城市中心區(qū)大型地下高鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)

張 麒

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司,河南洛陽(yáng) 471013)

1 工程概況

廣深港客運(yùn)專線福田站是國(guó)內(nèi)第一座地下大型高鐵車站,位于深圳市行政文化中心和高檔商務(wù)區(qū),站址周圍高層建筑集中,最近距離僅13.4 m,呈紡錘形南北展開,下穿福中三路、深南大道、福華一路。為地下3層客運(yùn)車站,站場(chǎng)規(guī)模4臺(tái)8線,車站全長(zhǎng)1 023 m,設(shè)計(jì)里程：DK110+966～DK111+989,主體結(jié)構(gòu)分A、B、C、D、E五個(gè)施工段?？傮w布置見(jiàn)圖1,基坑分段見(jiàn)圖2。

基坑寬度為15～78.86 m,深約32.15 m,開挖量達(dá)183萬(wàn) m3,地下3層結(jié)構(gòu),采用蓋挖逆作和明挖順作2種工法施工,其中C、D段設(shè)計(jì)采用蓋挖逆作法施工,其他段采用明挖順作法施工。該工程兩側(cè)高樓林立,東側(cè)有香格里拉大酒店和嘉里二期,西側(cè)有榮超中心大廈、港中旅大廈、平安大廈、免稅大廈、豐立大廈和郵電樞紐大廈等多棟高層超高層建筑。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚為1 200 mm和1 500 mm的地下連續(xù)墻。支撐體系采用大跨多層復(fù)合支撐體系,南端井、免稅大廈和香格里拉附近采用5道支撐,其余部分均采用4道支撐。第1道支撐采用鋼筋混凝土支撐,間距6～8 m；其他均為φ800 mm的鋼支撐,間距一般為3 m,最長(zhǎng)的支撐長(zhǎng)達(dá)49 m。

圖1 深圳福田站綜合樞紐總平面

圖2 地下車站基坑分段示意(單位：m)

2 主體結(jié)構(gòu)施工步驟

根據(jù)場(chǎng)地條件和交通疏解要求,福田站劃分5個(gè)施工段。其中C、D段采用蓋挖逆作法施工,其他段采用明挖順作法施工。

2.1 蓋挖逆作法主體結(jié)構(gòu)施工步驟(表

1.2.2 明挖順作法主體結(jié)構(gòu)施工步驟(表2)

表1 蓋挖逆作法主體結(jié)構(gòu)施工步驟

表2 明挖順作法施工步驟

3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)情況分析

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

為確保基坑施工安全和周邊建筑物的安全,分別對(duì)連續(xù)墻墻身水平位移(測(cè)斜)、連續(xù)墻墻頂水平位移、連續(xù)墻墻頂垂直位移(沉降)、連續(xù)墻鋼筋應(yīng)力、坑底隆起(回彈)、基坑外地下水位、連續(xù)墻外側(cè)土壓力、連續(xù)墻外側(cè)孔隙水壓力、周邊建筑物的沉降、地面沉降等10項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、處理和分析,實(shí)時(shí)掌握基坑施工的各項(xiàng)指標(biāo)的變化動(dòng)態(tài),并通過(guò)建立安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警和分級(jí)報(bào)警,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工安全進(jìn)行數(shù)字化管理,及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)和發(fā)出管理指令,提高了施工決策的科學(xué)性,確保了施工安全。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形對(duì)比分析

實(shí)際監(jiān)測(cè)出的連續(xù)墻累計(jì)變形和理論累計(jì)變形基本一致。例如：香格里拉附近,理論變形為0～18.8 mm,最大變形發(fā)生在26～27 m深度附近,實(shí)際監(jiān)測(cè)變形為-4.04～24.87 mm,最大變形發(fā)生在25 m深處,理論變形和實(shí)測(cè)變形對(duì)比如圖3所示。

圖3 連續(xù)墻變形實(shí)際監(jiān)測(cè)與理論對(duì)比

3.3 周邊地表變形對(duì)比分析(圖4)

圖4 周邊地表理論變形和實(shí)測(cè)變形對(duì)比

3.4 周邊建筑物變形情況

通過(guò)對(duì)周邊建筑物的沉降觀測(cè),發(fā)現(xiàn)建筑物沉降主要與自身基礎(chǔ)類型、相對(duì)基坑深度、樁底持力層承載力大小等因素有關(guān),圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形在允許范圍內(nèi)時(shí),建筑物沉降與圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形關(guān)系不明顯。列舉有代表性的兩棟建筑物：港中旅大廈和免稅大廈結(jié)構(gòu)狀況見(jiàn)表3,沉降檢測(cè)情況見(jiàn)圖5、圖6。

表3 建筑物結(jié)構(gòu)等狀況對(duì)比

圖5 免稅大廈沉降監(jiān)測(cè)曲線

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),免稅大廈沉降和差異沉降均較大,并且在結(jié)構(gòu)完成一定時(shí)間內(nèi),仍有小量沉降,最小沉降J2測(cè)點(diǎn)為-4.22 mm,最大沉降J4測(cè)點(diǎn)為-15.45 mm,最大差異沉降達(dá)11.23 mm,兩點(diǎn)水平距離約69.5 m,傾斜達(dá)0.16‰。港中旅大廈沉降和差異沉降均較小,主要發(fā)生在基坑開挖初期,很快趨于穩(wěn)定,最小沉降J7測(cè)點(diǎn)為-3.80 mm,最大沉降J2測(cè)點(diǎn)為-5.59 mm,最大差異沉降達(dá)1.79 mm,兩點(diǎn)水平距離約58.6 m,傾斜達(dá)0.03‰。傾斜均遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的2‰。

4 控制變形的技術(shù)措施

根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析情況,主要采取了周邊土體預(yù)加固、隔離、跳倉(cāng)開挖、預(yù)留反壓土、分層分段分區(qū)開挖、及時(shí)支撐等技術(shù)措施,調(diào)整開挖節(jié)奏,使各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)保持在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的允許范圍內(nèi),最大限度地降低對(duì)周邊建筑物的影響,確保了基坑及周邊建筑物的安全。

4.1 周邊土體預(yù)加固、隔離

在基坑開挖前,對(duì)基坑周邊建筑物較近的區(qū)域,采用格構(gòu)式旋噴樁加袖閥注漿進(jìn)行預(yù)加固。預(yù)加固范圍盡量靠近建筑物,并與基坑邊留一定緩沖區(qū),形成隔離狀態(tài),使基坑變形盡量在緩沖區(qū)內(nèi)消散,不致影響到建筑物主體。

4.2 跳倉(cāng)、分層分段分區(qū)開挖、及時(shí)支撐

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,將主體結(jié)構(gòu)劃分成若干個(gè)小段,每段20～30 m,蓋挖逆作段按照跳倉(cāng)原則,先開挖奇數(shù)段落土體,完成結(jié)構(gòu)板后,利用已完成的結(jié)構(gòu)板作為支撐,開挖中間偶數(shù)段落土體。

明挖順作法施工時(shí),自一端向另一端,分層分段臺(tái)階法開挖,基坑較寬時(shí),橫向再分區(qū)開挖,先挖中間再挖兩邊。開挖到基底后,立即施工墊層,封閉基底,防止基底軟化,喪失支撐能力。每開挖出一段,及時(shí)施工底板,嚴(yán)格控制底板與土方開挖間距,每隔兩段底板預(yù)留一個(gè)后澆帶。

4.3 預(yù)留反壓土

福田站D段,蓋挖逆作施工地下3層時(shí),為平衡C段土壓力,預(yù)留鄰近中隔墻的D1節(jié)段土體,開始從D2節(jié)段開挖,先施工偶數(shù)節(jié)段,再施工奇數(shù)節(jié)段,最后,待C區(qū)開挖二層后,再開挖D1節(jié)段。因底板下承臺(tái)和接地系統(tǒng)施工周期較長(zhǎng),為避免負(fù)3層長(zhǎng)期暴露,圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形發(fā)展,造成結(jié)構(gòu)破壞,對(duì)負(fù)3層土體橫向分區(qū)開挖,并在基坑兩側(cè)預(yù)留反壓土,平衡基坑外側(cè)土壓力,降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。如圖7所示。

圖7 預(yù)留反壓土施工示意

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)福田站地下高鐵車站工程的實(shí)施,總結(jié)和歸納了城市中心區(qū)大型地下車站結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵技術(shù)及安全控制技術(shù)要點(diǎn),并依托監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)通過(guò)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和判定,及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化安排,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,最大限度的減小了深基坑的變形程度,降低了對(duì)周邊建筑物的影響,確保了基坑及周邊建筑物的安全,保證了施工的順利進(jìn)行,取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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