深圳地鐵 5#線興東站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)

郭克誠,唐玨凌,陳 磊,廖丁文

(1.武漢謙誠巖土工程有限責(zé)任公司,武漢 430062;2.成都鐵路學(xué)校工程科,成都 610000)

深圳地鐵 5#線興東站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)

郭克誠1,唐玨凌2,陳 磊1,廖丁文1

(1.武漢謙誠巖土工程有限責(zé)任公司,武漢 430062;2.成都鐵路學(xué)校工程科,成都 610000)

深圳地鐵 5#線興東站(原同樂站)施工場地及周邊環(huán)境復(fù)雜,基坑為超深基坑,采用鉆孔灌注樁加高壓旋噴樁、樁間止水的排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)支撐設(shè)豎向三道鋼管支撐,鉆孔灌注樁樁頂設(shè)一道冠梁,基坑支護(hù)從施工到監(jiān)測都取得了較滿意的支護(hù)效果。

深基坑 施工工藝 內(nèi)支撐 變形

1 工程概況

深圳地鐵 5#線是地鐵中環(huán)線,興東站位于深圳市寶安區(qū)同樂村,創(chuàng)業(yè)二路北端,寶安區(qū)金威啤酒廠西側(cè)。車站為地下兩層,島式站臺。車站中心里程 CK7+708,明挖段起點右線里程為 CK7+534.91,終點里程為 CK7+801.26。明挖段長 266.35 m,寬 19.10～21.45 m,站臺寬 10.0m,線間距 13.2m。采用明挖法施工。

興東站場區(qū)為珠江三角洲沖洪積平原,地層自上而下依次為;第四系全新統(tǒng)人工回填土,沖洪積黏土,粉質(zhì)黏土(局部有粗砂、砂礫、圓礫),第四系殘積礫質(zhì)黏性土,砂質(zhì)黏性土,全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖。主要土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表 1。場地地下水按賦存條件主要分為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。略具承壓性。地質(zhì)勘察期間地下水位埋深 1.9～3.2 m,水位高程 7.55～14.31 m,水位變幅 0.5～1.5m。對鋼筋混凝土中鋼筋無腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

興東站基坑深度 17.2～18.8 m,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 φ 1 200@1 300鉆孔樁加 φ600 mm高壓旋噴樁樁間止水,內(nèi)支撐采用豎向三道 φ600,t=12 mm(16)鋼管支撐,鉆孔灌注樁樁頂設(shè)一道1 400mm×800 mm(寬 ×高)冠梁。興東站和留仙洞站(原深職院站)深基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)施工場地狹小、各類管線眾多、涉及管線改遷和橫吊保護(hù)工程,地表軟層厚,地下巖層變化多,長距離交通疏解,要多次倒邊施工,增加了施工組織難度。

表1 主要土層的物理力學(xué)性質(zhì)

1)基坑設(shè)計方案。該段基坑長 266.35 m,寬19.10～21.45 m,基坑深度 17.2～18.8m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 φ1 200@1 300鉆孔灌注樁,鉆孔灌注樁的嵌固深度應(yīng)滿足基坑整體穩(wěn)定、抗傾覆、抗管涌、抗隆起要求。經(jīng)計算,標(biāo)準(zhǔn)段樁的嵌固深度為 7.5 m,部分進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖段嵌固深度為 5.0 m,盾構(gòu)井段的嵌固深度為 8 m。旋噴樁與鉆孔樁有 200mm的咬合,樁徑為 600mm,嵌固深度不小于基坑以下 2m,其抗?jié)B系數(shù) ＜10-6cm/s。采用 O.P42.5水泥,水灰比取 1.0,注漿壓力值通過現(xiàn)場成樁試驗確定;內(nèi)支撐、圍檁的設(shè)置為鋼管內(nèi)支撐(基坑豎向設(shè)三道@3 000mm)：φ600 mm,t=12 mm和 16mm,鋼圍檁采用I45c組合腰梁(兩根加綴板焊接),采用 Q235鋼。

2)主要技術(shù)要求。鉆孔灌注樁樁底嵌入總深度 5～8m,進(jìn)入中風(fēng)化地帶樁底嵌入總深度 ＞2m。樁后旋噴樁孔深短于圍護(hù)樁 1m。兩端及局部加固旋噴樁要求深于砂層 ＞2 m。重點采取措施,防止樁位偏斜,加大旋噴半徑,防止基坑滲透水。嚴(yán)控圍護(hù)樁垂直度,樁底偏差 ＜20 mm,嚴(yán)控圍護(hù)樁中心距為1 300mm(1 000 mm),偏差 ＜20 mm。

2 基坑支護(hù)施工

2.1 主要施工步驟

1)施工準(zhǔn)備。

2)鉆孔灌注樁及旋噴樁施工：鉆孔成孔→清底→吊放鋼筋籠→吊放導(dǎo)管灌注水下混凝土→旋噴樁施工。

3)基坑內(nèi)降水開挖。

4)基坑開挖至每道支撐設(shè)計位置下 0.5m,架設(shè)鋼支撐后施加預(yù)應(yīng)力,隨開挖隨支撐,直至開挖至基坑底面。

5)施作接地網(wǎng)、底板墊層混凝土,底板及部分邊墻結(jié)構(gòu)、防水層。

6)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 90%后,拆除第三道支撐,鋪設(shè)地下二層側(cè)墻防水層,施做地下二層側(cè)墻、中板結(jié)構(gòu)。

7)中板達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 90%后,拆除第二道支撐,從下至上鋪設(shè)地下一層側(cè)墻防水層,施做地下一層側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu);待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度 100%后,拆除第一道支撐,施做頂板防水層和混凝土保護(hù)層,待頂板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后,回填覆土,恢復(fù)路面。

8)主體結(jié)構(gòu)應(yīng)縱向分段澆注,合理組織施工,加強(qiáng)監(jiān)測,確保拆換支撐的安全。

2.2 鉆孔灌注樁、旋噴樁施工

鉆孔灌注樁施工放線應(yīng)根據(jù)圍護(hù)樁平面布置圖定位軸線、控制點坐標(biāo)及施工圖相關(guān)尺寸進(jìn)行,并應(yīng)考慮樁位允許偏差 50mm、垂直度允許偏差 1/300(不允許侵入車站主體結(jié)構(gòu))和排樁最大水平位移 20mm等。鉆孔樁終孔后,經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗后安裝鋼筋籠、灌注樁身混凝土。旋噴樁施工前進(jìn)行場地平整,挖排漿溝,鉆機(jī)定位后采用單管旋噴。要求鉆機(jī)安放保持水平,鉆桿保持垂直,其傾斜度不得大于 1.5%。

2.3 開挖支撐溝槽

1)基坑開挖時應(yīng)分層、分段對稱平衡開挖,基坑四周需預(yù)留三角土護(hù)坡,每層挖土厚度不宜超過 3m,并應(yīng)由人工開挖支撐溝槽,開挖溝槽底至支撐下 0.5 m處及時架設(shè)腰梁及支撐,遵循先撐后挖的原則,鋼支撐的安裝偏心應(yīng)≤20mm,在支撐未達(dá)到正常使用前,不得超挖下層土方。開挖至距坑底 300 mm時,應(yīng)由人工開挖、找平并對坑底進(jìn)行及時封閉,基坑底應(yīng)考慮-20 mm施工誤差。

2)基坑開挖施工時,圍護(hù)結(jié)構(gòu)周圍的地面堆載不得大于 20 kPa,且基坑周邊 2 m范圍內(nèi)不得堆放建材和設(shè)備。

3)對各道支撐必須采取可靠的吊拉措施,防止因樁身變形和施工撞擊而發(fā)生支撐脫落。

4)支撐采用 φ600鋼管,壁厚為 12mm和 16mm兩種規(guī)格,不同規(guī)格的鋼管支撐必須按設(shè)計進(jìn)行布設(shè),不得有誤。

5)支撐系統(tǒng)僅承擔(dān)軸力,施工期間不得施加其它荷載,以免支撐系統(tǒng)因超載過大造成失穩(wěn)。

2.4 基坑降水、排水

1)采用管井井點進(jìn)行基坑內(nèi)降水?；娱_挖前半個月必須進(jìn)行場地降水,將地下水位降至基坑開挖面以下 1.0m,開挖至基底時,也須保證地下水位降至基坑底面以下 1.0 m。降水過程應(yīng)伴隨主體結(jié)構(gòu)施工過程的始終,待頂板覆土后封閉降水井點管,灌注微膨脹混凝土,并加焊鋼板封閉。

2)基坑開挖過程中,應(yīng)做好基坑內(nèi)的排水工作,如在雨季施工,必須準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備,并做好基坑外的排水、截水工作。

2.5 止水補(bǔ)漿作法

基坑在開挖過程中若旋噴樁止水效果欠佳時,可在樁間打設(shè)注漿錨管,注水泥水玻璃雙漿液進(jìn)行止水。

2.6 管線保護(hù)和改移

興東站位于寶安區(qū)同樂村,創(chuàng)業(yè)二路北端,場地地下原有密集的電力、電信、雨水、上水、污水、燃?xì)?、路燈等地下電纜管線管道,地下管線管道的走向與道路平行,局部交叉。在施工前對基坑范圍內(nèi)的管線進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,確?；訃o(hù)樁及基坑土體開挖期間管線的安全。若施工時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場管線保護(hù)和管線改移與設(shè)計圖紙不符時,需立即通知相關(guān)設(shè)計單位及時采取相應(yīng)的措施。

對于留仙二路下橫跨車站5 000 mm×1 800 mm雨水管線的保護(hù)方案需和基坑開挖方案進(jìn)行詳細(xì)配合,確保管線的安全。

2.7 圍護(hù)樁施工

場區(qū)圍護(hù)樁施工方法如下：①樁底高程位于粉質(zhì)黏土、黏土層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的采用旋挖樁施工;②樁底高程位于中、微風(fēng)化花崗巖中的采用沖擊鉆進(jìn)施工;③高壓旋噴樁采用 φ600mm單管旋噴法;④止水?dāng)嚢铇恫捎?PH-5型攪拌樁機(jī)施工,樁徑 φ500 mm;⑤樁間凹陷面采用噴漿機(jī)以 C20混凝土噴射至平。

興東站是 5#線的試驗段,2007年 12月 21日進(jìn)行圍護(hù)樁的試樁,鉆孔樁樁端進(jìn)入中、微風(fēng)化花崗巖巖層,嵌固基坑底部不小于 5.0 m(入微風(fēng)化層 1.5 m)。順留仙二路地面下有一個 5.0 m×1.8m雨水管涵,其他位置有 4根供水管、16根雨水管、4根生活污水管、6根高壓電纜線、2根燃?xì)夤堋?5根通訊電纜線、4根紅綠燈電纜線等管線,雜亂地密布在施工場地內(nèi)?？紤]到工期緊、場地狹小,采用兩臺套 RS-220旋挖鉆機(jī)成孔,35 t汽吊下鋼筋籠,施工完灌注樁后在樁間再進(jìn)行高壓旋噴樁施工。樁端部分較硬的巖層先用沖擊鉆機(jī)成孔,共用沖擊鉆機(jī) 14臺套,沖孔有孤石、中微風(fēng)化巖的部位。于 2008年 5月 10日進(jìn)兩臺套高壓旋噴樁機(jī)進(jìn)行止水樁施工,圍護(hù)樁于 2008年 12月 20日施工完畢。

微風(fēng)化花崗巖巖性堅硬,強(qiáng)度達(dá)到3 000 kPa,因而確定為支護(hù)樁嵌巖層。

2.8 施工中遇到的問題及處理方法

1)興東站是老城區(qū),地下不明電纜、不明各類管線多,前期施工過程中損傷電纜、光纜 3次,等待電纜和管線拆遷耽誤近 4個月工期。根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取用人工先探挖 3m,避免損傷各類不明管線,已探明的管線加強(qiáng)保護(hù),設(shè)立標(biāo)記,組織全員到現(xiàn)場記下管線位置,從而避免了損傷管線。

2)因施工場地狹小,將車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)場地分割成4塊寬 8m,長 70 m,根據(jù)設(shè)備工藝需要在場地內(nèi)倒邊施工,每次施工完上道工序要全退出施工設(shè)備,停放在場地外,等下道設(shè)備進(jìn)場地內(nèi)施工,如此反復(fù),雖然確保了工程質(zhì)量和施工順序,但浪費了大量人力、設(shè)備資源并延誤了工期。

3)因地層原因鉆孔灌注樁存在不規(guī)則的擴(kuò)孔,施工樁間高壓旋噴樁和灌注樁距離近還需咬合,下鉆旋噴較困難,若離樁遠(yuǎn)不能咬合則不能形成封閉的止水帷幕,旋噴鉆頭碰上礫石就會偏移,底部不能形成封閉帷幕。經(jīng)在現(xiàn)場多次研究總結(jié)并摸索出適用的參數(shù),先后采用地質(zhì)鉆機(jī)預(yù)引孔、泥漿護(hù)壁,然后再用 XP-50型旋噴樁機(jī)加高壓注射泵進(jìn)行旋噴,取得了準(zhǔn)確的咬合尺寸和良好的止水效果。

2.9 基坑監(jiān)測

支護(hù)結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境的監(jiān)測分為應(yīng)力監(jiān)測與變形監(jiān)測,監(jiān)測的主要項目有：樁頂位移、鋼支撐軸力、樁身傾斜、水位觀測、地面沉降等。通過動態(tài)信息管理,對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時處理并反饋以指導(dǎo)施工。現(xiàn)場測點布設(shè)見圖 1。其中,測土壓力 96個點,水位監(jiān)測孔 12個點,樁頂位移 26個點,樁體變形(測斜管)12個點,沉降、位移 100個點,鋼支撐軸力 51個點。

圖1 現(xiàn)場測點布設(shè)

3 結(jié)語

經(jīng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測分析,圍護(hù)樁樁頂位移最大值為 6.2 mm,圍護(hù)樁沉降最大值為 4.8mm,均在規(guī)定范圍內(nèi),說明興東站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工安全穩(wěn)定。

在軟土地區(qū),對樁間土采用水泥土加固(尤其是高壓旋噴法加固),可以起到擋水和提高支護(hù)效果的雙重作用,該措施可以顯著減少樁身內(nèi)力,在軟土地區(qū)的地鐵站場,做內(nèi)支撐可以大大增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度及穩(wěn)定性。

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TU473.2

B

1003-1995(2010)03-0043-03

2009-12-10;

2010-01-23

郭克誠(1963— ),男,湖南湘鄉(xiāng)人,高級工程師,碩士。

(責(zé)任審編 王 紅)