地铁深基坑施工监理关键点的监控措施.doc

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地铁深基坑施工监理关键点的监控措施
作者:陈越 来源:长沙卓越工程监理有限公司 日期：2012-11-14
    机构：上海三维工程建设咨询有限公司
    关键词：地铁深基坑；关键影响因素；控制措施
    摘要：通过对轨道交通7号线场中路站深基坑施工的阐述，重点分析影响深基坑关键点施工的各项因素，并有针对性地进行质量监控，对于地铁车站工程的顺利、安全地完成施工监理任务具有重要借鉴意义。
    近年来随着我国地铁建设的发展，越来越多的城市修建地铁。而地铁深基坑工程具有开挖难度大、工期长、费用高及对周围环境的影响大等问题，它已经成为城市建设中一个巫待攻克的难题，其中的深基坑施工问题成为诸多问题的重中之重。因此地铁基坑工程施工的好坏，直接影响到基坑工程的造价和安全，同时，保护邻近建筑(或管道)的安全并保证其正常使用具有重大的经济效益和社会效益。
    1 工程概况上海轨道交通7号线场中路站(不包括车站南端头井)，位于宝山区沪太路与场中路交界处，车站主体结构沿沪太路布置。基坑全长152m，基坑总面积犯00耐，标准段宽18.4m，端头井宽22.4m站中心顶板覆土1.46m。车站围护结构端头井为800~厚地下连续墙，标准段为6001mm厚地下连续墙。全部为内衬结构。标准段基坑开挖深度13.98m，端头井基坑开挖深度10.625m。基坑施工采用明挖法，场中路站地基土分布有以下特点：
    (l) 浅部无粉性土(②3层)分布，第②1层褐黄色一灰黄色粉质勃土，下为第③层淤泥质粉质豁土和第④层淤泥质勃土，其中第③层夹较多薄层粉性土。
    (2) 场地北侧受古河道切割影响，第⑥层、第⑦1-1层缺失，分布有第⑤1层豁性土。场地南侧为正常分布区，第④层直接与第⑥层暗绿色粉质乳土相连，第⑥层硬土层层顶埋深一般在17-18.4m，厚度约1.4-4.0m；第⑦1-1层层顶埋深一般在20-21m之间。
    2 施工条件分析我们监理组首先熟悉地质勘察报告、设计图纸内容，详细审核了施工总承包单位的施工组织设计、专项施工方案，认真研究了市建委科技委专家们对深基坑开挖专项方案的技术评审意见，通过召开监理内部会议、邀请公司内有关专家在关键技术上进行把关，并依据相关的规范标准，针对性地制定了详细的监理规划和实施细则，着重对以下几个方面进行分析。
    2.1 水文地质场中路站北端头井有暗洪存在，其洪底深度为4.Om，此处需予特别关注。本拟建场地存在第⑦1一1层承压水，水头埋深为4.08m。对于坑底开挖面以下至承压水含水层顶板间覆盖土的自重压力Pcz与承压水压力P卿比值<1.05，故需考虑承压含水层突涌问题。③t层为粉(砂)性土在一定水头动水压力作用下产生流砂、管涌现象，应采取一定预防措施。本工程基坑开挖深度较大且坑底置于④层软弱勃性土中，坑底土体会有一定的回弹，应注意土体回弹对基坑支护结构、周围邻近已有建筑物、地下管线等产生的不利影响。
    2.2 工程地理位置与周围环境
    (1) 根据现场调研情况，拟建车站邻近有部分建(构)筑物。场中路北端头井西侧有5栋5层居民楼砖混结构，距基坑最小距离为25m。北端头井北侧是1栋1层的粮库，距基坑17m，车站东侧距基坑25m为高架桥。
    (2) 周边市政管线主要有：10kV高空线距基坑主体最小距离为5.8m，距1号出入口工作井3.5m；小1800上水管距基坑主体最小距离为8.5m，距1号出入口工作井6.5m；上话36孔距基坑主体最小距离为1.7m，拟排到距1号出入口工作井2.5m；中墓理替找塑9手第些丝签里趣{质量安全和节能环保上水管拟排到距1号出入口工作井5m。还有其他不明管线。
    2.3 深基坑施工潜在的风险和不确定因素
    (l) ③t层为粉(砂)性土在一定水头动水压力作用下产生流砂、管涌现象，基坑开挖时降水不良或纵坡过陡易滑坡。必须高度重视纵坡稳定问题。
    (2) 车站北侧受古河道切割影响，第⑥层、第⑦1-1层缺失，分布有第⑤1层粉质勃性土，地质条件特殊，基坑降水要重点考虑。
    (3) 车站东侧距基坑8.5m有1.8m的上水管。施工前必须对搬迁的地下管线和原来的地下管线的保护作妥善处置。
    (4) 根据勘查，在场中路存在暗洪，有可能在开挖施工中基坑出现突涌，危害地下管线和地面建筑，据此要考虑对过深地下管线的处理。
    (5) 连续墙进入⑤1-1和⑦1一1层，连续墙成槽主要通过粉土、粉砂及软土地层，这些地层较松散、透水性强，易造成槽壁坍塌。
    3 关键点要素控制针对上述分析的情况，我们监理组着重对以下几个关键点进行监控。
    3.1 控制基坑变形以及周围管线、建(构)筑物沉降
    3.1.1 严格要求按确定的时空效应参数组织施工根据机械设备施工生产能力和场地作业条件，选择适宜的机械设备配套施工。基坑土方开挖遵循时空效应原理分层、分段、分块开挖，纵向放坡，快挖快撑，先撑后挖，及时加设预应力。
    3.1.2 作好开挖后的矛畔跟踪注浆工作以控制周围环境为目的的补偿跟踪注浆，在基坑重点部位，如靠近重要建筑物、重要管线部位和城市道路附近施工段进行设置。根据上海软土地质条件下深基坑工程施工经验，在开挖深度范围内，第三四层钢支撑开挖后引起的围护结构变形较大，因此相应部位各分层在土方开挖前，随着土方分层开挖的推进，在距围护结构外侧1-1.5m之间，对应于需要控制变形的重点部位，打设注浆孔，内排注浆孔打设深度至第三层钢支撑中心标高面以下2m，外排注浆孔打设深度至第四层钢支撑中心标高面以下2m(如图1、2所示)。当完成第三层相应小段土方开挖、支撑架设完成且预应力施加完毕后，根据监测数据的分析，在需要时进行内侧孔扰动深度的注浆，补偿因第三层土方开挖变形而引起的围护结构背侧土体裂隙，限制土体变形速度；当第四层相应小段土方开挖完成后，按照同样的施工程序，进行外排孔注浆，并控制好补偿跟踪注浆压力。
    3.1.3 加强监控测量和信息反馈在施工中，考察和审核有资质的专业勘测单位，选定后及时进行第三方工程监测工作(即基坑监测、周围环境监测)。确保大、深基坑开挖的安全和地面、各类地下管线及邻近建(构)筑物的安全。
    3.2 督促各方协调管线搬迁，采取道路翻交措施
    3.3 基坑降水场中路站北端头井、标准段、1号出入口在基坑开挖至设计标高时，下部第⑦层承压水的顶托力大于上覆土压力，即基坑底板是不安全的，需采取减压降水措施。
    3.4 暗洪和深管线的处理与地下连续墙稳定根据地质资料表明，场中路站中有影响地下连续墙成槽稳定的砂质粉土，在北侧有暗洪存在。对暗洪处理的原则为：当暗洪深度小于3m时，采用开挖换土法进行处理；当暗洪深度大于3m时，采用开挖施工深导墙方法进行处理(见图3所示)。
    3.5 提高地下墙防水质量措施地下墙防水质量不仅关系到基坑稳定和安全，也关系到使用阶段车站的防水效果和使用功能，施工中应采取以下方法，提高地下墙防水效果和使用功能。
    3.5.1 地下墙二次清孔的工艺
    (2) 采用针对性的措施降低③层淤泥质粉质勃土为减少地下墙垂直位移，从保证清孔效果入手，中的水，防止边坡失稳。采用二次清孔工艺，即在钢筋入槽、浇注混凝土前再清一次孔，方法与第一次清孔类似，钢笼就位、导管放好后，使用Dg 100空气升液器。由起重机悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气，以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土渣淤泥。
    3.5.2 地下墙与SMW围护的结合部处理措施施工时在接口端设置锁口管，地下墙施工完毕后拔出、回填，将出入口SMW围护的第一根桩成桩方向转90。，即可在锁口管位置成桩。这样就可保证与地下墙紧密连接，根据实际需要，要求施工单位在相接处采取旋喷止水措施，即可有效防止接缝处的渗漏(见图4)。图4地下墙和附属结构的连接
    3.6 保证基坑边坡稳定的监控措施地铁车站属于典型的长条形基坑，在开挖过程中保证纵向土坡稳定至关重要，尤其是雨季施工，更会因排水不畅、坡脚扰动造成滑坡事故。因此我们建议采取以下防治措施： 
    (l) 基坑开挖前采用条分法计算土坡稳定性，慎重确定放坡坡度。经计算，在无超载和渗流的情况下，此基坑安全放坡比为1：2 .5，包括平台的总坡比为l：3。
    (3) 暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料布，同时在坡脚设置大功率的水泵抽水，防止坡脚浸水。
    (4) 在工期允许的情况下尽量采用少开工作面。
    (5) 坡顶严禁堆载，坡顶不允许设便道。
    (6) 坑内注浆孔必须采用水泥浆填满，不得留空洞使地下水渗入。
    3.7 保证支撑体系稳定监控措施为保证基坑支撑体系稳定，充分尊重和采纳建委科技委专家们关于钢支撑的平面位置和竖向布置调整和优化的建议，减少竖向支撑的道数和间距，有利于土方机械开挖和施工安全。本工程在端头井位置第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，其它部分采用小609钢管支撑。场中路站主要采取了以下措施分别对这三个因素实施控制：

    (l) 设置稳定可靠的支撑桩。支撑立柱深度达到设计要求，确保打入⑧1一1砧土层，这样不仅可以减少立柱桩沉降带来的支撑挠曲，还可以减少基坑回弹带来的立柱桩隆起。
    (2) 立柱桩与支撑连接点充分考虑立柱桩和地下墙之间的差异沉降，设置为可调节点，并设置连通水平管测量，派专人随时观察、调节。
    (3) 由于钢支撑的构造问题，对其活络端头的伸出长度提出要求，既不过长也不过短，并不得>300~。<300~必须在端头两侧焊接30a槽钢加固杆(预应力施加完毕后焊接)。如果发现>300~，应重新架设并在支撑中间加短中间管(200mm长)。
    (4) 必须保证支撑和围护结构接触面与支撑轴线垂直。
    3.8 基坑开挖
    (l) 基坑分段开挖、分层、分单元实施，基坑分段以设计分段为准，每段开挖完成后立即浇筑素混凝土垫层和底板，分层开挖高度以设计支撑顶部为基础，标准段开挖以6m宽为1单元。每一单元在sh内开挖完成，此后6h内施加完支撑预应力。
    (2) 预留土堤护壁：在有保护对象的一侧基坑应预留土堤护壁，场中路重点保护的是基坑西侧的上水等管线，因此基坑在西侧留土堤护壁。
    (3) 基坑开挖的设备保证：本基坑开挖分段、分层、分单元实施，因此对施工单位的设备配置要求高。本工程采用小型液压挖掘机在基坑内挖掘，水平驳运，履带吊在基坑中部取土，垂直运输。这对时空效应十分有利。
    (4) 支撑安装与施加预应力：以6m为单元开挖后，对应的2根支撑应立即安装，并同时施加预应力，自开始开挖至支撑安装完毕的时间应控制在12h内，作业安排夜间8：00开始挖土，至次日凌晨4：00挖土结束，8：00前应施加预应力完毕。
    3.9 连续墙进入粉砂层的施工质量控制措施
    (l) 控制泥浆指标，确保泥浆质量。从控制泥浆的物理力学指标来保证槽段土体的稳定，成槽时，选用勤度大，失水量小，形成护壁泥薄而韧性强的优质泥浆，确保槽段在成槽机械反复上下运动过程中土壁稳定。
    (2) 必要时可部分或全部降低地下水位。由于该土层水的渗透系数较大在动水作用下容易发生蠕变或塌方，单纯采用泥浆较难完全满足槽壁稳定要求，因此，在连续墙施工前采取井点降水技术措施。通过降水，一方面抬高了泥浆液面和地下水头的压力差，增加了槽段的稳定；另一方面能固结粉砂土，保证该层土在成槽中的稳定。
    3.10 施工监测场中路站设计基坑保护等级为二级。本次监测可分为环境监测和车站基坑工程主体监测。重点检查监测单位提供计量部门颁发的质量合格证书、规格、稳定性、可靠度。工程结束时，监理应督促监测单位撰写完整的监测报告，报告应包括监测项目、监测值全过程的演变情况、监测期相应的工况、监测最终结果及评述。考虑时空效应，并控制监测值的变化速率。
    4 结束语轨道交通7号线场中路站工程，经过三年的建设即将完工，施工中未发生重大质量安全事故。尤其是本工程的深基坑施工，监理组通过对上述一些关键点的有针对性地分析和实施有效的控制，在参建各方的共同努力下，工程建设多次在质量安全大检查中受到业主与有关部门的表扬和肯定。因此，地铁车站深基坑施工中监理要突出重点，详细对关键点进行合理的预估分析，并根据分析结果，制定和采取针对性的监理措施，充分掌握地铁车站深基坑施工监理特点，实施动态监控，才能确保工程质量目标顺利实现。
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