东南沿海某火车站站房工程深基坑支护技术

2010-08-15李国鹏

山西建筑 2010年30期

李国鹏

新建甬台温铁路某火车站站房地处东南沿海,施工前场地原为河流,河道回填后作为工程地点。本工程总建筑面积13.3万m2,整体地下室两层,占地面积27200m2,基坑平面形状近似长方形,几何尺寸为274 m×101 m。基坑底开挖面相对标高-14.05 m,开挖深度为8.95 m。

场地基坑的土层情况:第①层素填土,均一性差,欠固结,层厚约1.0m;第②层粘土,软塑,中～高压缩性,底部与淤泥呈过渡关系,以淤泥质粘土产出层厚约1.20m;第③层淤泥,土质多为淤泥质粉质粘土,流塑,高压缩性,高灵敏度,标准贯入测试时自重下沉30cm。层底埋深2.20m～16.30m,层厚13.80m左右。

地下水情况:本工程基坑开挖支护影响的水主要是浅部地下水,主要为空隙潜水,赋水介质为素填土、粘土及淤积软土;淤积软土、粘性土具微弱透水性,地下水径流条件差、水量小。稳定地下水位埋深0.05 m～1.22 m,地下水年水位变化幅度约1.50m。

1 施工难度

1)本基坑占地面积极大,该基坑土方挖运总量约270000m3,土方量巨大,而工期极紧。

2)基坑周围环境复杂:与基坑紧邻的临时轨道线已投入运行,路基面与基坑底的高差大,为13.850m,且临时火车运输车的通行,造成基坑西侧土坡荷载的增大,大大影响土坡的稳定性、安全性。西侧正在施工的三个通道与基坑的连接,造成基坑施工的施工组织难及周边土体的失控效应。

3)本工程基坑属特大型深基坑,总占地面积27200m2,基坑空间效应大,开挖深度深,开挖的影响范围远,基坑底的土层土质差,基本上为饱和淤泥质粉质粘土,对基坑的稳定及变形控制不利。

2 基坑围护设计方案及排水方案

综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境等多种因素,确定采用钻孔灌注桩结合一道钢筋混凝土内支撑作为本工程基坑支护结构;对坑内被动区土体、局部深坑及局部坑内土体采用水泥搅拌桩加固和旋喷桩加固。采用一排连续搭接的双轴水泥搅拌桩作为基坑的防渗止水帷幕,坑内高差较浅处可放坡开挖。

1)常规区域,卸土范围要大于15 m,卸土1.3 m后基坑开挖深度7.35 m和7.55 m,设计采用φ 900@1100钻孔灌注桩挡土,桩底标高-34.300m;外侧采用单排φ 700@950双轴水泥搅拌桩止水,桩底标高-21.200m,水泥掺量 13%。

2)局部区域,卸土1.3 m后基坑开挖深度 9.05 m,设计采用φ 1000@1200钻孔灌注桩挡土,桩底标高-38.300m;外侧采用单排φ 700@950双轴水泥搅拌桩止水,桩底标高-21.300m,水泥掺量13%。

3)站台区域,常规区域基坑开挖深度14.01 m,集水井区域基坑开挖深度15.71 m,浅部5.16m挖深区域为碎石填方,挖除围护结构区域填方后,采用1∶1.5坡度放坡,坡面采用100mm厚混凝土护坡,深部的9.10m挖深采用φ 1100@1300钻孔灌注桩挡土,桩底标高-40.400m。外侧采用单排φ 800@500旋喷桩止水,桩底标高-21.200m。

4)支撑设计为在坑内设置一道钢筋混凝土水平支撑,支撑以短边对撑为主结合角撑的形式。钢筋混凝土支撑中心标高为-6.900,主撑截面为 1200×800,连杆尺寸800×800。围檩为钢筋混凝土围檩,截面为1300×800。混凝土围檩和支撑混凝土强度等级为C30。

5)支撑立柱采用型钢格构柱4∠140×12,截面为460×460,垂直度控制要求为1/300。其下设置立柱桩,立柱桩为φ 800钻孔灌注桩,钢格构柱在穿越底板的范围内需设置止水片。

6)基坑西侧靠站台部位被动土采用旋喷桩加固,其余被动土采用搅拌桩加固。坑中坑加固采用水泥搅拌桩加固。

7)在挖土后需在坑内设明沟或盲沟集水井明排水,明沟及盲沟应避免沿基坑底边布置,利用加深部分作为集水井。

3 基坑施工技术

3.1 总体施工顺序

因工期极紧,整个基坑未在工程桩基施工完毕,提前穿插基坑土方开挖施工,施工段以按土方进行大面开挖、分段施工利用竖向后浇分为3个区段。分别为1区段、2区段、3区段。1区段由1区(1-1,1-2)支撑段、2区支撑段组成,2区段由3区段支撑组成,3区段由4区支撑段、(5-1,5-2)支撑段组成。

挖土按施工段编号由1区～3区段顺序进行施工。1区段的施工为(1-1,1-2)支撑段、2区支撑施工完毕,压顶梁、围檩支撑的混凝土达到设计强度的80%时,在分区形成支撑体系受力平衡的条件下,开始分段分批开挖。2区段、3区段的施工根据前面安排依次进行。

各个挖土施工区段挖土施工完毕,以后浇带为界组织地下室底板各工序流水施工,底板施工按竖向、横向后浇带分区:1区分为A1区,B1区,2区分为A2区,B2区,3区分为A3区,B3区。

3.2 围护桩施工

1)钻孔灌注桩施工工艺。根据本工程地质特点,采用泥浆护壁回转钻进成孔,二次清孔;成桩采用水下导管法灌注混凝土。其工艺流程为:测定桩位→埋设钢护筒(包括挖泥浆沟槽)→复测桩位→安装钻机就位(包括接通电源)→钻进成孔(包括供给护壁泥浆)→冲孔(第一次清孔)→吊接钢筋笼→下放导管→清孔(第二次清孔)→水下导管法灌注混凝土→清洗机具→移至新桩位。

2)旋喷桩施工流程:钻机就位→调整钻架角度→钻导孔→下浆管→试喷→高压喷射注浆(泥浆的沉淀处理及外运、配送浆液)→喷射结束→冲洗就位→充填灌浆。

3)双轴水泥搅拌桩施工工艺流程:测定放线→开挖导沟→搅拌机定位(浆液配制)→施工水泥桩体→残土处理→桩机移位。

3.3 支撑、压顶梁和围檩施工

支撑施工时必须保证中心线的同一标高面和平面上的线性,加强观测,保证支撑完成后成为同一平面上的线性杆件,有着良好的轴向受压性能。围护桩压顶梁、围檩、支撑施工时,考虑气候状况决定是否掺加早强剂,保证混凝土7 d强度等级达到80%,以便减少养护时间,提前进入下道工序施工。围护桩压顶梁、围檩、支撑混凝土强度为C30,箍筋采用一级圆钢,梁筋采用二级螺纹钢。

3.4 基坑排水措施

围护钻孔灌注桩外侧常规区域(即非靠西侧站台区域)有14.7 m左右深φ 700@950双轴水泥搅拌桩止水帷幕和站台区域有16m左右深的φ 800@500旋喷桩止水帷幕后,可视为一个不透水层,在土方开挖前后在坡顶和钢筋混凝土围檩外侧各设一道300×400排水沟(其中每隔40m设500×500×500集水坑一个),以防坑外地表水倒流进基坑。在-5.200标高处压顶梁外侧与护坡脚之间设置100厚C25素混凝土垫层,在该混凝土垫层上设置一道300×300排水沟(其中每隔40m设 500×500×500集水坑一个)。在坑内宜利用加深部分作为集水井,并设置明沟排水,集中排入河道。