超長地鐵深基坑施工風險控制技術 摘 要:結合具體工程實例,介紹了某超長地鐵深基坑工程的情況,針對鄰近建(構)筑物深基坑工程的主要特點和難點,提出了在設計和施工過程中的環境安全風險的技術控制措施,積累了基坑施工經驗。 關鍵詞:地鐵,深基坑,施工風險,控制技術 隨著地下空間開發的進度加快,各種深基坑安全事故時有見諸媒體,改變了項目的建設進程,同時造成了極大的社會影響。 如何減少或降低深基坑工程施工風險,正確應對深基坑工程施工過程中發生的各種風險事件,也已成為工程建設中相關技術及管理人員的必修課。本文僅對在建超長地鐵深基坑項目中遇到的幾次風險事件及處理方法予以分析總結。 1工程概況 1.1 場地及支護體系情況 南京河西地區某超長深基坑位于兩主干道交叉口,基坑呈南北向布置,所在場地地形較為平坦,工程所處區段地貌形態單一。附近的主要建筑有商務大廈、超市、賣場、居民樓等。路面交通流量較大。基坑采用明挖順作法施工,主體結構的圍護結構選用?Φ1 000 mm的套管咬合樁,樁間距750 mm,樁與樁之間咬合250 mm,樁長平均約為31 m。圍護樁在使用期間通過壓頂梁(樁頂冠梁)參與抗浮?；迂Q向設4道(兩端頭部位設置5道,另加一道倒換支撐)鋼管內支撐保持穩定,鋼支撐為?Φ609×16 mm鋼管支撐(第一道壁厚為12 mm)。水平間設置雙向拉條,以增強鋼支撐平面穩定性,鋼管支撐設有兩排臨時中間支撐柱,臨時支撐柱采用鋼結構,其下設樁基礎。某居民樓位于南京市浦口區,5層,磚混結構,長40.20 m ,寬10.20 m,建筑面積4 000 m2,擬建場地地貌單元為階地與河漫淮交接地帶。 1.2 場地土層物理力學性質指標 本工程場地地形平坦,現地面高程約為6.44 m~8.08 m,原地面高程約為6.00 m,人工堆填土約1.50 m。地貌類型屬長江低漫基坑內地層大部分為淤泥質粉土,其特點是自穩性差,滲透困難,擾動后易成流塑狀。 場地內地下水主要有潛水、承壓水兩種類型?？辈炱陂g各鉆孔實測穩定水位埋深0.80 m~1.80 m,相應高程介于5.77 m~6.85 m。 2 鄰近建(構)筑物深基坑工程的主要特點和難點 1)深基坑工程施工過程中,與周圍既有建(構)筑物之間是相互影響的。2)深基坑工程具有較高的事故率,由于深基坑工程施工周期長,常常會受到雨雪天氣、周邊堆載及動載、地下管線滲漏水等諸多不利條件的影響,安全度的隨機性較大,事故的發生往往具有突發性。其安全性還與深基坑工程的支護結構體系、降水、防水和土方開挖密切相關,在任一環節出現紕漏都可能導致整個工程的失敗。3)無法取得既有建(構)筑物的允許剩余變形能力的定量數據,且目前國內對既有建(構)筑物評估機制、評估指標體系和方法并不成熟、不規范,給設計、施工和管理帶來很大困難。4)目前國內深基坑工程施工對周邊環境影響的預測技術的計算理論、方法還不完善和成熟,信息化施工的預警機制不健全,安全生產制度貫徹的不到位等都給基坑工程施工帶來了很大的挑戰,因此,施工過程風險控制顯得尤為重要。 3 主要風險事件及其控制措施 3.1 風險事件一 本基坑呈南北長條狀,基坑圍護結構封閉后,先進行南部土方開挖和主體結構施工,然后逐漸向北推進。當南部端頭井部位土方開挖完畢,于2006年12月24日21:30澆筑底板時在端頭井中間的一根立柱樁周圍發生突涌,共涌出泥砂120 m3左右。本次突涌造成南端距基坑約17 m的1幢6層點式居民樓向西傾斜,路面最大下沉量約30 cm,立柱樁最大下沉量為6 cm。 3.1.1 風險分析 突涌發生后,在搶險過程中進行了全面的檢查,發現原在南端頭井部位正常工作的12口降水井由于土方開挖坡度不合理,導致坑內土體滑移,造成其中8口井連續遭剪切破壞,至2004年12月24日僅有4口井正常作業。 3.1.2 控制措施及效果 突涌采用了以滲漏點為中心,在四周堆碼土袋反壓封堵,同時迅速搶修部分破壞的降水井,恢復其降水功能,又增補4口降水井,達到13口井同時降水,解除了險情。 3.2 風險事件二 在2007年1月13日下午,土方挖至628號和629號樁間時,開始有一股小涌泉出現,當挖機沿樁邊向下再挖除一斗土后,突然發生管涌。本次共涌出泥砂45 m3左右,造成最近的一處路面下沉40 cm左右,
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交通中斷3 d。 3.2.1 風險分析 經檢查施工記錄,628號,629號樁成樁過程中未控制好垂直度,造成咬合樁開叉,但后來又進行了高壓旋噴樁處理,旋噴深度達開挖面以下3 m,當時未進行抗管涌驗算,僅憑經驗而已。現驗算如下:
其中,Ks為抗管涌安全系數,本基坑取2.0;ic為坑底土體臨界水力梯度; i為坑底土體滲流水力梯度;L為最短滲流線路,13+2×3=19 m;Gs為土粒比重;e為坑底土體天然孔隙比;hw為坑內外水頭差。
不滿足抗管涌穩定性要求。
顯然,本次管涌是咬合樁開叉后加固深度不夠造成的。
3.2.2 控制措施及效果
此次管涌也是在滲漏點上堆碼砂袋反壓,同時在外部迅速進行雙液注漿封堵,注漿深度達底板標高以下6 m,兩天后成功地完成了堵漏工作。
3.3 風險事件三
在施工過程中,通過現場目測及環境監測發現,位于基坑東南位置,離基坑約20 m遠處的鷺鳴苑小區15幢住宅樓局部出現裂縫,且向基坑內側發生傾斜。
3.3.1 風險分析
綜合南京河西地區軟土地基基礎研究成果可知,該區復合地基建筑主要沉降是由于復合地基下臥層固結或變形(擾動)引起的,而鷺鳴苑15幢住宅樓沉降主要是深攪樁持力層水土流失所致,復合地基處理深度范圍內的壓縮固結僅為次要因素。
3.3.2 控制措施及效果
根據該建筑物的基礎形式,所采取的控制措施的目的就是要減小上部土體的擾動及變形,其中地下水的滲流作用也是不可忽視的問題。考慮基坑開挖的時空效應,加快基坑施工進度,對于控制由基坑變形引起的建筑物不均勻沉降將起到重要作用。在建筑物與基坑圍護結構間設置回灌井,也是有效控制既有建筑物不均勻沉降的有效措施。
4 結語
項目風險控制一般由風險識別、風險評價、風險管理幾部分組成。風險識別是風險控制的第一步,全面識別準確評價各種風險,有利于提高風險管理的效率。針對每個工程個體的個性特點,深基坑工程將發生的風險事件是不同的。然而,無論這些風險事件在表現形式上如何不同,就其本質而言,在控制措施方面卻是有相同之處的。
在工程項目中,對于出現的任何風險事件只要能做到快速反映、及時處理、措施得當,就可以化險為夷。
1)要快速反映,處理果斷堅決,尤其對突發緊急的高風險事件。2)操作緊張有序,忙而不亂,加強觀察,根據需要及時調整處理方案,必要時啟動應急預案。3)迅速組織緊急專題會議,必要時邀請相關專家參與,做到原因分析透徹,針對性處理措施明確可行,并有進一步方案準備。4)確定合理的處理方案,隨時做好各種應急準備,以防意外。
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