近地鐵結(jié)構(gòu)地連墻施工技術(shù)可行性分析與應(yīng)用

楊 春,趙慎中,宋 珪

(江西省地質(zhì)工程〈集團〉公司,江西南昌 330029）

近地鐵結(jié)構(gòu)地連墻施工技術(shù)可行性分析與應(yīng)用

楊 春,趙慎中,宋 珪

(江西省地質(zhì)工程〈集團〉公司,江西南昌 330029）

隨著城市經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展,城市地下空間開發(fā)項目日益增多。工程施工中經(jīng)常遇到緊鄰地下建筑物進行開挖、鉆進等情況,特別是地下連續(xù)墻這樣較大面積深層開挖的工法,勢必會對原有地下建筑造成一定影響,稍有不慎,便會造成安全質(zhì)量事故。結(jié)合工程實例,簡要介紹了地下連續(xù)墻在上海市某緊鄰地鐵結(jié)構(gòu)基坑工程中的應(yīng)用。通過可行性分析,采取相關(guān)的施工過程控制措施使其在施工過程中對地鐵結(jié)構(gòu)的變形影響達到最小,實踐證明了該法對同類復(fù)雜工程的適應(yīng)性。

近地鐵結(jié)構(gòu);地下連續(xù)墻;基坑支護;可行性分析;應(yīng)用

1 工程概況

上海市某24層辦公樓,設(shè)計3層地下室,基坑面積1.2萬m2,基坑開挖深度16.7 m?；訃o采用地下連續(xù)墻,設(shè)計地下連續(xù)墻厚1000 mm,墻深34.0 m。

該工程在基坑西側(cè)地下連續(xù)墻與地鐵一號線徐家匯地鐵站出入口近鄰,地下連續(xù)墻外邊線距地鐵出入口距離為1672～2820 mm,地鐵圍護鉆孔灌注樁邊距地墻外邊線約260～700 mm,地下連續(xù)墻與地鐵結(jié)構(gòu)位置關(guān)系見圖1、圖2。

圖1 平面位置關(guān)系圖

圖2 剖面位置關(guān)系圖

2 施工可行性分析

地下連續(xù)墻施工對周邊環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在地連墻槽壁不穩(wěn)定,發(fā)生塌方、坍落等現(xiàn)象,引起土體變形位移,從而影響到周邊環(huán)境出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象,如道路下陷、管線移位破裂、地下建筑滲漏等現(xiàn)象。

2.1 地下連續(xù)墻施工影響機理分析地連墻成槽施工時,槽壁土層受力主要有:

式中:γs——土的重度,kN/m3;γw——泥漿重度, kN/m3;z——深度,m;K0——側(cè)壓力系數(shù)。

根據(jù)泥漿護壁原理,槽壁應(yīng)在土體中的水平自重應(yīng)力和泥漿的水平壓力作用下保持平衡。由于地層水浮力的作用,土的水平自重應(yīng)力和泥漿的水平壓力關(guān)系如圖3。

圖3 應(yīng)力關(guān)系圖

分析表明,要保證槽壁的穩(wěn)定性,需要保證σsx≥σcx,而保證這一條件的關(guān)鍵在于泥漿密度與泥漿水頭壓力。根據(jù)水平應(yīng)力關(guān)系圖可以得看出,不能滿足這一條件的部分基本位于槽壁的上部。

因此需要從以下3方面保證孔壁完整性:

(1）對地墻兩側(cè)上部土體采取預(yù)防加固措施;

(2）控制泥漿質(zhì)量,增加泥漿的密度;

(3）抬高泥漿水頭壓力。

2.2 最不利工序分析

地下連續(xù)墻主要施工工序:開槽→成槽→刷壁→下籠→灌漿→起拔鎖口管。

根據(jù)影響機理分析得出,施工中泥漿變化最大和變化最頻繁的工序最易造成孔壁失穩(wěn),即最不利工序。成槽施工就是地連墻施工的最不利工序。

地連墻成槽工藝與泥漿變化關(guān)系如下:

(1）液壓抓斗下放入槽,泥漿上升;

(2）開抓斗抓土,泥漿平穩(wěn);

(3）提升抓斗,抽吸泥漿形成渦流;

(4）抓斗提出水面,泥漿下降;

(5）補充泥漿,泥漿上升。

可見,只有盡量消除施工工序?qū)δ酀{變化的影響,才能保證孔壁穩(wěn)定,進而保證周邊環(huán)境的安全。

2.3 地鐵結(jié)構(gòu)影響因素分析

(1）地鐵結(jié)構(gòu)為鋼砼結(jié)構(gòu),其基礎(chǔ)形式為抗拔樁基礎(chǔ),持力層為深層土體,周邊施工對其變形和沉降影響不大。

(2）地鐵結(jié)構(gòu)受地層力為浮力,而挖土作用只造成周邊土體的微小沉降,其對土體浮力基本無影響,由此判斷地連墻施工對臨近地鐵結(jié)構(gòu)沉降影響微小。

(3）地鐵圍護樁間距很小,只有15～20 cm,同時樁體表面凹凸不平,與周邊土體具有很強咬合力及摩擦力,且圍護樁周邊土體曾采用水泥漿液止水加固,經(jīng)十多年的固結(jié)已與周圍土體形成一個整體,其強度不會小于土體強度,塌方的可能很小。

2.4 可行性分析結(jié)論

綜上所述,本工程近地鐵結(jié)構(gòu)地連墻正常施工對地鐵結(jié)構(gòu)位移和沉降的影響較小。因此,只要采取一定的技術(shù)和管理措施,優(yōu)化施工工藝,加強技術(shù)操作,強化施工管理,在不對周邊土體加固的情況下實施近地鐵結(jié)構(gòu)處的地下連續(xù)墻具有可行性。

3 施工技術(shù)控制措施

3.1 施工技術(shù)措施

(1）將導(dǎo)墻由原1.5 m加深至2 m。加深導(dǎo)墻可增高導(dǎo)墻底部水頭壓力及導(dǎo)墻強度,保證淺層回填土的穩(wěn)定,降低鎖口管起拔對周邊環(huán)境的影響。

(2）成槽期間采用沙袋圍高導(dǎo)墻,將水頭抬高至地面上1.0 m。增高水頭可以增加泥漿對孔壁的水平壓力,確?？妆诜€(wěn)定。

(3）調(diào)整泥漿配比,增加泥漿中膨潤土、純堿、CMC及PHP比例,將泥漿粘度增大至26～30 s,增加固相含量,加大泥漿密度至1.10 g/cm3以上。泥漿性能增強可以提高泥漿護壁效果,保證槽壁的完整和穩(wěn)定。

(4）適當減小幅寬,將原來6 m幅段縮小至5 m,減小施工受影響土體面積,降低單幅成槽時間,增加安全性。

(5）采用多槽段跳打方法,跳幅4幅以上方開槽施工,盡量減小施工過程對土體重復(fù)擾動及影響的連續(xù)性。

(6）將鋼筋籠底的主筋頭由單邊改為雙面向內(nèi)彎向15°～30°,避免鋼筋籠下放過程中掛靠槽壁。

3.2 操作技術(shù)措施

(1）成槽過程中嚴格控制泥漿密度,密度不得小于1.10 g/cm3,粘度不得低于26 s,2 h檢測一次泥漿參數(shù),如發(fā)現(xiàn)泥漿性能有下降趨勢,立即補充新漿調(diào)整至泥漿性能穩(wěn)定。

(2）施工過程中始終保持泥漿水頭高于地面110 m以上。

(3）成槽作業(yè)時抓斗要輕提慢放,防止泥漿掀起波浪,影響地下連續(xù)墻導(dǎo)墻下面的土體穩(wěn)定。

(4）抓斗出入泥漿液面應(yīng)稍作停待后輕輕提放,消除抓斗進出液面的抽吸作用以及泥漿液面的快速變化。

(5）鋼筋籠起吊運輸專人指揮,鋼筋籠下放勻速慢放,不得擺動過大,避免鋼筋籠擠靠槽壁。

(6）起拔鎖口管時,在頂升架下墊放6 m×1.5 m×0.2 m走道板,避免導(dǎo)墻局部應(yīng)力集中,影響土體穩(wěn)定性。

4 施工管理控制措施

4.1 施工順序

(1）首先開挖寬2.8 m的試成槽觀測成槽情況,若成槽情況良好,再進行繼續(xù)施工。

(2）遵循由簡入難的原則,由遠離地鐵入口逐漸接近地鐵出入口。記錄成槽的技術(shù)參數(shù)和土層條件,監(jiān)測地鐵結(jié)構(gòu)變形,改進施工參數(shù),優(yōu)化施工工藝,安全有效地完成施工作業(yè)。

4.2 施工工序

(1）加強地連墻施工過程中的計劃安排,統(tǒng)一安排施工資源和施工工序,保證成槽結(jié)束前鋼筋籠及其它輔助設(shè)施到位,最大限度減少槽壁暴露時間。

(2）成槽施工準備充分方可開槽,加快成槽速度,將成槽至灌漿結(jié)束時間控制在12 h內(nèi)。

4.3 施工人員

安排業(yè)務(wù)水平高、技術(shù)能力強、經(jīng)驗豐富的施工人員操作,項目部主要管理人員全過程監(jiān)控,嚴格控制現(xiàn)場施工工序安排、施工搭接時間,保證施工的順利和安全。

5 施工效果分析

在地鐵結(jié)構(gòu)側(cè)地下連續(xù)墻施工過程中,通過上海地鐵監(jiān)護人員對地鐵結(jié)構(gòu)的監(jiān)測獲知沉降位移量(表1）,地鐵結(jié)構(gòu)位移累計量≤1 mm,沉降累計量≤2 mm,遠遠小于報警值(警戒值:沉降日變形量≤1 mm,累計沉降量≤10 mm;位移日變形量≤1 mm,累計量≤10 mm）。由此證明,本工程可行性分析結(jié)論得到了驗證,地下連續(xù)墻施工技術(shù)措施和管理措施得當,對類似工程具有借鑒意義。

表1 地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測日報表(2005年10月20日）

6 結(jié)論

(1）近地鐵結(jié)構(gòu)進行開挖和鉆進施工,可視其結(jié)構(gòu)形式及受力進行可行性分析,在不增加加固措施以及成本的前提下,采取針對性的技術(shù)措施,具有施工可行性。

(2）近地鐵結(jié)構(gòu)進行地下連續(xù)墻施工時,技術(shù)控制的重點在泥漿的密度以及泥漿水頭高度,通過提高泥漿密度,抬高水頭壓力可以起到良好的護壁和控制位移效果。

(3）地下連續(xù)墻在本工程中得到了很好的運用。

通過以上一系列相應(yīng)措施,使得施工過程中對地鐵結(jié)構(gòu)的變形影響達到了最小,同時,基坑在最終開挖時未發(fā)現(xiàn)有明顯的漏濕現(xiàn)象,地鐵結(jié)構(gòu)的日變形量及累計變形量都處于有效控制范圍內(nèi)。

[1] 叢藹森.地下連續(xù)墻的設(shè)計施工與應(yīng)用[M].北京:中國水利水電出版社,2001.

[2] 陸震銓,祝國榮.地下連續(xù)墻的理論與實踐[M].北京:中國鐵道出版社,1987.

[3] 孫立寶.超深地下連續(xù)墻施工中若干問題探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2010,37(2）:51-55.

[4] 孔莉莉,文新倫,馬仕.軟土地基超深地下連續(xù)墻成槽施工的質(zhì)量控制與實踐[J].建筑工程,2008,30(4）:242-244.

Techn ical Feasibility and Application of D iaphragm Reta in ing Wall near Subway Structure

YANG Chun,ZHAO Shen-zhong,SONG Gui(Jiangxi Geo-engineering〈Group〉Corporation,Nanchang Jiangxi 330029,China）

W ith the rapid development of urban economic construction,the project of urban underground space keeps in-creasing.Excavating and drilling adjacent to underground structures are usually encountered in engineering construction; especially for the large area and deep excavation method such as diaphragm retainingwall,which would affect original un-derground structureswith safety and quality trouble.According to the engineering case,the paper introduced the application of diaphragm retainingwall in foundation pit near subway structures in Shanghai.By the feasibility analysis,the relevant controllingmethodswere adopted in the construction process to minimize the deformation effect to subway structures.The practice shows that diaphragm retainingwall is suitable for s imilar complex project.

near subway structure;diaphragm retainingwall;foundation pit support;feasibility analysis;application

TU476+.3

:A

:1672-7428(2010）06-0056-03

2010-04-16;

2010-05-23

楊春(1966-）,男(漢族）,江西南昌人,江西省地質(zhì)工程(集團）公司高級工程師,探礦工程專業(yè),從事巖土工程施工工作,上海市徐匯區(qū)龍漕路1弄1號(200235）,yangchun1966@sohu.com。