摘要：以上海某轨道交通车站为例，分析了软土地基地区超深基坑工程的特点和难点。
关键词：地铁；深基坑；地下连续墙；自动应力补偿；变形
近年来，随着轨道交通工程的迅速发展，越来越多的站承担着联合开发业务。因此，轨道交通建设主要选择在多中心的城市商业圈，建立两行或更多行转运站。在对车站本身有着更高的使用需求的背景下，促使车站向更深的地下空间开发。它不仅增加了车站本身的建设难度，而且由于商业区建筑的密度，也增加了周边建筑的保护难度。因此，迫切需要建立一套深基坑微扰动的安全防护系统。
一、地铁工程中超深基坑处理技术
对于软土区域，在地铁站可以使用两种类型的超深基坑变形控制。
（1）加固式变形控制。在强化变形控制技术中，有四种具体的方法：①高压旋喷加固。高压旋喷加固先是逐步提高地下水泥，并通过旋转喷射加固浆液。②水泥浆液加固。浆料加固方法的主要目的是将气动压力或泥浆注入土壤孔隙，并通过注入水泥泥浆获得加固效果，从而避免泄漏和塌方。③插筋补强。在处理建设基本的这个斜坡、加强可以开展建立抛锚与阻力，例如，应用锚杆或锚索，促使土壤的共同作用提高基坑的稳定性。④搅拌水泥预加固。该方法主要包括使用水泥搅拌柱，通过几根水泥搅拌柱形成网格加固结构，改善土体原状土壤，提高土体的稳定性。
（2）支挡式变形控制。在地铁车站当中，支挡式的加固方式一般有两种。首先是桩排支挡结构。桩排支挡方式是根据支挡形式进行划分，例如，双排桩、稀疏桩排、连续桩排、组合式的桩排为主。对于一些地下水位比较高的软土地区而言，可以在施工中应用水泥组合的方式进行支挡加固。其次是地下连续墙的支挡方式。在当前的施工当中地下连续墙的应用较为普遍，其不仅具备较强的防渗透效果，同时在性能与抗弯刚度等方面也有一定的价值，施工过程对于周边建筑、道路的影响较小，在软土地区的应用中可以作为主体结构进行支挡，并结合桩排的支挡方式，从而确保支挡的整体效果。
二、工程概况
上海某轨道交通车站位于淮海路商务区。地下1-3层是开发层，4层是大厅级，5层是设备层，6层是平台层。车站南端的井口深度为33.275米，北端的井口深度为32.973米，井口深度为31423米。这个车站的基本保护水平，一级。围护墙体最大水平位移小于或等于0.1%H（基坑掘进深度H）。围堵墙的最大水平位移不应超过0.3%H，建筑物的差值（S/L）应小于1/500，最大偏差应小于20毫米。
三、阻断承压水的超深地下连续墙施工技术
由于本工程开挖深度深，若采用常规方案则降水井数量较多，降水周期长，不利于降水与挖掘的工序衔接。软土地区，土层中含水量丰富，车站部分主体位于土层中，正常的地连墙深度不能截断承压水层，需要降水量大，可能导致基坑和周围变形大。调整前后的降水井布置如图1所示，降水井数量如表1所示。改变原有设计，加深地下连续墙，切断7层承压水，在坑外设置降水维修区。在调整后，地下墙的深度达到了71m，在国家铁路运输项目中没有先例。
考虑到地下连续墙的深度和周边环境情况，地连墙质量不能有丝毫的疏忽。在对地连墙施工方案进行充分论证后，为了保证施工质量，减少可能对未来基坑开挖和周围环境的影响，采取了以下措施控制地连墙质量。
（1）采用MEH80150型真砂槽机和BAUER BC40型铣槽机。第一阶段槽段采用抓握与铣削相结合的工艺形成，既能保证施工效率，又能保证槽的垂直度要求。此外，由于铣床施工不需要反复上下直走以扰动土壤，而是一次铣削槽至槽底，减少对周围变形的影响。槽完成后，在混凝土下料之前，一个特殊的联合使用刷反复擦洗之前的接口槽部分去除泥土和沙子，确保地下连续墙接头不存在夹渣夹泥情况，减少由于墙缝、墙体渗漏影响基坑的变形。（2）合理安排机械设备、材料堆放，加强施工工艺管理。由于汽车起重机、槽铣床、400t大型机械设备等施工需要在导墙边作业，将导墙形成“]["形，并设置加强筋。停止施工时，导墙附近禁止停放大型机械设备，避免对导墙造成额外的应力，并减少振动。成槽泥浆采用优质泥浆钠基膨润土配制而成，并注意成罐内液位，严格控制泥浆液位下降，做好及时填充料浆准备，以防发生塌孔。在周边建筑物较近时，要特别注重泥浆指标控制，泥浆密度在规定的条件下允许增大，槽壁的稳定性增强，减少塌陷，避免造成周围环境的变形。（3）钢筋笼采用分段吊装。采用1台400吨履带起重机和1台320吨履带起重机共同吊起钢架。由于钢筋笼较重，钢筋笼必须采用足够强度的桁架筋制作，焊接接缝质量必须保证。由于钢笼太长，采用分段吊装，钢筋笼的两段之间采用焊接连接。（4）混凝土浇筑控制。增加混凝土质量管理措施，因为本车站位于城市核心区域，故考虑适当增加混凝土凝固时间，保证浇筑混凝土的实体质量。其中要重点检查导管的提升和混凝土凝固的开始之间的时间间隔，以防止导管在开始初凝后在混凝土停留时间太长，很难取出浇筑导管，从而影响浇筑质量。
四、超深基坑采取的自动控制变形技术
（1）分层精细，提升开挖效益。在基坑开挖过程中，车站水平位移是最容易出现的问题，也是最大的风险点。同时，车站基坑开挖必须严格按照时空效应的基本理论分层、分段进行，开挖时应提供适当的支护。土方工程的开挖应当分小段进行，开挖和支护应按照平面上2~3个支撑为1段的原则进行。截面的每道支撑应为一层。在开挖施工中，施工每条工序必须快速、准确、稳定。在正式开挖前，必须考虑各种因素的影响，提前完成规划工作。例如，降水井的位置安排和施工过程中保护好，形成应急处理措施，当周围的变形超过设计允许范围，及时组织各方召开预警分析会，形成应急处理措施，以减少开挖过程中的负面因素的影响。达到规定深度后，需准确控制施工，减少重复劳动的投入。支护竖井应按间距设置，以提高稳定变形后的开挖效率，减少基坑暴露时间。根据理论计算每一层开挖土体对周围变形的理论资料，分解成每一土方作为基坑开挖的具体控制标准。此外，本工程将钢支撑自动应力补偿系统应用于深基坑的施工中，采用DCS系统检测钢支撑的轴向力。根据设计应力值自动增加或减少轴向力的系统应力，以保证整个工程的施工安全。刚性支架轴力补偿方法主要由钢围檩、钢支撑平台和千斤顶三部分组成，可在不同支撑轴力的情况下实现自动检测和补偿。应力补偿系统的建立在钢支撑部分安装完毕后，采用预应力加轴力的方式进行施工。同时，在整个维护系统安全完成后，自动应力补偿系统可以按照设计要求自动确定初始应力。
（2）通过信息技术提高变形控制的效率。地铁基坑变形控制技术在实际施工中具有复杂、特殊和环境保护的特点，同时引入先进的自动化检测技术方法的实施允许在适当的时间、深度和连续的检测数据，为决策服务提供有效的决策数据。计算机技术的发展以及控制仪器性能的不断提高，为施工过程安全检测提供了许多自动化的技术支持，并为工程的安全、准确的施工提供了大量的帮助。例如，在自动化的技术支助下，通过建立连接到目标网络的传感器，对基坑边缘泄漏变形形成有效的控制，降低了基坑的变形程度，大大降低了工程安全事故的可能性，有助于及时纠正施工和控制问题，同时也会降低经济成本。
本文简单介绍了软土地区地铁车站深基坑变形控制技术，主要论述了地连墙的铣削过程的联合应用成槽、针对分区承压水的地连墙调整、自动应力补偿在垂直和水平刚性梁轴向力的应用对基坑开挖的安全防护等强化措施。这些变形控制技术可以显著优化深基坑的安全保护效果，有效地预防和控制基坑变形以及可能造成的周围建筑物的位移变形，保障基坑整体安全，具有显著的社会效益和经济效益，值得推广应用。
参考文献：
［1］郑旭意．不同围护结构变形模式对坑外深层土体位移场影响的对比分析［J］．岩土工程学报，2014（2）：273-285．
［2］王建卫．上海地区深基坑工程中地下连续墙的变形性状［J］．土木工程学报，2014，41（8）：81-86．
论文作者:明岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：基坑论文; 车站论文; 应力论文; 地下论文; 泥浆论文; 深度论文; 深基坑论文; 《基层建设》2019年第5期论文;