超长地铁深基坑施工风险控制技术 摘 要:结合具体工程实例,介绍了某超长地铁深基坑工程的情况,针对邻近建(构)筑物深基坑工程的主要特点和难点,提出了在设计和施工过程中的环境安全风险的技术控制措施,积累了基坑施工经验。 关键词:地铁,深基坑,施工风险,控制技术 随着地下空间开发的进度加快,各种深基坑安全事故时有见诸媒体,改变了项目的建设进程,同时造成了极大的社会影响。 如何减少或降低深基坑工程施工风险,正确应对深基坑工程施工过程中发生的各种风险事件,也已成为工程建设中相关技术及管理人员的必修课。本文仅对在建超长地铁深基坑项目中遇到的几次风险事件及处理方法予以分析总结。 1工程概况 1.1 场地及支护体系情况 南京河西地区某超长深基坑位于两主干道交叉口,基坑呈南北向布置,所在场地地形较为平坦,工程所处区段地貌形态单一。附近的主要建筑有商务大厦、超市、卖场、居民楼等。路面交通流量较大。基坑采用明挖顺作法施工,主体结构的围护结构选用?Φ1 000 mm的套管咬合桩,桩间距750 mm,桩与桩之间咬合250 mm,桩长平均约为31 m。围护桩在使用期间通过压顶梁(桩顶冠梁)参与抗浮。基坑竖向设4道(两端头部位设置5道,另加一道倒换支撑)钢管内支撑保持稳定,钢支撑为?Φ609×16 mm钢管支撑(第一道壁厚为12 mm)。水平间设置双向拉条,以增强钢支撑平面稳定性,钢管支撑设有两排临时中间支撑柱,临时支撑柱采用钢结构,其下设桩基础。某居民楼位于南京市浦口区,5层,砖混结构,长40.20 m ,宽10.20 m,建筑面积4 000 m2,拟建场地地貌单元为阶地与河漫淮交接地带。 1.2 场地土层物理力学性质指标 本工程场地地形平坦,现地面高程约为6.44 m~8.08 m,原地面高程约为6.00 m,人工堆填土约1.50 m。地貌类型属长江低漫基坑内地层大部分为淤泥质粉土,其特点是自稳性差,渗透困难,扰动后易成流塑状。 场地内地下水主要有潜水、承压水两种类型。勘察期间各钻孔实测稳定水位埋深0.80 m~1.80 m,相应高程介于5.77 m~6.85 m。 2 邻近建(构)筑物深基坑工程的主要特点和难点 1)深基坑工程施工过程中,与周围既有建(构)筑物之间是相互影响的。2)深基坑工程具有较高的事故率,由于深基坑工程施工周期长,常常会受到雨雪天气、周边堆载及动载、地下管线渗漏水等诸多不利条件的影响,安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。其安全性还与深基坑工程的支护结构体系、降水、防水和土方开挖密切相关,在任一环节出现纰漏都可能导致整个工程的失败。3)无法取得既有建(构)筑物的允许剩余变形能力的定量数据,且目前国内对既有建(构)筑物评估机制、评估指标体系和方法并不成熟、不规范,给设计、施工和管理带来很大困难。4)目前国内深基坑工程施工对周边环境影响的预测技术的计算理论、方法还不完善和成熟,信息化施工的预警机制不健全,安全生产制度贯彻的不到位等都给基坑工程施工带来了很大的挑战,因此,施工过程风险控制显得尤为重要。 3 主要风险事件及其控制措施 3.1 风险事件一 本基坑呈南北长条状,基坑围护结构封闭后,先进行南部土方开挖和主体结构施工,然后逐渐向北推进。当南部端头井部位土方开挖完毕,于2006年12月24日21:30浇筑底板时在端头井中间的一根立柱桩周围发生突涌,共涌出泥砂120 m3左右。本次突涌造成南端距基坑约17 m的1幢6层点式居民楼向西倾斜,路面最大下沉量约30 cm,立柱桩最大下沉量为6 cm。 3.1.1 风险分析 突涌发生后,在抢险过程中进行了全面的检查,发现原在南端头井部位正常工作的12口降水井由于土方开挖坡度不合理,导致坑内土体滑移,造成其中8口井连续遭剪切破坏,至2004年12月24日仅有4口井正常作业。 3.1.2 控制措施及效果 突涌采用了以渗漏点为中心,在四周堆码土袋反压封堵,同时迅速抢修部分破坏的降水井,恢复其降水功能,又增补4口降水井,达到13口井同时降水,解除了险情。 3.2 风险事件二 在2007年1月13日下午,土方挖至628号和629号桩间时,开始有一股小涌泉出现,当挖机沿桩边向下再挖除一斗土后,突然发生管涌。本次共涌出泥砂45 m3左右,造成最近的一处路面下沉40 cm左右,
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交通中断3 d。 3.2.1 风险分析 经检查施工记录,628号,629号桩成桩过程中未控制好垂直度,造成咬合桩开叉,但后来又进行了高压旋喷桩处理,旋喷深度达开挖面以下3 m,当时未进行抗管涌验算,仅凭经验而已。现验算如下:
其中,Ks为抗管涌安全系数,本基坑取2.0;ic为坑底土体临界水力梯度; i为坑底土体渗流水力梯度;L为最短渗流线路,13+2×3=19 m;Gs为土粒比重;e为坑底土体天然孔隙比;hw为坑内外水头差。
不满足抗管涌稳定性要求。
显然,本次管涌是咬合桩开叉后加固深度不够造成的。
3.2.2 控制措施及效果
此次管涌也是在渗漏点上堆码砂袋反压,同时在外部迅速进行双液注浆封堵,注浆深度达底板标高以下6 m,两天后成功地完成了堵漏工作。
3.3 风险事件三
在施工过程中,通过现场目测及环境监测发现,位于基坑东南位置,离基坑约20 m远处的鹭鸣苑小区15幢住宅楼局部出现裂缝,且向基坑内侧发生倾斜。
3.3.1 风险分析
综合南京河西地区软土地基基础研究成果可知,该区复合地基建筑主要沉降是由于复合地基下卧层固结或变形(扰动)引起的,而鹭鸣苑15幢住宅楼沉降主要是深搅桩持力层水土流失所致,复合地基处理深度范围内的压缩固结仅为次要因素。
3.3.2 控制措施及效果
根据该建筑物的基础形式,所采取的控制措施的目的就是要减小上部土体的扰动及变形,其中地下水的渗流作用也是不可忽视的问题。考虑基坑开挖的时空效应,加快基坑施工进度,对于控制由基坑变形引起的建筑物不均匀沉降将起到重要作用。在建筑物与基坑围护结构间设置回灌井,也是有效控制既有建筑物不均匀沉降的有效措施。
4 结语
项目风险控制一般由风险识别、风险评价、风险管理几部分组成。风险识别是风险控制的第一步,全面识别准确评价各种风险,有利于提高风险管理的效率。针对每个工程个体的个性特点,深基坑工程将发生的风险事件是不同的。然而,无论这些风险事件在表现形式上如何不同,就其本质而言,在控制措施方面却是有相同之处的。
在工程项目中,对于出现的任何风险事件只要能做到快速反映、及时处理、措施得当,就可以化险为夷。
1)要快速反映,处理果断坚决,尤其对突发紧急的高风险事件。2)操作紧张有序,忙而不乱,加强观察,根据需要及时调整处理方案,必要时启动应急预案。3)迅速组织紧急专题会议,必要时邀请相关专家参与,做到原因分析透彻,针对性处理措施明确可行,并有进一步方案准备。4)确定合理的处理方案,随时做好各种应急准备,以防意外。
参考文献:
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