超長地鐵深基坑施工風(fēng)險控制技術(shù) 摘 要:結(jié)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(gòu))筑物深基坑工程的主要特點和難點,提出了在設(shè)計和施工過程中的環(huán)境安全風(fēng)險的技術(shù)控制措施,積累了基坑施工經(jīng)驗。 關(guān)鍵詞:地鐵,深基坑,施工風(fēng)險,控制技術(shù) 隨著地下空間開發(fā)的進(jìn)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(shè)進(jìn)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(fēng)險,正確應(yīng)對深基坑工程施工過程中發(fā)生的各種風(fēng)險事件,也已成為工程建設(shè)中相關(guān)技術(shù)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(fēng)險事件及處理方法予以分析總結(jié)。 1工程概況 1.1 場地及支護(hù)體系情況 南京河西地區(qū)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(qū)段地貌形態(tài)單一。附近的主要建筑有商務(wù)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(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)樁在使用期間通過壓頂梁(樁頂冠梁)參與抗浮。基坑豎向設(shè)4道(兩端頭部位設(shè)置5道,另加一道倒換支撐)鋼管內(nèi)支撐保持穩(wěn)定,鋼支撐為?Φ609×16 mm鋼管支撐(第一道壁厚為12 mm)。水平間設(shè)置雙向拉條,以增強(qiáng)鋼支撐平面穩(wěn)定性,鋼管支撐設(shè)有兩排臨時中間支撐柱,臨時支撐柱采用鋼結(jié)構(gòu),其下設(shè)樁基礎(chǔ)。某居民樓位于南京市浦口區(qū),5層,磚混結(jié)構(gòu),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(xué)性質(zhì)指標(biāo) 本工程場地地形平坦,現(xiàn)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(nèi)地層大部分為淤泥質(zhì)粉土,其特點是自穩(wěn)性差,滲透困難,擾動后易成流塑狀。 場地內(nèi)地下水主要有潛水、承壓水兩種類型。勘察期間各鉆孔實測穩(wěn)定水位埋深0.80 m~1.80 m,相應(yīng)高程介于5.77 m~6.85 m。 2 鄰近建(構(gòu))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(gòu))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(jī)性較大,事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。其安全性還與深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系、降水、防水和土方開挖密切相關(guān),在任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏都可能導(dǎo)致整個工程的失敗。3)無法取得既有建(構(gòu))筑物的允許剩余變形能力的定量數(shù)據(jù),且目前國內(nèi)對既有建(構(gòu))筑物評估機(jī)制、評估指標(biāo)體系和方法并不成熟、不規(guī)范,給設(shè)計、施工和管理帶來很大困難。4)目前國內(nèi)深基坑工程施工對周邊環(huán)境影響的預(yù)測技術(shù)的計算理論、方法還不完善和成熟,信息化施工的預(yù)警機(jī)制不健全,安全生產(chǎn)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(zhàn),因此,施工過程風(fēng)險控制顯得尤為重要。 3 主要風(fēng)險事件及其控制措施 3.1 風(fēng)險事件一 本基坑呈南北長條狀,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉后,先進(jìn)行南部土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工,然后逐漸向北推進(jìn)。當(dāng)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(fā)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(fēng)險分析 突涌發(fā)生后,在搶險過程中進(jìn)行了全面的檢查,發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致坑內(nèi)土體滑移,造成其中8口井連續(xù)遭剪切破壞,至2004年12月24日僅有4口井正常作業(yè)。 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(fù)其降水功能,又增補(bǔ)4口降水井,達(dá)到13口井同時降水,解除了險情。 3.2 風(fēng)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(xiàn),當(dāng)挖機(jī)沿樁邊向下再挖除一斗土后,突然發(fā)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(fēng)險分析 經(jīng)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(jìn)行了高壓旋噴樁處理,旋噴深度達(dá)開挖面以下3 m,當(dāng)時未進(jìn)行抗管涌驗算,僅憑經(jīng)驗而已。現(xiàn)驗算如下:
其中,Ks為抗管涌安全系數(shù),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(nèi)外水頭差。
不滿足抗管涌穩(wěn)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(jìn)行雙液注漿封堵,注漿深度達(dá)底板標(biāo)高以下6 m,兩天后成功地完成了堵漏工作。
3.3 風(fēng)險事件三
在施工過程中,通過現(xiàn)場目測及環(huán)境監(jiān)測發(fā)現(xiàn),位于基坑?xùn)|南位置,離基坑約20 m遠(yuǎn)處的鷺鳴苑小區(qū)15幢住宅樓局部出現(xiàn)裂縫,且向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)生傾斜。
3.3.1 風(fēng)險分析
綜合南京河西地區(qū)軟土地基基礎(chǔ)研究成果可知,該區(qū)復(fù)合地基建筑主要沉降是由于復(fù)合地基下臥層固結(jié)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(fù)合地基處理深度范圍內(nèi)的壓縮固結(jié)僅為次要因素。
3.3.2 控制措施及效果
根據(jù)該建筑物的基礎(chǔ)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(yīng),加快基坑施工進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)間設(shè)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(jié)語
項目風(fēng)險控制一般由風(fēng)險識別、風(fēng)險評價、風(fēng)險管理幾部分組成。風(fēng)險識別是風(fēng)險控制的第一步,全面識別準(zhǔn)確評價各種風(fēng)險,有利于提高風(fēng)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(fā)生的風(fēng)險事件是不同的。然而,無論這些風(fēng)險事件在表現(xiàn)形式上如何不同,就其本質(zhì)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(xiàn)的任何風(fēng)險事件只要能做到快速反映、及時處理、措施得當(dāng),就可以化險為夷。
1)要快速反映,處理果斷堅決,尤其對突發(fā)緊急的高風(fēng)險事件。2)操作緊張有序,忙而不亂,加強(qiáng)觀察,根據(jù)需要及時調(diào)整處理方案,必要時啟動應(yīng)急預(yù)案。3)迅速組織緊急專題會議,必要時邀請相關(guān)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(jìn)一步方案準(zhǔn)備。4)確定合理的處理方案,隨時做好各種應(yīng)急準(zhǔn)備,以防意外。
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