天津地鐵沙柳路車站深基坑施工技術(shù)論文
摘 要:結(jié)合具體工程實(shí)例,從基坑圍護(hù)、土體加固、坑內(nèi)降水、基坑開挖等方面介紹了深基坑施工技術(shù),并對(duì)其施工效果進(jìn)行了分析,表明效果良好,保證了深基坑和周圍環(huán)境的安全。
關(guān)鍵詞:深基坑,土體加固,開挖,環(huán)境監(jiān)測(cè)
1 工程概況
天津地鐵2號(hào)線沙柳路車站位于河?xùn)|區(qū)衛(wèi)國(guó)道與賀蘭路的交口處,在衛(wèi)國(guó)道北側(cè)輔道下,是地鐵2號(hào)線與遠(yuǎn)期7號(hào)線之間的換乘車站,2號(hào)線與7號(hào)線在沙柳北路與衛(wèi)國(guó)道交口成“十”字相交(交角為99°,2號(hào)線在上,7號(hào)線在下)。
車站為雙層島式車站,地下一層為站廳層,地下二層為站臺(tái)層。車站主體結(jié)構(gòu)基坑長(zhǎng)210ｍ,寬19.7ｍ～23.7ｍ,開挖深度為15.97ｍ～17.85ｍ,并設(shè)3個(gè)出入口、2條風(fēng)道。
衛(wèi)國(guó)道是天津市的主要交通干道,為迎賓道。同時(shí),沙柳路站基坑北側(cè)的建筑多,如順馳太陽城康體中心距主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣僅16ｍ,建筑師走廊距西端頭井邊緣僅21.4ｍ。設(shè)計(jì)要求基坑變形控制保護(hù)等級(jí)為一級(jí),即地面最大沉降量不大于0.1%Ｈ,圍護(hù)墻最大水平位移不大于0.14%Ｈ(Ｈ為基坑開挖深度),且不大于30ｍｍ。為此,在基坑開挖過程中,確保周圍環(huán)境的安全尤其重要。
2 主要施工工藝
2.1 基坑圍護(hù)
本工程在施工地下連續(xù)墻時(shí),采用“液壓抓斗成槽法”。對(duì)于800ｍｍ厚的地下連續(xù)墻采用鎖口管接頭的方式,而換乘段考慮與遠(yuǎn)期7號(hào)線相交,故北側(cè)采用44ｍ,深1000ｍｍ厚的地下連續(xù)墻同時(shí)兼作7號(hào)線端頭井的圍護(hù)結(jié)構(gòu),為保證44ｍ長(zhǎng)地下連續(xù)墻的垂直度、穩(wěn)定性及接頭的質(zhì)量,將其接頭方式改用混凝土榫式預(yù)制接頭,實(shí)踐證明,此接頭方式對(duì)于44ｍ深的地下連續(xù)墻的施工是很可行的。換乘段南側(cè)地下連續(xù)墻考慮方便遠(yuǎn)期7號(hào)線區(qū)間施工時(shí)盾構(gòu)機(jī)穿越,故在-19.7ｍ以下采用新材料玻璃纖維鋼筋代替普通鋼筋,既可保證普通鋼筋的各項(xiàng)性能,同時(shí),盾構(gòu)機(jī)也可絞斷穿越。
2.2 土體加固
為改善基坑內(nèi)部及周圍的土體,提高基坑開挖階段被動(dòng)區(qū)土體的側(cè)壓力和基底的隆起,故需要對(duì)深基坑部分內(nèi)部及周圍土體進(jìn)行加固處理。
為加強(qiáng)地下連續(xù)墻底部的穩(wěn)定性,減少墻體的垂直沉降,每5ｍ～6ｍ幅寬的地下連續(xù)墻內(nèi)設(shè)置2根注漿管,每根注漿管注漿量2ｍ3,對(duì)墻趾土體進(jìn)行注漿加固。漿液采用雙液漿,漿體進(jìn)入土體后,早期固結(jié)快,漿液不易流失(經(jīng)測(cè)試,3ｄ即可達(dá)到70%的加固強(qiáng)度),為基坑開挖創(chuàng)造了條件。
2.3 基坑降水
基坑開挖要穿越上部粉土層,坐落在粉質(zhì)粘土層中,由于粉土、粉質(zhì)粘土同屬含水地層,地下水較豐富,根據(jù)每口井的有效抽水面積(約100ｍ2),需在開挖面積約4500ｍ2的主體結(jié)構(gòu)基坑中布置46口降水井(其中32口降潛水井,14口降承壓水井),深井埋設(shè)深度比挖土基底深6ｍ。同時(shí)基坑內(nèi)設(shè)置9口水位觀測(cè)井(東西端頭井各設(shè)置1口,標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)設(shè)置6口,換乘段設(shè)置1口);在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)布置16口水位觀測(cè)井,用于觀測(cè)基坑內(nèi)降水對(duì)基坑外地下水位的影響,根據(jù)坑內(nèi)外水位變化,確定降水的速率和抽水量。
根據(jù)地質(zhì)情況,本工程分別設(shè)置降潛水井點(diǎn)和降承壓水井點(diǎn)。采用鉆機(jī)成孔。降潛水井井徑為705ｍｍ,井深為基底以下6ｍ,全孔下入400/300ｍｍ水泥礫石濾水管,濾水管外包一層40目尼龍網(wǎng)。地面1ｍ以下井深范圍內(nèi)回填粒徑為3ｍｍ～7ｍｍ濾料,孔頂處1ｍ深度用粘土填塞。降承壓水井井口位于地面以上0.7ｍ,以防止地表污水滲入井內(nèi),并用水泥漿封口,深度不小于3ｍ,井壁管采用焊接鋼管,250ｍｍ(內(nèi)徑);采用橋式濾水管,濾水管外包一層40目尼龍網(wǎng),濾水管的直徑與井壁管的直徑相同;沉淀管接在濾水管底部,直徑與濾水管相同,長(zhǎng)度為1ｍ,沉淀管底口用鐵板封死;從井底向上至濾水管頂部以上1.5ｍ均圍填中粗砂;在中粗砂的圍填面以上采用優(yōu)質(zhì)粘土圍填。在每口深井內(nèi)放入1臺(tái)深井潛水泵做重力排水。
2.4 基坑開挖
1)合理劃分開挖段。車站主體結(jié)構(gòu)基坑長(zhǎng)210ｍ、寬19.7ｍ～23.7ｍ,根據(jù)地鐵車站施工的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)施工的要求,將基坑劃分為9個(gè)開挖段,即1個(gè)換乘段、2個(gè)盾構(gòu)工作井、6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段,每段長(zhǎng)度20ｍ左右。
2)挖土。在基坑開挖施工時(shí),認(rèn)真貫徹“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則,嚴(yán)格控制基坑暴露的'面積和深度。在基坑開挖時(shí),分段、分區(qū)、分層、對(duì)稱進(jìn)行,不得超挖。每層土體的開挖深度以設(shè)計(jì)的支撐位置為準(zhǔn),確保在基坑開挖后能及時(shí)進(jìn)行支撐安裝,減少圍護(hù)墻的位移。同時(shí)保證每步開挖所暴露的部分地下墻體寬度控制在3ｍ～6ｍ,每層開挖深度不大于2ｍ,嚴(yán)禁在一個(gè)工況條件下,一次開挖到底。根據(jù)實(shí)際情況,確定每區(qū)土體的開挖順序,基本原則為:先中間,后兩側(cè),確保兩側(cè)預(yù)留土堤護(hù)壁,減少圍護(hù)墻的懸臂長(zhǎng)度和懸壁時(shí)間。
深基坑開挖是從上到下分段、分區(qū)、分層進(jìn)行,分層開挖施工時(shí),根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)情況,臨時(shí)邊坡控制在1∶2以上,每層設(shè)3ｍ寬平臺(tái),保證開挖機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作。基坑開挖到坑底標(biāo)高時(shí),總體基坑縱向坡度控制為1∶3,以確保邊坡的穩(wěn)定。
2.5支撐
主體結(jié)構(gòu)基坑采用的支撐體系為609ｍｍ(壁厚16ｍｍ)的組合鋼管支撐、部分現(xiàn)澆鋼筋混凝土角撐和鋼格構(gòu)柱。組合鋼管支撐基本為排撐,端頭井和換乘段的部分位置為斜撐,其余均為直撐;基坑標(biāo)準(zhǔn)段和換乘段布置4道支撐,東、西端頭井布置5道支撐,其中第3,4道斜撐為雙拼支撐,上下道支撐間距在3ｍ～4ｍ不等。在端頭井的轉(zhuǎn)角處及換乘段的直角轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置了300ｍｍ厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土角撐,其位置在相應(yīng)的支撐下方。在換乘段的中部沿地連墻縱向設(shè)置了3根鋼格構(gòu)柱。
2.6 環(huán)境監(jiān)測(cè)
施工監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括:地下連續(xù)墻頂位移、沉降;地面、管線及周邊建筑物的變形;坑底隆起;圍護(hù)墻的變形;土體分層沉降;支撐軸力;圍護(hù)墻鋼筋應(yīng)力;地下水位觀測(cè);孔隙水壓力觀測(cè);土壓力觀測(cè);工具樁垂直沉降觀測(cè)。
監(jiān)測(cè)工作根據(jù)各個(gè)施工階段進(jìn)行動(dòng)態(tài)同步監(jiān)測(cè),施工期間監(jiān)測(cè)頻率為1次/ｄ～2次/ｄ;施工后期,每間隔1ｄ～3ｄ進(jìn)行1次后期變化監(jiān)測(cè)。根據(jù)每日監(jiān)測(cè)情況,及時(shí)對(duì)基坑開挖的速度和深度、降水的速度和降水量、支撐安裝的及時(shí)性和施加預(yù)應(yīng)力情況等進(jìn)行調(diào)整,使深基坑施工在監(jiān)控信息指導(dǎo)下,正確、合理地進(jìn)行。
3 結(jié)語
沙柳路地鐵車站主體結(jié)構(gòu)基坑施工,由于采取了科學(xué)合理的技術(shù)措施和嚴(yán)格的施工管理,在施工中取得了很好的效果,達(dá)到了一級(jí)基坑安全保護(hù)等級(jí)的要求,周圍地表沉降也控制在允許范圍內(nèi),周圍建筑物未發(fā)生過量下沉及開裂、破損的現(xiàn)象。
1)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下墻的垂直度均小于3‰,墻面平整,接縫密貼,無明顯漏水,地下墻墻趾注漿量充足,控制了基坑內(nèi)外的滲水。
2)由于在基坑施工時(shí)確定了正確的降水方案,控制了降水速度和降水量,基坑內(nèi)的水位始終保持在開挖面以下。因此,基坑內(nèi)開挖的是干土,這既保證了基坑開挖的安全,又保證了環(huán)境的整潔,同時(shí)使基坑外的水位穩(wěn)定(基坑外觀測(cè)井的水位變化均在500ｍｍ以內(nèi))。
3)對(duì)基坑轉(zhuǎn)角處的土體及換乘段底部土體進(jìn)行有效的加固,既達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,又確保了深基坑開挖施工的安全,同時(shí)加快了施工進(jìn)度。
參考文獻(xiàn):
[1]陳宗平.深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探討[Ｊ].山西建筑,2004,30(8):40 41.
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