1、高层建筑深基坑地下室紧临地铁车站的施工变形控制摘 要:从设计、施工组织、监测等方面, 对紧临地铁深基坑的施工采取了变形控制措施 ,保证了工程的安全顺利完成。关键词:高层建筑;地铁;深基坑;地下连续墙;变形控制; 监测引言随着城市建设的快速发展, 大中城市轨道交通项目也纷纷上马,城市中心地铁线路的建设带动了沿线商业、住宅的聚集开发。很多高层商业楼盘紧临或结合地铁车站开发建设,对高层建筑深基坑地下室的施工提出了很高的变形控制要求,我公司所监理的新梅太古城工程就是其中之一。新梅太古城工程位于上海市闸北区,是 1 幢地下 3 层、地上 11 层、总建筑面积约 64 622m2 的商业建筑,采用现浇钢筋
2、混凝土框架- 剪力墙结构。地基基础采用 850 mm 钻孔灌注桩加筏板的基础形式,底板厚1. 5 m,基坑开挖深度为 14. 85 m。该工程场地南侧为拟建地铁 12 号线曲阜路车站,西侧为在建地铁 8 号线曲阜路车站,车站部分设备用房与新梅太古城地下室合建, 同时该基坑将利用 8 号线曲阜路车站东侧部分地下连续墙作为围护结构。新梅太古城基坑总占地面积约 6 368 m2,围护结构总周长 325 m,基本上呈方形。为了能按时交付 8 号线曲阜路车站设备用房,基坑分为东西两坑施工,先施工有地铁车站设备用房的西坑,待西坑浇注完地面层结构后开挖东坑。工程总平面布置图见图 1。由于该工程深基坑地下室紧
3、临地铁 8 号线曲阜路车站开挖施工 ,同时还需利用曲阜路车站东侧部分地下连续墙作为围护结构,因此,对该深基坑地下室施工的变形控制以及对 8 号线车站的附加变形控制和保护是整个工程的重点。1 设计方面采取的措施1. 1 围护结构根据该基坑工程的面积、开挖深度和周边地铁、建筑物及地下管线布置情况,基坑采用明挖顺作法施工方案。根据基坑抗倾覆与抗隆起稳定性、抗管涌稳定性、基坑变形以及造价经济合理的要求,确定基坑围护结构采用地下连续墙,此围护地下墙同时作为永久结构的地下室外墙。1. 1. 1 基坑围护结构的布置在西坑开封路及曲阜路侧, 采用 800 mm 厚地下连续墙、深度为 30 m(基坑开挖深度 1
4、4. 85 m),墙趾位于第12 层灰色粉质黏土层中。在北侧靠近地铁 8 号线区间隧道边的地下墙两侧,采用 650 450 mm 三轴搅拌桩加固糟壁 ,在基坑开挖时还能增强止水效果 ,保护地铁区间隧道的安全。局部深坑边地下连续墙深度加深至 34 m。地铁 8 号线曲阜路站侧利用该站东侧已建的部分地下连续墙,地铁端头井墙厚 800 mm、墙深 34 m,地铁标准段墙厚 600 mm、墙深 29 m,墙趾分别位于第3 层灰色粉质黏土夹黏质粉土层中及第12 层灰色粉质黏土层中。西坑南侧由于地下墙边为地铁出入口,竖向跨度较大,应主体设计单位的要求,西坑南侧地下墙做成 T 形槽以增加侧向刚度。东坑开封路
5、、文安路及曲阜路侧,采用 800mm 厚地下连续墙、深度为 30 m(基坑开挖深度 14. 85 m),墙趾位于第12 层灰色粉质黏土层中。局部深坑边地下连续墙深度加深至 34 m。东西坑间采用 800 mm 厚地下连续墙作为中隔墙,考虑因凿除的需要中隔墙两边垫层厚度加厚 1 m,因此,中隔墙深度为 33m,墙趾位于第3 层灰色粉质黏土夹黏质粉土层中。该基坑须在地铁 12 号线曲阜路站施工前完成地面层以下结构工程,同时还要满足 8 号线曲阜路站设备用房完工节点的要求。1. 1. 2 支撑体系及立柱基坑支撑体系采用竖向 3 道钢筋混凝土支撑 ,由于西坑呈长条形,支撑形式采用沿长边对撑、角部斜撑边
6、布置;东坑大体呈方形,支撑形式采用中间对撑、角部斜撑布置,受力明确、整体性好 ,钢筋混凝土支撑抗压强度高、变形小、刚度大,对控制基坑侧向变形、保护周边地铁、建筑、管线及围护结构的整体稳定具有重要作用。基坑中部的对撑区域可加强为施工栈桥,结合 4 块较大的出土空间方便施工挖土及向外运输,以提高施工效率,同时也可降低施工造价。钢筋混凝土支撑的具体布置情况如下:第 1 道支撑中心标高为-2. 25 m,主撑截面为 800mm800mm,大主撑截面为 1 000mm800mm,连梁截面 600mm600mm,顶圈梁截面 1 000 mm900mm(曲阜路站侧地下墙顶圈梁截面为 1 000mm1 000
7、 mm)。第 2 道支撑中心标高为-7. 75 m,主撑截面为 900mm900mm,大主撑截面为 1 000mm900mm,连梁截面 700mm700mm,围檀截面为 1 200 mm1 000 mm。第 3 道支撑中心标高为-11. 65 m,主撑截面为 900mm900mm,大主撑截面为 1 000mm900mm,连梁截面 700mm700mm,围檀截面为 1 200 mm1 000 mm。为控制基坑变形, 保护周边设施, 垫层作为底撑用,垫层厚度为 300mm,采用 C 30 早强混凝土浇注。支撑立柱采用 4L140 mm14 mm 型钢格构柱加 850 mm 钻孔灌注桩,柱截面尺寸为
8、 508 mm508 mm,插入钻孔桩 3m,间距一般12m。支撑立柱桩设计时结合主体结构工程桩,桩位布置尽量利用工程桩作为立柱桩,以节省围护工程费用,降低工程造价。1. 1. 3 抗内土体加固该工程西侧紧邻地铁 8 号线曲阜路站 ,为控制车站的侧向变形,在西坑坑底以下 5 m 范围内进行高压旋喷满堂加固,同时沿曲阜路站一侧在第 2 道支撑底至坑底范围内进行高压旋喷抽条加固,宽度为 4 m,长度为10 m,间距为 4 m,以有效地控制结构变形和土体扰动,保护 8 号线曲阜路站的安全。为控制东坑基坑围护结构侧向变形,同时考虑到围护边较长, 因此, 沿坑边进行坑底以下 4m 范围高压旋喷裙边加固,
9、宽度为 6 m。在电梯基坑和集水坑等局部深坑处,采用高压旋喷加固。高压旋喷加固后, 固体的 28 d 无侧限抗压强度必须1. 2MPa。1. 2 地下室底板结构连接的处理由于东西坑间采用地下连续墙作为中隔墙,东西坑底板的连接至关重要,既要考虑西坑施工变形控制的有效性,又要兼顾新梅太古城地下室的整体性。节点图设计如图 2 所示。2 施工技术方面采取的措施(1)在新梅太古城地下墙与地铁 8 号线地下墙连接处, 因原地铁 8 号线地下墙未留接口及地下墙鼓包680 mm 而使该接口未闭合,对该连接处采取钻孔灌注桩结合高压旋喷桩加固处理,以起到抑制地下墙侧向变形和接缝渗漏水的作用。(2)经与业主商定,地
10、下室底板下垫层混凝土强度等级提高至 C 35 并掺加早强剂,设置单层双向 12 250 mm 钢筋代替支撑,以减少基坑土体变形, 并且便于第 3 道支撑提早拆除,争取工程进度。(3)由于地下室外墙为二墙合一做法,且东坑开挖时西坑主体结构已完成,考虑到东坑支撑受力及外墙节点处理,特对西坑支撑进行适当调整( 见图 3)。(4)为解决东坑地下室结构梁板施工时换撑对西坑已建好的结构的影响,并有利于围护中隔墙的拆除,经与设计院沟通,地下 12 层横穿中隔墙的梁在西坑施工时,在合适位置梁钢筋预留钢筋连接器,在东坑梁板混凝土浇注时一起浇注,相连的楼板不浇注。3 施工组织方面采取的措施在新梅太古城深基坑地下室
11、施工时,结合现场的实际情况, 主要采取了以下几项措施, 确保了对基坑变形的控制。(1)严格按围护设计要求对坑内土体进行加固。(2)该工程基坑内的土层属饱和软土,含水量高,良好的降水措施有利于土方开挖,也有利于控制基坑的变形。基坑土方开挖前,采用真空深井泵结合轻型井点降水, 真空深井泵每 150200 m2 左右设一眼井, 待底板浇注完毕且达到设计强度后拆除;轻型井点每层土体按需布置。(3)增加土方开挖设备及运输车辆,提供临时堆土场,采用二次驳运, 24 h 不间断地由基坑北面向南面挖土;在支撑混凝土中掺加早强剂;按满足基坑土方开挖的“时空效应”原理, 增加劳动力,加快混凝土支撑的施工进度,严格
12、实行分块限时开挖,满足开挖及支撑的要求。(4)在西坑最后一层土方开挖时,设计要求分 4 块依次进行,并且底板也分 4 块施工。考虑到施工组织时准备增加挖土设备和施工人员,而且基坑狭长, 经与各方协商,采取一次挖土到位、底板整体施工。(5)基坑开挖委托第三方检测机构实施全过程的信息化施工监测,严格监控邻近地铁和重要管线侧围护结构的变形情况和渗漏情况,如发现围护结构变形超过控制值, 及时采取控制基坑变形的措施。(6)支撑拆除时,采取分段割断吊出基坑外由人工破碎,以加快地下室结构的施工进度,减少基坑变形。4 施工效果分析根据设计和规范的规定, 该地下室基坑施工的主要监测项目及报警警戒值见表 1。西坑
13、基坑土方于 2006 年 10 月 12 日开挖, 11 月 7 日最后一层开挖 , 11 月 19 日基坑土方开挖全部完成, 11 月 30 西坑底板混凝土浇注结束。西坑基坑 2006 年 11 月 9 日的施工监测报表显示 ,墙体测斜数据的 7 个监测点中有两个点超过报警值,最大值分别为 21. 96mm 和 21. 40mm。施工、监理单位接到通知后立即启动应急预案,基坑周边禁止重物堆载,挖出的土方及时清运,加快支撑的施工进度,在混凝土中掺加早强剂,同时加强施工监测,严格信息化施工管理。在各单位的密切配合下,西坑底板于 11 月 30 日顺利浇注完毕。西坑基坑 12 月 3 日的施工监测数据见表 2。表 2 的数据表明 ,该工程西坑基坑的施工变形控制基本在合理的范围内。东坑基坑施工于 2007 年 3 月 1 日土方开挖,6 月 28 日底板混凝土浇注完成, 基坑变形均在可控范围内,对周边环境的影响有限。
