繁華城區(qū)深大異型基坑施工技術(shù)

呂瑞虎

1 工程概況

1)結(jié)構(gòu)概述及周邊環(huán)境。北京地鐵6號線朝陽門站位于東西向的朝陽門內(nèi)大街與東二環(huán)路交叉路口以西，車站總長188.0 m。1號換乘廳為地鐵6號線一期工程朝陽門車站附屬工程，位于東二環(huán)路西側(cè)，中國海洋石油大廈東側(cè)，南側(cè)緊鄰朝內(nèi)大街交通主干線。結(jié)構(gòu)位于中海油大廈東側(cè)的綠地內(nèi)，場地平整后地面標(biāo)高43.3 m。基坑長度 53.1 m，基坑寬 20.4(23.4)m，淺基坑深約16.7 m，深基坑深約31.2 m，頂板覆土3.36 m，采用明挖法施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍護(hù)樁+鋼支撐+網(wǎng)噴支護(hù)體系。

2)工程地質(zhì)。擬建場地平整后地形平緩，地面標(biāo)高為43.3 m。場地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)由上至下為人工堆積層(Qml)、第四紀(jì)全新世沖洪積層(Qlal+pl4)、第四紀(jì)晚更新世沖洪積層(Qal+pl3)三大層。1號換乘廳明挖基坑穿過的地層情況由上到下依次為:雜填土1層、粉土填土層、粉土層、粉細(xì)砂3層、中粗砂4層、圓礫卵石層、粉土2層及粉質(zhì)粘土層交錯分布土層及圓礫卵石層、局部為粉質(zhì)粘土1層、粉質(zhì)粘土層、中粗砂1層及粉細(xì)砂2層、基底位于圓礫卵石層。

3)水文地質(zhì)。擬建場地內(nèi)賦存四層地下水，分別為上層滯水、潛水、承壓水和承壓水，水位標(biāo)高均位于設(shè)計底板標(biāo)高以上，且本區(qū)域地下水平均年變幅為2 m～3 m。根據(jù)實測水位，承壓水水頭標(biāo)高位于底板以上約7.2 m，同時承壓水的上部隔水層較薄，水頭標(biāo)高接近于承壓水，兩層水的壓合力較大。

2 工程特點、難點

1)基坑緊鄰在建地鐵車站、市政管線、中海油建筑物、市區(qū)主干道，對控制基坑變形提出了非常高的要求。2)基坑形式復(fù)雜，淺基坑連接深基坑，施工力學(xué)行為復(fù)雜增加了施工難度。3)1號換乘廳開挖和部分結(jié)構(gòu)施作處于雨季。施工中應(yīng)盡量避開雨天作業(yè)，并作好現(xiàn)場防排水工作。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

本工程主要施工工藝及施工方法從基坑開挖與支護(hù)、鋼支撐施工、肥槽土體注漿加固三個方面加以闡述。

3.1 基坑開挖與支護(hù)

1 號換乘廳明挖基坑長 53.1 m，寬 20.4(23.4)m，淺基坑深16.7 m，深基坑深31.2 m?；佑赡舷虮狈侄畏謱娱_挖?；娱_挖到支撐設(shè)計標(biāo)高下0.5 m時停止開挖，及時架設(shè)鋼管支撐并施加預(yù)應(yīng)力。

3.1.1 土方開挖

1)土方開挖方案。根據(jù)場地布置情況，1號換乘廳以淺基坑底為界分兩層開挖。淺基坑由南向北梯次開挖，采用長臂反鏟挖掘機(jī)接力開挖的方法;深基坑以及淺基坑剩余土方采用小型挖掘機(jī)開挖，軌道式門吊提升渣土，如果門吊不能滿足施工要求，再行租賃汽車吊輔助施工。軌道式門吊布置、安裝詳見專項方案。2)土方開挖注意事項。a.每層開挖至設(shè)計鋼管支撐中心線下0.5 m時，及時按設(shè)計架立鋼管支撐并預(yù)加軸力。b.反鏟按臺階組織開挖，各臺階開挖邊坡坡度不大于1∶3?；组_挖面以上0.3 m的土方采用人工開挖，控制超挖并防止擾動基底。c.土方由挖掘機(jī)開挖，由吊車提升至地面棄于碴倉內(nèi)，最后組織裝載機(jī)裝車外運。3)基坑排水。根據(jù)本場地地下水位及基坑深度情況，1號換乘廳基坑降水施工后可能仍存在少量的殘余水、承壓水，采取明排法:在基坑內(nèi)設(shè)置排水溝和集水坑，并采用泥水泵抽至臨近的下水管道內(nèi)。

3.1.2 樁間噴混凝土施工

樁間網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，自上而下，隨挖隨噴，每層不大于1 m，其支護(hù)形式為:連接筋+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土。鋼筋網(wǎng)采用φ6.5@150 mm×150 mm，與Φ20水平加強(qiáng)筋焊接，水平加強(qiáng)筋與圍護(hù)樁位處主筋焊接牢固，噴射混凝土為100 mm厚C20混凝土。試驗室負(fù)責(zé)優(yōu)選噴射混凝土的配合比與現(xiàn)場控制，噴射施工前先進(jìn)行試噴，試噴合格后再投入噴射施工，并按要求噴射大板，制作檢驗試件。

3.2 鋼支撐施工

3.2.1 支撐體系

明挖基坑開挖深度為16.7(31.2)m，采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐為六道鋼管橫撐，第二、三、四、五、六層均設(shè)型鋼圍檁。除基坑轉(zhuǎn)角及變截面處支撐為斜撐外，其余均為對撐，縱向間距為2.3 m～2.7 m。為保證斜撐受力，在斜撐對應(yīng)處的鋼圍檁上設(shè)置三角形剪力塊，確保受力面與斜撐正交。

3.2.2 施工工藝流程

支撐編號→對號運到現(xiàn)場→焊三角形鋼板托架→鋼圍檁就位→鋼管支撐就位校正→施加預(yù)應(yīng)力→緊固鋼楔→拆除液壓千斤頂→鋼管支撐與鋼圍檁連接。

3.2.3 鋼管支撐制作與安裝

鋼管支撐分節(jié)制作，每節(jié)管標(biāo)準(zhǔn)長度為6 m，管節(jié)間采用法蘭盤+高強(qiáng)螺栓連接，開挖到鋼管支撐標(biāo)高時，及時用汽車吊吊裝安設(shè)鋼圍檁與鋼管橫撐，通過特制的液壓千斤頂對鋼管支撐活動端端部施加至預(yù)加軸力，再用楔塊塞緊，取下千斤頂。各層鋼支撐參數(shù)見表1。

表1 各層鋼支撐參數(shù)列表

3.2.4 支撐體系的拆除

拆除時應(yīng)避免瞬間預(yù)加應(yīng)力釋放過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。主體結(jié)構(gòu)的墻板或底板混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度方可進(jìn)行拆除。

3.3 肥槽土體注漿加固

明挖基坑土體采取注漿加固，要求加固后抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.8 MPa，為保證土體注漿加固效果及以往施工經(jīng)驗，本部分注漿加固選擇深層注漿的加固方式進(jìn)行。

3.3.1 中海油大廈基坑肥槽土體加固

中海油大廈基坑肥槽加固寬度為3.8 m，長度沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱向通長，約53 m，深度按加固至淺基坑基底以下2 m，約18.7 m，加固土體主要為基坑回填土。

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，中海油大廈基坑肥槽部分加固范圍未在施工圍擋內(nèi)，故選擇在圍擋內(nèi)豎向或斜向加固土體。

3.3.2 A，B 型樁間土體加固

A，B型樁間土體加固寬度為6.3 m，長度沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱向通長，約53 m，加固深度為8 m，通過地層由上至下主要為圓礫卵石層、粉質(zhì)粘土。待基坑開挖至第三道鋼支撐并開挖至鋼支撐下0.5 m(標(biāo)高27.26 m)時停止基坑開挖施工，在淺基坑底對本部分土體進(jìn)行豎向加固，如圖1所示。

圖1 1號換乘廳土體加固范圍示意圖

3.4 施工監(jiān)測技術(shù)

監(jiān)測項目按“分區(qū)、分級、分階段”的原則制定監(jiān)控量測控制標(biāo)準(zhǔn)，并按黃色、橙色和紅色三級預(yù)警進(jìn)行反饋和控制。當(dāng)監(jiān)測項目出現(xiàn)任何一種預(yù)警狀態(tài)時，監(jiān)測單位應(yīng)立即向建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位及設(shè)計單位報告。施工單位應(yīng)立即啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案、采取加強(qiáng)處理。

目前，換乘廳正在施作地下三層主體結(jié)構(gòu)，各監(jiān)測項目測值穩(wěn)定，累計監(jiān)測值均在設(shè)計控制值以內(nèi)。

4 結(jié)語

朝陽門站1號換乘廳基坑開挖與支護(hù)應(yīng)用了肥槽土體注漿加固、分段分層土體開挖和及時支撐等施工關(guān)鍵技術(shù)，并配合嚴(yán)密的監(jiān)控量測體系及時反饋指導(dǎo)施工，確保了施工過程中自身結(jié)構(gòu)和周圍建筑物的安全，并盡可能降低將對周邊環(huán)境的影響，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，這些施工關(guān)鍵技術(shù)的成功應(yīng)用還可為今后類似工程施工提供借鑒。

［1］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ DB 11/490-2007，地鐵工程監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程［S］.