控制基坑变形化整为零的方法 【技术领域】
本发明涉及的是一种控制基坑变形方法，特别是一种对周围环境保护要求极高的控制基坑变形化整为零的方法。属于建筑工程领域。
背景技术
随着经济的持续快速发展，我国的城市建设事业又出现了新一轮开发建设高潮，而地下空间的开发利用是城市建设中的重中之重。基坑施工是地下空间开发的重要形式，比如地下车库、地铁车站、地铁隧道、地下商场等等均可以采用基坑开挖形成。目前，尤其是在城市中心密集构筑物附近进行基坑施工所面临的施工环境复杂，周围环境的保护要求极高，因此如何控制基坑的变形从而减小对周围环境的影响就成为一个非常重要的课题。根据相关文献表明，控制基坑变形的方法主要有大范围加固法、密集支撑法、逆作法以及时空效应控制法等。大范围加固法施工工期长、费用昂贵等缺点；密集支撑法顾名思义就是在基坑内设置比常规基坑多得多的支撑，来减小基坑挡墙的变形；逆作法主要的缺点是出土速度慢、工期长、费用高；引证文件为发明专利申请，名称为：基坑开挖的时空效应法，申请日为：1999.1.1，申请号为：97106285.4，申请人为：同济大学；上海市地铁总公司，该专利申请自述为：首先按照时空效应规律及地质环境资料等采用计算机软件计算设计基坑的分层、分条、分段和分块开挖的空间位置和尺寸大小，每块开挖和支撑时间，接着按设计要求并限定时间边开挖边支撑，充分调动未开挖土体的承载力，减少基坑地暴露时间。但是该方法也存在不足之处，在该方法指导下，基坑采用纵向分层分段放坡开挖，如果土质较软或超载等原因，基坑内很容易产生纵向滑坡的工程事故。在进一步文献检索中，尚未发现有与本发明主题相同或相似的文献报道。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种控制基坑变形化整为零的方法。本发明主要针对严格控制周围构筑物(如平行换乘枢纽中已建车站)变形的要求而采用的一种新方法，使其具有施工操作简单、施工速度快、控制基坑变形效果良好。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在基坑中设置封堵墙的方式，将整个长大基坑化整为零，即将长大基坑化为小基坑，并且各小基坑施工时间相互错开，采取跳隔施工方法，也就是分若干个阶段施工。
以下对本发明方法作进一步的描述：
1)根据整个基坑的具体尺寸，将整个基坑划分为N个小基坑，各小基坑间隔施工，即邻近小基坑施工时间错开；
2)小基坑的空间尺寸的确定，长宽比控制在1～3∶1，小基坑的数量N则主要根据这一原则确定，并考虑整个基坑的形状；
3)分别在基坑内垂直基坑纵轴设置N-1道封堵墙，封堵墙厚度和深度与围护结构相同或略小；
4)封堵墙的施工采用连续墙施工工艺或者采用加筋水泥土地下连续墙工法。
连续墙施工工艺的步骤如下：
①导墙施工，②开挖槽段，③槽段检验，④清底换浆，⑤钢筋笼吊装，⑥吊装接头管，⑦浇灌墙体混凝土，⑧顶拔接头管。
加筋水泥土地下连续墙工法的步骤如下：
①开沟放槽，②设立标尺，确保墙体水平精度，③搅拌桩机就位，④注浆、搅拌下沉、提升，⑤H型钢插入，⑥压顶圈梁施工。
以下对在基坑跳隔施工的过程中封堵墙上的支撑转换作进一步限定：
封堵墙在基坑的开挖卸载后必须设置支撑，在基坑内衬与结构回筑过程中及完成后，支撑需要拆除，但由于邻近施工区尚未开挖，封堵墙上的土压力依然存在，支撑拆除前，必须换撑，此时，由于该施工区的结构已经施工完成，因此，在该施工区楼板与顶板与封堵墙之间分别设置若干钢筋混凝土直撑，从而将封堵墙上的土压力通过这些直撑转换至已完工的结构楼板与顶板上，确保斜撑拆除后封堵墙的安全。
以下对在基坑跳隔施工的过程中封堵墙的拆除方法作进一步限定：
封堵墙的拆除在邻近后续施工区开挖时同步进行，开挖一层土体，凿除一段封堵墙，凿除方法采用风镐凿除。
本发明具有施工操作简单、施工速度快、控制基坑变形效果好并具有较大的经济效益等实质性特点和显著进步。
【具体实施方式】
1、工程简介与周围环境
某地铁车站建成后与已经运营的另一地铁车站平行换乘。两车站间最大距离仅5.4m，且两车站在西端头井处共用原车站结构连续墙；老车站为地下两层车站，开挖深度约14m，而新车站为地下三层，最大开挖深度22.866m。
根据《上海地铁基坑施工规程》(SZ-08-2000)的规定，该车站基坑工程保护等级为一级，即围护墙最大水平位移0.14％H，地表沉降最大值0.1％H，由于基坑开挖最大深度为22.866m，故围护墙最大水平位移和地表沉降最大值必须分别控制在32mm和23mm，老车站结构变形必须控制在20mm内。
2、工程地质条件与水文地质条件
车站场地60m深度范围内均为第四纪晚更新世以来的松散沉积物，施工场地平坦，地面标高为+3.9m左右(后文中除特别指出外，标高均以地面标高为±0.000m计)。上述地层按其水文地质特性，地下水类型分为两类：潜水型与承压水型。潜水含水层：由地表以下至28.50m范围内第②层～第⑥层的土均为饱和的粘性土及局部第④层淤泥质粘土夹薄层粉砂层，根据其特性均为透水性很弱的地层。地下水位主要受大气降水、蒸发的影响的而变化，地下水位深度为0.50m左右，相应的绝对标高为+3.40m左右。承压含水层：主要由第⑦层草黄色砂质粉土、灰黄色粉砂及第⑨层灰黄色～灰色粉砂组成，根据勘探资料，在地表以下80.00m还未揭穿该层土，故本场地的承压含水层的厚度至少大于60.00m，其渗透系数k值一般在10-3～10-2m/s的范围内，按其特性属透水性较好的含水层。根据S6G2A水位观测孔测得的承压水水头高度一般在地表以下8.50m左右，相应的绝对标高为-4.43m。
3、施工方法与施工工艺
1)封堵墙的设置与施工
本基坑分别在5轴、12轴、18轴和23轴附近各设置一道封堵墙，共四道封堵墙，将整个基坑分为5个小基坑，各个基坑长度分别为：35m、56m、40m、40m和50m。
封堵墙采用地下连续墙，施工工艺步骤如下：
①导墙施工，②开挖槽段，③槽段检验，④清底换浆，⑤钢筋笼吊装，⑥吊装接头管，⑦浇灌墙体混凝土，⑧顶拔接头管。
2)基坑跳隔施工
某车站基坑化整为零后采取跳隔施工方法，也就是分三个阶段施工。第一阶段：第一、五施工区土方开挖与结构施工；第二阶段：第三施工区土方开挖与结构施工；第三阶段：第二、四施工区土方开挖与结构施工。
在基坑跳隔施工的过程中封堵墙上的支撑的转换及封堵墙的拆除的具体方法：
(1)封堵墙上支撑转换
封堵墙在基坑的开挖卸载后必须设置支撑(多为斜撑)，但在基坑内衬与结构回筑过程中及完成后，支撑需要拆除，但由于邻近施工区尚未开挖，封堵墙上的土压力依然存在，因此，支撑拆除前，必须换撑。此时，由于该施工区的结构已经施工完成，因此，可以在该施工区楼板与顶板与封堵墙之间分别设置若干钢筋混凝土直撑，从而将封堵墙上的土压力通过这些直撑转换至已完工的结构楼(顶)板上，确保斜撑拆除后封堵墙的安全。
(2)封堵墙的拆除
封堵墙的拆除在邻近后续施工区开挖时同步进行，开挖一层土体，凿除一段封堵墙，凿除方法采用风镐凿除。
4、施工效果
墙体最大水平变形为23.82mm，地表最大沉降6.65mm。这些变形值分别小于《上海地铁基坑施工规程》(SZ-08-2000)中一级基坑的控制指标0.14％H(H指基坑开挖深度)即32mm和0.1％H即23mm内，说明化整为零施工方法是合理有效的，是成功的。