武汉地铁金色雅园车站基坑施工风险及应对

武汉地铁金色雅园车站基坑施工风险及应对

蔡兵

杭州滨江区市政园林工程有限公司浙江杭州310000

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的地铁的发展也有了很大的提高。随着国家中心城市城区空间不断拓展，为了增强城市集聚和扩散能力，提高城市竞争力，急需以轨道交通来支撑城市空间的优化。但近年来北京、上海、广州等城市地铁先后发生事故，造成了重大经济损失。地铁建设的安全性受到了人们越来越多的关注。因此，地铁建设中对风险源采取有效的管控措施，防止事故发生和降低事故损失都具有十分重要的意义。

关键词：武汉地铁；金色雅园；车站；基坑；施工风险

1前言

随着经济的高速发展，我国对基础建设的投入也在不断加大。地铁是城市公共交通的重要组成部分，地铁安全的重要性不言而喻，其建设期的风险管理是重中之重。基坑工程作为整个工程的开始部分，更应注意风险控制。武汉市地铁二号线一期工程是武汉市第一条穿越长江的地铁线，也是全国第一条穿越长江的地铁线。金色雅园车站又是武汉地铁二号线一期最先开始施工的工程，在施工中遇到的问题对地铁基坑工程施工有很大的借鉴作用。

2.地质条件

武汉市区总的地势是东高西低，南高北低，以丘陵与平原相间的波状起伏地形为主，长江两岸第四系地层较厚。总体属于丘陵—平原地貌类型。其沿线通过地段可划分为5个地貌单元区：Ⅰ长江河床河道区、Ⅱ长江一级阶地区、Ⅲ长江二级阶地区、Ⅳ长江三级阶地区、Ⅴ剥蚀丘陵地貌、

3、工程概况

金色雅园车站属于长江二级阶地区。孔隙承压水主要赋存于中部的密实状黏质砂土及含砾细砂中。基坑开挖深度车站主体为15.89米，长500米。盾构端头井为17.8米，端头井长14米。宽度为23米。采用地下连续墙加钢支撑结构围护。地下连续墙厚800mm，深度在主体为24.8米，盾构端头井部分为28.8米，墙顶设置压顶梁。钢支撑体系骨架为¢609*16mm钢管。

4、围护结构

根据轴力计算公式F=k（f2-fo2）

F钢支撑轴力

f轴力计本次频率

Fo轴力计初始频率

K安全系数

通过计算，车站主体压顶梁位置设置在自然地面以下1m处，第一道支撑降到自然地面以下1m，顶住压顶梁，水平间距为3m。第二道支撑及围檩标高在自然地面以下4m，水平间距为3m。顶住连续墙。以后竖向和水平方向都是间距三米同样设置。这样设置主要考虑了以下几个方面的原因：

1）改善内力分布，减少了连续墙变形.

2）支撑布置给机械开挖留有足够空间.

盾构端头井是方便盾构机进入场地，如果和车站主体支撑同样设置，虽然稳定性足够，但盾构机头不能吊装入场，所以必须将端头井部分完全空出，在角落设置支撑，称谓角撑。通过计算，将四个不同规模的角撑结合，形成整个支撑平面。竖向间距三米同样设置。该方案的优点是盾构机器进场施工最为方便，但是角撑支撑数量较多。

5、监测

在开挖过程中，为了防止地下连续墙位移过大，必须保持动态监测。金色雅园在基坑内设置了6个位移监测点。覆盖整个基坑范围，如地下连续墙位移过大，监测数据就会报警，施工单位就会分析原因，并制定相应对策。比如采取分台阶开挖，保持台阶稳定，保留核心土稳定。避免出现地铁基坑坍塌事故。

6、防水降水体系

6.1止水帷幕体系

基坑周边地下水的水位变化及其腐蚀性和渗流破坏等不良地质作用，对工程的稳定性、施工及正常使用都能产生严重的不利影响，北方城市地下水位非常低，在建设地铁时就不用地连墙，只需注意部分沙层，在南方城市中，地下水在一定的水力梯度下产生较大的动水压力冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中的孔隙逐渐增大，甚至形成洞穴，导致岩土体结构松动或破坏，以致产生地表开裂缝、塌陷等。所以采用地下连续墙作为止水帷幕，在连续墙接缝部位采用工字型钢全截面处理，并上下两端高度略超过地下连续墙高度，防止发生墙缝水土流失现象。

6.2降水体系

当基坑开挖至16.8米时，已经属于雨季，持续降雨致使长江水位上涨，二级阶地区为粉土、粉细砂，埋藏丰富的孔隙承压水，导致基坑地下水位上涨，降水水位没有低于基坑开挖深度，形成突涌。造成拟建地基破坏，基坑无法下挖。

1）基坑总涌水量Q（m3/d），即环形井点系统用水量，常按无压完整井井群，用下式计算公式：

（2H―s）s

Q＝1.366K

lgR―lgx0

2）单井井点涌水量q（m3/d）常按无压完整井，按下计算公式：

（2H―s）s

q＝1.366K

lgR―lgr

式中：K—土的渗透系数（m/d）；

H—含水层厚度（m）；

s—水的降低值（m）；

R—抽水影响半径（m），由现场抽水试验确定，也可用下式计算：R＝1.95s√H•K

r—井点的半径（m）；

x0—基坑的假想半径（m，当矩形基坑长宽比小于5时，可化成假想半径x0的圆形井，按下式计算：x0＝√F/π

F—基坑井点管所包围的平面面积（m2）；

π—圆周率，取3.1416；

3）该基坑顶部平面尺寸为14m×23m，布置环状井点，要求降水深度s＝17.8+0.5=18.3m，可按无压完整井进行设计和计算。

H=16（二级阶地区含有丰富的地下水，可认为与长江水位一致）

基坑假想半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可化简为一个假想半径为x0的圆井进行计算：

x0＝√F/π＝√（14＋0.8×2）（23＋0.8×2）／3.14＝11m

基坑总涌水量：

（2H―s）s

Q＝1.366K

lgR―lgx0

（2×16―18.3）×18.3

＝1.366×5

Lg45.1―lg11

＝2793m3/d

经过计算须配置9口¢800井，井深30m，其中基坑内配置6口井，基坑外部井点离地下连续墙为1m，分别设置在端头井的顶端和两侧，通过降低水位，基坑才能开始下挖，最后达到设计标高。

7.结语

通过本工程实例，基坑施工应该尽可能综合考虑各方面因素，使整个基坑开挖顺利，尤其对于南方地区，基坑施工应该选择枯水季节施工。

[1]赵振兴水力学[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]黄昌勇土壤学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[3]陈金洪土木工程施工[M].武汉：武汉理工大学出版社，2009