对地铁深基坑围护结构施工技术的探讨

王振浩

摘要:近年来，随着城市化进程的加快，更多的地铁基坑大量涌现。本文根据实际经验探讨了深基坑围护结构工程施工技术。

关键词:地铁；深基坑；施工工艺；内支撑；变形；探讨

一、工程概况

某市地铁2号线是地铁中环线,阳光站位于某市宝安区同乐村,创业二路北端,宝安区金威啤酒厂西侧。车站为地下两层,岛式站台。车站中心里程CK7+708,明挖段起点右线里程为CK7+534.91,终点里程为CK7+801.26。明挖段长266.35 m,宽19.10~21.45 m,站台宽10.0 m,线间距13.2 m。采用明挖法施工。

阳光站场区为珠江三角洲冲洪积平原,地层自上而下依次为;第四系全新统人工回填土,冲洪积黏土,粉质黏土(局部有粗砂、砂砾、圆砾),第四系残积砾质黏性土,砂质黏性土,全风化、强风化、中风化、微风化花岗岩。主要土层的物理力学性质指标如表1。场地地下水按赋存条件主要分为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。略具承压性。地质勘察期间地下水位埋深1.9~3.2 m,水位高程7.55~14.31 m,水位变幅0.5~1.5m。对钢筋混凝土中钢筋无腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。

表1主要土层的物理力学性质

阳光站基坑深度17.2~18.8 m,围护结构采用1 200@ 1 300钻孔桩加600 mm高压旋喷桩桩间止水,内支撑采用竖向三道600,t=12 mm(16)钢管支撑,钻孔灌注桩桩顶设一道1 400 mm×800 mm(宽×高)冠梁。阳光站深基坑维护结构施工场地狭小、各类管线众多、涉及管线改迁和横吊保护工程,地表软层厚,地下岩层变化多,长距离交通疏解,要多次倒边施工,增加了施工组织难度。

1)基坑设计方案。该段基坑长266.35 m,宽19.10~21.45 m,基坑深度17.2~18.8 m。围护结构采用1 200@ 1 300钻孔灌注桩,钻孔灌注桩的嵌固深度应满足基坑整体稳定、抗倾覆、抗管涌、抗隆起要求。经计算,标准段桩的嵌固深度为7.5 m,部分进入全风化花岗岩段嵌固深度为5.0 m,盾构井段的嵌固深度为8 m。旋喷桩与钻孔桩有200 mm的咬合,桩径为600 mm,嵌固深度不小于基坑以下2 m,其抗渗系数<10-6cm/s。采用P. O42.5水泥,水灰比取1.0,注浆压力值通过现场成桩试验确定;内支撑、围檩的设置为钢管内支撑(基坑竖向设三道@ 3 000 mm):600mm,t=12 mm和16 mm,钢围檩采用I45c组合腰梁(两根加缀板焊接),采用Q235钢。

2)主要技术要求。钻孔灌注桩桩底嵌入总深度5~8 m,进入中风化地带桩底嵌入总深度>2 m。桩后旋喷桩孔深短于围护桩1 m。两端及局部加固旋喷桩要求深于砂层>2 m。重点采取措施,防止桩位偏斜,加大旋喷半径,防止基坑渗透水。严控围护桩垂直度,桩底偏差<20 mm,严控围护桩中心距为1 300 mm(1 000 mm),偏差<20 mm。

二、基坑支护施工

1主要施工步骤

1.1施工准备。

1.2钻孔灌注桩及旋喷桩施工:钻孔成孔→清底→吊放钢筋笼→吊放导管灌注水下混凝土→旋喷桩施工。

1.3基坑内降水开挖。

1.4基坑开挖至每道支撑设计位置下0.5 m,架设钢支撑后施加预应力,随开挖随支撑,直至开挖至基坑底面。

1.5施作接地网、底板垫层混凝土,底板及部分边墙结构、防水层。

1.6混凝土达到设计强度的90%后,拆除第三道支撑,铺设地下二层侧墙防水层,施做地下二层侧墙、中板结构。

2钻孔灌注桩、旋喷桩施工

钻孔灌注桩施工放线应根据围护桩平面布置图定位轴线、控制点坐标及施工图相关尺寸进行,并应考虑桩位允许偏差50 mm、垂直度允许偏差1/300(不允许侵入车站主体结构)和排桩最大水平位移20 mm等。钻孔桩终孔后,经监理工程师检验后安装钢筋笼、灌注桩身混凝土。旋喷桩施工前进行场地平整,挖排浆沟,钻机定位后采用单管旋喷。要求钻机安放保持水平,钻杆保持垂直,其倾斜度不得大于1.5%。

3开挖支撑沟槽

3.1基坑开挖时应分层、分段对称平衡开挖,基坑四周需预留三角土护坡,每层挖土厚度不宜超过3 m,并应由人工开挖支撑沟槽,开挖沟槽底至支撑下0.5m处及时架设腰梁及支撑,遵循先撑后挖的原则,钢支撑的安装偏心应≤20 mm,在支撑未达到正常使用前,不得超挖下层土方。开挖至距坑底300 mm时,应由人工开挖、找平并对坑底进行及时封闭,基坑底应考虑-20 mm施工误差。

3.2基坑开挖施工时,围护结构周围的地面堆载不得大于20 kPa,且基坑周边2 m范围内不得堆放建材和设备。

4基坑降水、排水

4.1采用管井井点进行基坑内降水。基坑开挖前半个月必须进行场地降水,将地下水位降至基坑开挖面以下1.0m,开挖至基底时,也须保证地下水位降至基坑底面以下1.0 m。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终,待顶板覆土后封闭降水井点管,灌注微膨胀混凝土,并加焊钢板封闭。

4.2基坑开挖过程中,应做好基坑内的排水工作,如在雨季施工,必须准备足够的抽水设备,并做好基坑外的排水、截水工作。

5止水补浆作法

基坑在开挖过程中若旋喷桩止水效果欠佳时,可在桩间打设注浆锚管,注水泥水玻璃双浆液进行止水。

6管线保护和改移

阳光站场地地下原有密集的电力、电信、雨水、上水、污水、燃气、路灯等地下电缆管线管道,地下管线管道的走向与道路平行,局部交叉。在施工前对基坑范围内的管线进行详细调查,确保基坑围护桩及基坑土体开挖期间管线的安全。若施工时发现现场管线保护和管线改移与设计图纸不符时,需立即通知相关设计单位及时采取相应的措施。对于留仙二路下横跨车站5 000 mm×1 800 mm雨水管线的保护方案需和基坑开挖方案进行详细配合,确保管线的安全。

7围护桩施工

场区围护桩施工方法如下:①桩底高程位于粉质黏土、黏土层和强风化花岗岩的采用旋挖桩施工;②桩底高程位于中、微风化花岗岩中的采用冲击钻进施工;③高压旋喷桩采用600 mm单管旋喷法;④止水搅拌桩采用PH-5型搅拌桩机施工,桩径500 mm;⑤桩间凹陷面采用喷浆机以C20混凝土喷射至平。

阳光站是2号线的试验段, 2007年12月21日进行围护桩的试桩,钻孔桩桩端进入中、微风化花岗岩岩层,嵌固基坑底部不小于5.0 m(入微风化层1.5 m)。顺留仙二路地面下有一个5.0m×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根高压电缆线、2根燃气管、15根通讯电缆线、4根红绿灯电缆线等管线,杂乱地密布在施工场地内。考虑到工期紧、场地狭小,采用两台套RS-220旋挖钻机成孔,35 t汽吊下钢筋笼,施工完灌注桩后在桩间再进行高压旋喷桩施工。桩端部分较硬的岩层先用冲击钻机成孔,共用冲击钻机14台套,冲孔有孤石、中微风化岩的部位。于2008年5月10日进两台套高压旋喷桩机进行止水桩施工,围护桩于2008年12月20日施工完毕。微风化花岗岩岩性坚硬,强度达到3 000 kPa,因而确定为支护桩嵌岩层。

三、结语

经结构监测分析,围护桩桩顶位移最大值为6.2mm,围护桩沉降最大值为4.8 mm,均在规定范围内,说明某某站基坑围护结构施工安全稳定。在软土地区,对桩间土采用水泥土加固(尤其是高压旋喷法加固),可以起到挡水和提高支护效果的双重作用,该措施可以显著减少桩身内力,在软土地区的地铁站场,做内支撑可以大大增加支护结构的整体刚度及稳定性。

参考文献

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[2]柯书梅.地铁车站基坑工程设计与施工[J].岩土工程界,2008(11):50-55.

[3]杨思谋，严洲.复杂条件下某地铁站某出入口基坑方案设计[J].广东土木与建筑,2008(9):101-103.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。