地铁车站基坑开挖对周边建构筑物影响研究

发表时间:2019/6/27   来源:《防护工程》2019年第6期   作者:郭锴莹
[导读] 对周边环境的影响程度将会不断降低,从而带来更好的效益。

佛山市顺德区地铁有限公司  广东省  佛山市  528300
        摘要:在对我国城市地铁车站深基坑进行开挖的过程中,需要做好对周边环境的保护工作,避免因为相关建设破坏周边环境,影响居民的日常生活。在进行保护工作时需要根据实际建设地点对工程施工过程进行要求,尽可能的降低深基坑开挖过程中所带来的一些不良影响因素,使地铁车站能够进行更好的建设。在这个基础上,加强深基坑的建设工作也是一项非常重要的工作,相信随着相关技术的引进和解决措施的实行,我国的地铁车站深基坑将会建设的更加稳固,对周边环境的影响程度将会不断降低,从而带来更好的效益。
        关键词:地铁车站基坑开挖;周边建筑构筑物;影响
       
       
引言
        城市化发展带来的地面建设拥挤现象,带来了地下空间的利用程度不断加深,而且很多城市的地铁车站深基坑建设已经向着更深和更大的方向发展。因为车站的基坑建设地点一般是在城市繁华地区,对周边的建筑物、桥梁、道路和地下管线会带来很大的影响,而且会对土体造成一定的影响。如果在开挖的过程中对土体的变形控制力度不足,就会对周边环境造成巨大的影响。所以说,当前比较迫切的问题是保证地铁车站的深基坑在开挖过程中能够保证支护工作安全合理,并且对周边环境进行保护,从而为相关建设带来更大的经济效益和社会效益[1]。
        1地铁车站深基坑开挖对周边建筑物的影响
        随着城市建设步伐的不断加快,地下轨道交通工程建设的逐渐增多,地铁车站基坑开挖对周边建(构)筑物所带来的不利影响引起了广泛关注。车站基坑开挖定会引起土体的变形,周边一定范围内原土体稳定状态遭到破坏后将牵连到埋置在土体中建(构)筑物基础的稳定性,进而使得上部建(构)筑物产生一定的沉降、侧移以及偏斜,建(构)筑物的整体稳定性将遭到破坏,伴随而来的将是一定程度上的损伤及建(构)筑物质量的下降。
        1.1变形影响
        实际上,深基坑开挖是一个卸载过程,会对周边的地层造成破坏,也会改变原有的土体结构初始的平衡状态,从而引起一种土体应力场的变化。这种情况下,在对深基坑进行开挖过程中会导致土体顺着挖掘方向进行滑动,最终产生坑底土体的一种回弹状态,还会使挡土结构发生变化,从而导致基坑周边土层的一种变形。这种工程建设实际上是通过对土体的一种破坏来保持平衡,然后导致土体变形之后再进行相关的支撑工作。而且在对我深基坑进行建设的过程中,一旦支护结构出现变形的情况,也会导致周边土体的一种变形,甚至会引起一种土体的竖向沉降和横向移动现象。在这种情况下就会对周边建筑物和地下管道造成不良影响[2]。
        1.2土体沉降影响
        在进行地铁车站的深基坑开挖过程中对周边建筑物的影响方式主要是不均匀沉降问题,是因为护坡桩发生变形以及基坑降水问题造成的。主要是由建筑物下方的土体发生了沉降变形问题之后引起的一种建筑物变形问题。因为车站深基坑施工的周边环境是密集的建筑物群,施工建设地点比较狭窄,而且一些价值和意义比较高的建筑物对深基坑的开挖支护工作提出了更高的要求,如果支护工作存在问题,就会导致变形过大的问题,使得周边的建筑物也会出现沉降和变形的问题[3]。这种情况下建筑物主要会出现以下几种问题:
        (1)建筑物表层的瓷砖出现脱落;
        (2)建筑物周边的地表出现塌陷和台阶错位的现象;
        (3)建筑物的墙体和柱体出现裂缝;
        (4)建筑物出现塌陷和倒塌的现象。
        1.3降水影响
        在进行深基坑的开挖过程中需要做好降水工作,而这种降水工作也会对周边建筑物产生一定的影响。


首先,因为深基坑降水会引起地下水位的下降,这种情况下就会造成周边地表层的下降,而地下水的渗透作用也会破坏支护结构,从而对建筑物产生一定的破坏。因为深基坑进行降水工作会破坏基坑内原有的一种水土平衡状态,会造成土体的开裂。而在开挖过程中采用的一些井点降水工作在降低水位的同时也会引起地面沉降的问题,甚至会形成一个地面沉降变形区,导致这个范围内的建筑物、道路、管道等设施因为这种不不均匀沉降现象出现断裂和倾斜问题,这样不仅会影响其正常使用,还会引发安全事故。而且因为在进行沉降工作的过程中会排水现象,这种排水工作造成的土体凝结变形也会破坏土体的原有平衡状态,使建筑物的地基土体的承载能力下降,从而引发建筑物的不均匀沉降变形问题,甚至会引起建筑物的倾斜和倒塌现象。而降水过程中一旦出现涌沙现象,也会对周边建筑物带来破坏。
        2地铁车站深基坑开挖对周边建筑物影响改善措施
        林头站北接北滘新城站,南联南涌站,车站位于顺德大道与美的大道交叉口北侧,沿G105(顺德大道)敷设。有效站台中心里程为YDK-5-971.633,设计起终点里程为YDK-6-049.533和YDK-5-740.533。车站为地下二层11m岛式站台车站,采用明挖法施工,全长309m,标准段宽19.9m,设置3道混凝土支撑,基坑开挖深度17.90~22.06m,两端设置盾构始发井,一端设置轨排井。车站东南侧为北滘镇林头村、部分厂房及商住楼,其中迅发实业有限公司(5层)与车站主体基坑最小净距约31m;G105(顺德大道)现状宽约39m、双线10车道,交通较繁忙,规划宽70m;规划美的大道(东西向)宽50m,目前正在实施。道路两侧管线密集,车站范围内主要有电力、电信(含军用光缆)、给水和雨水管,在车站主体基坑开挖前均临时迁改至基坑外侧(或者临时废除)。由于基坑开挖面都处于<2-1B>淤泥质土层、<2-2>淤泥质粉细砂层,结合本场地岩土层及地形地貌情况分析,场地范围主要发育的不良地质作用为软土地面沉降。由于软土具有含水量大、压缩性大、强度低、灵敏度高易触变等特点,导致软土地基在地下水位下降或处理不当时易使软土固结沉降和地基工后沉降。本场地软土呈厚层状,连续发育,在地铁施工时,如过度降水或对软土的加固处理不当、地面超载等都可能导致地面沉降或塌陷,对周边既有建构筑物有较大影响。
        现场施工时涉及基坑开挖与支撑架设两道施工工序,同时又涉及到基坑降排水等辅助作业。开挖中基坑安全控制要求高,混凝土支撑施工的及时性对基坑安全影响较大。为保证基坑开挖时周边建筑物的安全,施工期间采取的措施如下:
        1)严格按方案分段开挖:在标准段开挖第一层土时,每一段的开挖长度一般不超过12m,每段长度按分段图上每段尺寸加6m进行土方开挖施工,其他各道支撑开挖时,每一小段长度不超过6m,以保证混凝土冠梁及混凝土支撑的及时施工。待达到砼强度后再进行下层土方开挖。
        2)进行基坑开挖信息化施工:设立冠梁、连续墙(桩)水平位移测点,围护结构测斜孔,土体测斜孔,地面、建(构)筑物沉降测点,水位观测孔,钢支撑立柱沉降监测,地下管线沉降测点,同时对沉降和沉降速率进行计算分析。沉降要区分是由支护结果水平位移引起还是由地下水位变化等原因引起。一般由支护结构水平位移引起相邻地面的最大沉降与水平位移之比在0.65~1.00,沉降发生时间比水平位移发生时间滞后5~10d左右;而地下水位降低会较快地引起地面较大幅度的沉降,应予以重视。邻近建筑物的沉降观测结果可与有关规范中的沉降限值相比较。本案例工程沉降监测预警值数值为8mm,沉降监测控制值数值为10mm。
        3)对各项监测结果进行综合分析并相互验证和比较:用新的监测资料与原设计预计情况进行对比,判断现有设计和施工方案的合理性,必要时,及早调整现有设计和施工方案。
        采取以上措施后,离林头站最近的迅发实业有限公司由开挖至基坑封底累计最大沉降值为4.87mm,林头站周边房屋的沉降得到了有效控制。
        结束语
        城市化建设的加快,造成汽车数量的增加,给交通事业带来了很大的压力。这种情况促进了地下交通业的发展,很多城市开始进行地铁车站的建设,并且呈现出一种比较繁荣的现象。而在进行地铁建设的过程中,地铁深基坑的施工对周边环境会带来比较明显的影响,对地铁深基坑的建设技术提出了更高的要求。本文根据我国当前一些地铁车站深基坑施工过程中对周边环境的影响程度进行了深刻的分析,并且提出了相应的解决措施,为我国今后的地铁车站建设提供了参考。
        参考文献
        [1]吴明泽,吴景华,黎浩.地铁车站深基坑开挖监测与数值模拟研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2017,18(03):9-15.
        [2]王勇.地铁工程施工安全事故致因因素及对策措施研究[D].西安科技大学,2017.
        [3]曹前.并行同深基坑开挖对既有紧邻地铁车站的影响研究[D].湖南大学,2017.
        
       

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