关于软弱地层对地铁基坑开挖的稳定性影响分析

关于软弱地层对地铁基坑开挖的稳定性影响分析

魏媛

中铁六局

摘要

软土底层是现代工程施工中的常见问题，其本身的土层抗剪能力比较弱、含水量相对较多，很容易影响到施工稳定性。在地铁基坑开挖施工过程中，如遇到软弱地层地质情况，也需要进行特殊处理，以确保地铁基坑开挖稳定，这也是保证施工安全的有效措施。本文针对软弱地层对地铁基坑开挖稳定性影响进行分析，文章中简要阐述项目研究背景，同时也提出软弱地层问题对地铁基坑开挖的影响，针对性提出解决策略。

关键字；软弱地层；地铁基坑开挖；稳定性

地下铁路施工和应用，极大改变了现代交通形式，也帮助解决现代交通拥堵问题。在地铁交通施工过程中，完成基坑开挖施工非常关键，一定程度上决定地铁隧道施工效果。基坑施工主要进行基坑开挖和基坑支护，在项目施工技术应用过程中，不仅需要按照流程进行施工，同时也应该根据施工地地质情况做好施工方案设计，符合地质情况才能够确保施工质量。而在具体的地铁基坑施工中，经常遇到软弱地层问题，软弱地层的地质条件较差，抗剪能力弱，在施工工期容易造成不安全因素，也会影响到整个基坑开挖阶段的稳定性。所以，在当前分析地铁基坑开挖软弱地层处理十分关键，直接影响到地铁基坑安全和稳定。

1.项目研究背景

地铁基坑开挖是地铁施工中的重要模块。根据不同基坑开挖深度将基坑分为深基坑、浅基坑以及超深基坑等形式。其中地铁车站基坑深度一般在10m以上，部分地铁基坑深度也超过20m。而地铁基坑深度越大、地铁基坑开挖的技术难度也越大，同时受到周边环境的稳定性影响也比较大。在地铁基坑开挖阶段，由于开挖施工问题而造成的基坑事故比例占总事故比例的1/2左右。为了确保地铁基坑施工合理，在当前项目施工中，各参建方都十分重视地铁基坑开挖阶段的有效控制。控制环境因素也是地铁基坑开挖阶段的重中之重，尤其是面对地铁基坑周围软弱地层问题，其直接影响到地铁基坑开挖施工。软弱地层中，含水量较大，黏土成分较多，而相关研究表明，软弱黏土成分较多的基坑开挖施工地，基坑变形概率、基坑维护结构变形概率大大增加，变形概率增加超过20%。本文着手研究地铁基坑开挖过程中软弱地层对其开挖工艺稳定性的影响，并做好预防策略，提升地铁基坑开挖软弱地层施工的稳定性。

2.工程案例分析

2.1工程概述

天津地铁4号线北段工程是天津市轨道交通网络中服务城市主中心向西北方向的骨干线路，北起北辰区小街站，沿京津公路、天泰路、小伙巷、三条石大街、东马路敷设，终点至南开区东南角站（不含）。途经北辰区、河北区、红桥区、南开区四个行政区，覆盖双街组团、西站副中心、大胡同、老城厢等重点区域。线路全长约23.9公里，设地下车站17座，本工程与已运营M1、M6换乘，与规划Z2、M7、M12、M15线换乘。本工程涉及深基坑，周边构筑物距离基坑边缘较近，为重大风险源，同时防备地下水涌入及地表水倒灌；基坑支护变形监测为施工过程中监控重点，同时应对周边建筑物进行沉降变形监测，确保施工过程中的安全。

3.软弱地层对基坑开挖稳定性影响分析

深基坑开挖施工过程是基坑土地释放自重应力的施工环节，而在其释放自重的过程中，容易导致基坑发生变形，所以在实际的基坑开挖过程中，要求做好必要的技术管控，提升基坑开挖的稳定性。当前，在工程进行基坑开挖过程中，影响基坑稳定性的主要因素就是包括墙体折断破坏施工，整体失稳破坏、基坑隆起破坏、踢脚失稳破坏、支撑体系失稳等多种因素。

首先，基坑隆起是影响基坑开挖的主要因素。整个基坑开挖阶段的土体卸荷过程造成基坑周边土地应力的变化，周边土体应力发生变化，就会导致土体中间部位发生变化，造成土体应变问题，并且进行项目研究中，土体变化影响比较大、而软弱地层中，其受到应力的刺激比较大，更容易出现弹性好隆起的变化.

其次，在基坑施工中，挖走了基坑土体，基坑土体周围的应力发生变化，而软土地层中的土体成分比较复杂，不仅包括粉质土、砂之土，同时也包括黏土成分，其应力变化之后。地表很容易发生严重的沉降现象，甚至造成坍塌等问题，影响到开挖施工的稳定性。

第三，地下水影响。软弱地层中地下水含量相对比较多，在实际的开挖施工过程中，地下水较多，也影响到基坑开挖施工效果。地下水在软土地层中的分布不均匀，很多地方地下水相对较深，基坑开挖过程中，如果挖开较深地下水位置区域，将会直接造成管涌问题，地下水大大量涌入坑内，给开挖施工造成严重的影响，影响到基坑开挖施工效果。另外，地下水管涌也会造成基坑堆积物出现，实际的基坑施工控制中，影响到后续的基坑施工^[1]。

4.处理措施研究

本次施工工程进行深基坑开挖施工中，为了预防基坑开挖稳定性受到影响，在其进行施工过程中，主要完成了支护处理以及降水处理，通过预防基坑变形、预防基坑管涌提升施工稳定性。

（1）深基坑支护施工

本次项目施工过程中，主要采用混凝土灌注桩、锚喷护臂支护结构作为基坑支护结构。

首先，混凝土灌注桩桩径80cm，桩间距1.5m，桩顶高度-3.6m，，A型桩嵌入深度4.9m，B型桩深度为5.2m，设计桩体混凝土等级为C25。

1）灌注桩施工过程控制要点

①本工程在进行灌注桩时，选择使用钻孔机械设备进行钻孔，并进行混凝土浇灌成桩。

②钻孔工艺是灌注桩工艺的首要工艺，钻孔前要对施工地进行清理和平整，保证土地平整能够方便钻孔机械实施钻孔。另外，钻孔工艺前也要做好地下水处理，若地下水位过高则适合采用先钻孔再成桩的方法。在施工地设置排水沟，排除地下水后方可进行钻孔成桩。

③钻孔过程中要对孔口进行良好的保护，选择是指孔口护筒进行孔口保护。另外，钻孔过程中要进行泥浆注入，保证钻孔泥浆高度在地下水位高度面的1m以上。

④钻孔护筒要进行合理的控制，保证护筒与桩心偏差在5cm以内。

2）锚喷护臂支护结构施工要点

①合理的进行制锚。本工程制锚材料选择22号钢筋，并且采用双面焊的方式进行钢筋锚固焊接。

②锚喷支护结构实施是在基坑开挖过程中，所以要采取分成施工的方式。

③进行锚喷施工技术是，要合理实施钻孔和工艺。本工程选择使用空气冲击钻孔器，设计孔径为14cm，钻孔设计角度为3-8度。

④进行泥浆注入时，泥浆水灰比设计为0.45，水泥选择42.5号硅酸盐水泥。

⑤进行锚喷网焊接，本工程锚喷网选择6号网筋材料，规格为300x300。

⑥进行锚喷支护混凝土喷射技术，保证墙面的混凝土厚度在5cm。喷射混凝土完毕后也可以进行3-7d的养护^[2]。

（2）深基坑降水控制

本次深基坑降水施工过程中，完成了降水施工方案设计，为了防止施工中，存在有管涌问题，影响到施工技术效果，在实际的施工中，还应该有效的完成降水控制以及降水监测。首先，施工要完全按照事先设计好的施工图纸进行施工，将降水井深度与井体结构的精度控制在20mm左右。在进行降水井填料过程中，一定要注意水层滤料要有一定磨圆度。降水井管井填料的过程中，一定要注意匀速进行，以免使过滤管发生偏移现象。降水井下管施工以及填料施工完毕后，就要进行洗井工作。一般工程情况下，洗井过程可以选择隔离塞分分段清洗的办法。如果降水中的泥沙含量较多，则要先进行捞沙处理，再进行洗井工作。另外，如果遇到特殊情况使分段清洗方法不能够有效的清洗降水井，则可以使用洗井剂进行浸泡洗井。最后，在洗井工作完毕之后，要进行降水井的试运行，保证降水井能够正常的工作。另外，本次项目施工中，还完成了将是施工监测工作，实际的将是监测中，主要利用降水井进行监测。对基坑降水的检测工作，也是为了保证地铁深基坑周边建筑的安全，在基坑降水实施的过程中，相关检测人员要定期的对周围建筑物进行检测，防止降水工作给周围建筑环境的地质及水文造成影响，从而对建筑物的安全性带来一定的威胁。在基坑降水工作中，一定要注意不要连续抽水，也不要突然性的抽水^[3]。

结束语

本文笔者针对软弱地层深基坑施工支护技术进行分析研究，文章中简要阐述软弱地层基坑隆起、软弱地层基坑地下水等影响因素，并总结基坑围护施工、基坑降水施工的处理方法，希望能够对软弱地层深基坑施工支护技术的应用有所帮助，提升施工效果。

参考文献

[1]喻伟, 陈鑫磊, 张学民. 深圳富水软弱地层深基坑施工对周边环境影响分析[J]. 铁道科学与工程学报, 2020(9):2251-2261.

[2]全先虎. 软弱地层深基坑开挖变形对基坑安全的影响[J]. 中华建设, 2020, 200(01):134-135.

[3]席燕盛. 软弱地层深基坑开挖地下连续墙变形分析[J]. 城市周刊, 2019, 000(008):46-47.