主体基坑于2017年12月12日开挖，2018年1月23日～3月2日因春节假期影响暂停施工，3月3日恢复基坑开挖施工，5月10日基坑开挖作业完成。以春节假期暂停施工为界，项目部将主体基坑开挖施工过程划分为两个阶段。第一阶段为2017年12月12日～2018年3月2日，第二阶段为2018年3月3日～5月10日。在第一阶段开挖中，基坑①～⑧轴开挖至第五道混凝土支撑位置，最大开挖深度达16.6m，其余⑧～轴逐级放坡至基坑顶，示意图如图2-1。第二阶段为节后复工施工，将剩余土方工程全部开挖完成。
在第一阶段开挖过程中，因基坑周边软土层深厚及距基坑南侧最近处仅为2m的滨康路主干道大车流量影响，主体车站基坑围护结构水平位移较大。其中变形最大的点位为ZQT2，累计最大变形值为106.71mm，远超报警值40mm。
随着基坑开挖深度加大，基坑坍塌风险也随之加剧。为确保后续土方开挖的安全，项目部通过对第六、七道钢支撑采用自动伺服系统，有效保持钢支撑轴力，遏制基坑围护结构变形。
2.1、开挖过程中采用钢支撑自动伺服系统
钢支撑自动伺服系统由液压动力系统、泵送系统、千斤顶压力补偿装置以及电气控制及监控系统等组成。其中电控与监控系统由多个监控站、操作站和现场控制单元组成，现场控制单元在基坑边排列。在本工程中每个单元分别控制1个泵送系统，每个泵可控制8 根钢支撑。各个工作点通过 CAN总线实现数据的采集以及发送控制命令，工作人员根据通过电气控制与监控系统设定油缸压力，采用分步逐渐加载直至满足工程的需要。
系统主要特点为：
（1）实现了钢支撑轴力自动补偿及轴力位移实时动态监测；
（2）系统采用“机械+液压”双自锁设计，安全更可靠；
（3）智能自动节结构简单紧凑，施工安拆方便快捷；
（4）机、液、电、控均采用快速接头设计，组装方便、灵活；
（5）系统采用有线或无线以太网通信，数据传输快速、稳定、可靠；
（6）在自动节保压工况下，油管及液压站为零压力；
（7）系统提供24h实时远程网络项目数据访问及报警提醒功能。
从上图可以看出，在第一阶段开挖过程中，围护结构累计变形值随着基坑开挖施工的进展，变化率较大；春节停工期间，累计变形值稍有增长，但增长趋势较为平缓；而在第二阶段开挖过程中，随着钢支撑自动伺服系统的运用，使得两道钢支撑上轴力得以保持，从而有效控制了围护结构变形情况，从图2-3折线斜率可以得出该结论。
3、结论
5号线滨康路站因涉及与1号线换乘，主体基坑开挖深度大，临近滨江区主干道之一的滨康路，车流量巨大，一旦发生险情社会影响极其恶劣。项目部通过对第六、七道钢支撑采用自动伺服系统，有效控制了围护结构变形较大的趋势，从后期基坑变形监测数据中可以提现这一点，现滨康路站主体基坑已顺利开挖至底并已完成结构封顶。本工程的案例，充分说明了通过对钢支撑的轴力保持，以及信息化施工控制，可以有效控制了围护结构变形。
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论文作者:陈建 包亮 沈进
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
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