一种富水地层超长深基坑变形控制方法与流程

1.本发明涉及基坑施工技术领域，更具体的说是涉及一种富水地层超长深基坑变形控制方法。


背景技术：

2.富水地层超长深基坑工程，受地质因素、超长基坑长边效应以及地处城区等复杂环境的影响，在基坑开挖过程中极易发生形变导致周边地表、管线、建构筑物大面积沉降，基坑围护结构收敛等后果，对周边环境造成极大影响。
3.而富水地层超长深基坑的现有技术施工方法，通常是在超长基坑中间设置一道地下连续墙作为临时封堵墙，将超长基坑变为两个较小的基坑，基坑分坑开挖施工，先开挖一侧基坑，待该侧结构封闭稳定后再施工另一侧基坑。但设置中隔墙分坑先后施工的方法施工周期长，后续中隔墙需拆除后再进行结构合拢施工会进一步延长工期。作为城区中心站点，车站完工时间势必影响全线通车节点，因此，如何提供一种能够确保超长基坑开挖安全顺利的同时完成施工工期节点的富水地层超长深基坑变形控制方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种富水地层超长深基坑变形控制方法，通过采取基坑分阶段开挖中部留置核心土、结构施工紧跟开挖面、钢支撑应力补偿系统、分段按需降水相结合的富水地层超长深基坑变形控制方法，降低围护结构形变及周边沉降，同时保证周边环境安全，对比常规方法缩短工期，降低施工成本。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种富水地层超长深基坑变形控制方法，包括以下步骤：
7.s1、将基坑施工分为三个工作面并留置核心土；
8.s2、在结构施工时紧跟开挖的工作面；
9.s3、在基坑设置钢应力补偿系统；
10.s4、根据需求确定降水井开启的数量。
11.可选的，s1具体为：将基坑施工分为三个工作面，留置中部核心土作为中部围护结构支撑，待车站两端第一、二工作面开挖及结构跟进施工完成后再开挖施工中部第三工作面。
12.可选的，第一工作面在基坑东端放坡开挖向中部施工推进，第二工作面在基坑西段放坡开挖向中部施工推进，第一工作面和第二工作面同时开挖，第三工作面待第一、二工作面施工完成后开挖中部工作面，主体结构实现快速回筑封闭顶板。
13.可选的，s2具体为：基坑开挖后将基坑分段，在纵向控制开挖速度，结构施工紧跟开挖面施工，减少基坑开挖后无结构暴露时间，保证结构回筑达到基坑支撑要求。
14.可选的，s3具体为：在基坑开挖过程中，根据围护结构断面计算结果，将伺服系统
设置在第三道支撑(第二道钢支撑)的位置，在整个基坑开挖、主体回筑到车站中板的期间都有伺服系统控制围护结构的变形。
15.可选的，s4具体为：降水井包括疏干井和减压井，基坑施工后，减压井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余减压井并停止结构完成区域的降水井；疏干井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余疏干井。
16.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种富水地层超长深基坑变形控制方法，具有以下有益效果：本发明针对复杂环境条件富水砂层超长基坑施工，对周边环境条件分析、综合运用各项优化措施，从基坑开挖、结构施工、支撑体系及降水方面，通过采取分段开挖留置中部核心土、结构施工紧跟开挖面、钢支撑应力补偿系统、分段按需降水相结合的综合措施，实现了基坑开挖施工的安全，确保了周边环境安全，同时缩短了施工工期的技术效果，降低了施工成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的富水地层超长深基坑变形控制方法流程图；
19.图2为本发明的第一、第二工作面开挖示意图；
20.图3为本发明的第三工作面开挖示意图；
21.图4为本发明的结构施工紧跟开挖面示意图；
22.图5为本发明的应力补偿系统布设范围示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明实施例公开了一种富水地层超长深基坑变形控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
25.s1、将基坑施工分为三个工作面并留置核心土；
26.s2、在结构施工时紧跟开挖的工作面；
27.s3、在基坑设置钢应力补偿系统；
28.s4、根据需求确定降水井开启的数量。
29.进一步的，s1具体为：将基坑施工分为三个工作面，留置中部核心土作为中部围护结构支撑，待车站两端第一、二工作面开挖及结构跟进施工完成后再开挖施工中部第三工作面。
30.具体的，根据施工组织安排，通过基坑分阶段开挖留置核心土的原则，在满足开挖放坡要求的同时留置中部核心土作为中部围护结构支撑，同时减少基坑暴露面积，利用土
体自身抗变形能力达到消减基坑长边效应的安全性要求。结合车站周边环境情况，在基坑开挖阶段落实精细化管理，基坑开挖及结构施工期间分为三个工作面，待车站两端第一、二工作面开挖及结构跟进施工完成后再开挖施工中部第三工作面。
31.进一步的，如图2所示，第一工作面在基坑东端放坡开挖向中部施工推进，第二工作面在基坑西段放坡开挖向中部施工推进，第一工作面和第二工作面同时开挖，如图3所示，第三工作面待第一、二工作面施工完成后开挖中部工作面，主体结构实现快速回筑封闭顶板。同步进行结构施工，可以减少基坑暴露时间。基坑开挖遵循“纵向分段、竖向分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则，并充分考虑“时空效应”，尽量减少基底暴露时间。纵向严格按照1:3放坡控制开挖节奏，土体开挖后及时架撑，减少地连墙暴露时间，严格控制地连墙变形为关键。
32.进一步的，如图4所示，s2具体为：基坑开挖后将基坑分段，在纵向控制开挖速度，结构施工紧跟开挖面施工，减少基坑开挖后无结构暴露时间，保证结构回筑达到基坑支撑要求。
33.具体的，车站结构“从两端向中间，纵向分段，竖向分层”平行、流水作业,每段从下到上顺作施工，土方开挖与结构施工严密配合，保证结构施工紧跟开挖面，减少基坑开挖后无结构暴露时间，结构回筑达到基坑支撑要求，保证基坑自身及周边环境安全稳定。
34.进一步的，如图5所示，s3具体为：在基坑开挖过程中，根据围护结构断面计算结果，将伺服系统设置在第三道支撑(第二道钢支撑)的位置，在整个基坑开挖、主体回筑到车站中板的期间都有伺服系统控制围护结构的变形。
35.根据地铁车站钢支撑应力补偿系统应用表明，基坑开挖期间采用应力补偿系统可有效的控制地连墙变形，在超长基坑开挖过程中，围护结构支撑体系采用应力补偿系统可有效防止地连墙变形，抵抗基坑开挖-结构回筑“时空效应”，控制并降低周边地表、管线和建筑物的沉降。根据围护结构断面计算结果，将伺服系统设置在第三道支撑(第二道钢支撑)的位置，可以更早的架设伺服系统，在整个车站基坑开挖、主体回筑到车站中板的期间都有伺服系统控制围护结构的变形，同时此道支撑的轴力也较大，可以充分发挥钢支撑伺服系统的作用。因此，钢支撑伺服系统设置在第三道支撑(第二道钢支撑)的位置。
36.进一步的，s4具体为：降水井包括疏干井和减压井，基坑施工后，减压井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余减压井并停止结构完成区域的降水井；疏干井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余疏干井。
37.根据需求确定降水井开启的数量，可以使降水对周边环境影响降至最低，使周边环境处于可控状态，根据开挖及结构施工流程，遵循降水原则，由东西两侧逐步向中间开启，结构回筑部分停止降水，开启降水井数量少、出水量小、对周边的建筑物影响小。
38.在本实施例中，以以孩儿巷路站为例，其实施方案如表1所示：
[0039][0040]
根据车站降水试验情况，利用减压抽水井j4、j6(水泵额定功率为6.0m/h)进行试验，共历时24h，平均抽水水量达1.75m3/h，抽水过程中疏干观测井s5、s7水位分别降至1.10m、1.17m，减压观测井j5水位降至6.60m。
[0041]
进一步的，以南通地铁1号线孩儿巷路站富水地层超长深基坑开挖为例，采用本发明的控制方法进行施工：原设计方案采用在基坑中部设置中隔墙的方案，分坑施工，先开挖一侧基坑，待该侧结构封闭稳定后再施工另一侧基坑。设置中隔墙分坑施工的方案需多次交通导改，且分两个基坑先后开挖施工周期长，后续中隔墙需拆除后再进行结构合拢施工进一步延长工期，作为城区中心站点，周边环境复杂，存在重要建筑物，且车站的完工时间影响全线通车节点。在此条件下，采取分段开挖留置中部核心土、结构施工紧跟开挖面、钢支撑应力补偿系统、分段按需降水相结合的综合措施，基坑开挖结构施工阶段各项监测数据：建筑物监测累计最大变化量为小于20mm，周边地下压力管线竖向位移监测累计最大变化量小于10mm，周边地表剖面竖向位移累计最大变化量小于20mm，满足监测规范要求。基坑自身及周边环境安全稳定，同时缩短施工工期，降低施工成本，满足了全线通车工期节点要求。
[0042]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0043]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将基坑施工分为三个工作面并留置核心土；s2、在结构施工时紧跟开挖的工作面；s3、在基坑设置钢应力补偿系统；s4、根据需求确定降水井开启的数量。2.根据权利要求1所述的一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，s1具体为：将基坑施工分为三个工作面，留置中部核心土作为中部围护结构支撑，待车站两端第一、二工作面开挖及结构跟进施工完成后再开挖施工中部第三工作面。3.根据权利要求2所述的一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，第一工作面在基坑东端放坡开挖向中部施工推进，第二工作面在基坑西段放坡开挖向中部施工推进，第一工作面和第二工作面同时开挖，第三工作面待第一、二工作面施工完成后开挖中部工作面，主体结构实现快速回筑封闭顶板。4.根据权利要求1所述的一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，s2具体为：基坑开挖后将基坑分段，在纵向控制开挖速度，结构施工紧跟开挖面施工，减少基坑开挖后无结构暴露时间，保证结构回筑达到基坑支撑要求。5.根据权利要求1所述的一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，s3具体为：在基坑开挖过程中，根据围护结构断面计算结果，将伺服系统设置在第三道支撑(第二道钢支撑)的位置，在整个基坑开挖、主体回筑到车站中板的期间都有伺服系统控制围护结构的变形。6.根据权利要求1所述的一种富水地层超长深基坑变形控制方法，其特征在于，s4具体为：降水井包括疏干井和减压井，基坑施工后，减压井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余减压井并停止结构完成区域的降水井；疏干井由基坑的两侧逐步向中间开启，后续开挖逐步开启剩余疏干井。

技术总结
本发明公开了一种富水地层超长深基坑变形控制方法，应用于基坑施工技术领域。包括以下步骤：将基坑施工分为三个工作面并留置核心土；在结构施工时紧跟开挖的工作面；在基坑设置钢应力补偿系统；根据需求确定降水井开启的数量。本发明针对复杂环境条件富水砂层超长基坑施工，对周边环境条件分析、综合运用各项优化措施，从基坑开挖、结构施工、支撑体系及降水方面，通过采取分段开挖留置中部核心土、结构施工紧跟开挖面、钢支撑应力补偿系统、分段按需降水相结合的综合措施，实现了基坑开挖施工的安全，确保了周边环境安全，同时缩短了施工工期的技术效果，降低了施工成本。降低了施工成本。降低了施工成本。


技术研发人员：范卫星 范若易 王引娣 史博 武金城 侯亮 苗雷
受保护的技术使用者：中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/7/12