明挖地铁车站深基坑施工技术应用
2024-04-17李洋
李洋
摘要:深基坑开挖作为一种较为常见的施工方法,其开挖和支护方式的选择对最后的施工结果产生的影响很大。基于此,以徐州市地铁2号线一期3标奔腾大道站为依托,对明挖地铁车站深基坑施工技术的应用进行探讨分析,希望能给类似的施工人员带来一些借鉴与参考。
关键词:地铁明挖车站;深基坑开挖;支护技术;施工方法
0 引言
明挖法具有施工难度相对低、质量有保障、作业效率高、支撑稳定性好等诸多优点。在具体项目建设过程中,必须结合实际,认真编制施组及专项方案,明确施工计划,对各项主要资源进行统筹协调,抓好各工序、各环节的施工作业管控,进而促进地铁车站建设施工顺利开展。本文结合徐州城铁二号线的地铁明掘车站深基坑支护技术,对其在施工中的应用进行了探讨和分析。
1 工程概况
徐州市地铁2号线一期3标奔腾大道站施工段,起点里程为K3+025.958-K3+232.458,车站全长206.5 m。该站为两层岛式地下车站,平台为11m。车站设有4个进出站、2个挡风墙。在车站的南端和北端分别设置了18.83m的盾构起始井和18.24m的盾构接收井。该站设在公路边,采用明挖法施工,使用φ1000@750 mm(700)套筒咬合桩进行围护。
2 机械设备选型
本站咬合桩所通过的地层主要包括1-1层填充土、2-3-3层黏土、2-3-4层黏土、2-5-1层粘质粉土,2-5-2层黏质粉土,5-3-4黏土;地下水包括充填体潜水、第四系2-5-2组弱承压水和5-3-4组深部承压水。针对本车站水文地质情况选用旋挖钻机进行施工,配置全套、全旋钻、钢制套管,可在潜水层取土成孔,在承压水层捞渣成孔。
3 深基坑施工工艺流程及施工要点
3.1 工艺流程
单桩施工过程咬合桩设计有2种类型,即 A(荤)、 B(素)桩,A型单桩施工工艺流程如图1所示。排桩法施工流程一般为B1—B2—A1—B3—A2—B4—A3……,如图2所示。
3.2 施工场地平整
地面、地下混凝土及沥青铺面采用凿岩机破碎,人工配合清除,残渣用CAT320型挖掘机机装车,用自卸汽车运输到弃土场。利用CAT320型挖掘机对软弱土层进行开挖,然后用黏土进行充填,再用小型机械进行分层压实[1]。
3.3 导墙施工
导墙为钢筋混凝土构造,导墙剖面如图3所示。其宽度为4m,厚度为40cm。采用φ10mm@200mm单层双向钢筋网,混凝土强度等级为C30。导墙施工施工流程如下:
3.3.1 测量放样
以施工经验为基础,将咬合桩外放120mm,使用全站仪以地面导线控制点为基础,进行实地放样,并将护桩做好,将其作为导墙施工的控制中线。
3.3.2 导墙沟槽开挖
在桩位放样合格后,就可以开始挖沟了。在导墙基础上,利用CAT320型挖土机进行开挖,并辅以人工修沟。对基础进行修剪后,在沟下引中线,作为模板安放的控制线[2]。
3.3.3 碎石摊铺
在基坑开挖后,利用CAT320型挖掘机对基坑内的碎石进行平整,然后利用小型夯土机对基坑内的基坑进行夯击。
3.3.4 钢筋的处理和绑扎
用矫直机对钢筋进行矫直截断,并在网状结构的交叉点处扎紧。在钢筋网的下面用垫块支撑,以1m为间隔,使其呈梅花状布置。
3.3.5 模板安装
内模由一块已成型的钢制模具制成,左右两块内模之间用已成型的角钢对拉联接。外模板由8mm厚的橡木薄板+方形木料组成的双排背筋构成,并在外模上用三角形支撑加强。
3.3.6 混凝土的浇筑和维护
混凝土浇筑采用混凝土泵车泵送,由两侧28m对称交替进行浇筑。使用B50型插入式振动器进行振动,使用铁铲进行精抛光。
3.3.7 混凝土养护
混凝土进入初凝状态后,用塑料布覆盖,喷洒清水,对其进行养护[3]。导墙浇筑完毕,拆除模板后到咬接桩施工之前,必须在导墙中对咬接桩预留槽周围做好安全保护。
3.4 成孔施工
3.4.1 钻机就位
待导墙达到一定的强度后,对桩身进行复位,并将其倒置至导墙顶部,以此作为钻孔定位的控制点。将套筒钻移到正确位置,将套筒钻的抱管器中心对准于导墙孔的设计桩中心。
3.4.2 成孔
在桩机就位之后,用履带起重机将套管吊装到桩机钳口中,用全套管全转动钻机下压套管,压入深度大约在1.5~2.5m之间。之后用旋挖钻机从套管中取土,在取土过程中一边取土,一边持续下压套管,当进入承压水地层之后,调换钻头捞渣成孔,使套管底口超前于开挖面的深度2.5m。
3.4.3 渣土外运
施工中所形成的残渣由CAT320型挖掘机装载,再由自卸车运输到弃土场。
3.4.4 泥浆外运
奔騰大道站的地下水位较高,在钻孔施工过程中会形成大量的泥浆,从而对钻孔质量和钻孔质量造成严重影响。为了防止出现此问题,先将三个淤泥储存箱装入淤泥中,然后用淤泥罐车将淤泥运往弃土地点。
3.5 钢筋笼制作、吊放
钢筋笼的加工是在钢筋加工厂进行的。钢筋笼的主筋通过锯床切割,采用直螺纹连接。钢筋笼加强肋焊接采用CO2保护焊,焊缝为单面焊,焊缝长度不应少于10钢筋直径。为避免钢筋笼浇筑时出现上浮现象,在其底部焊接1cm厚,面积60cm×60cm的钢板,以提高其抗浮力。
3.6 测斜管保存及安装
将测斜管存放在空气湿度低于85%的室内,暂不用时,打开包装,将错位接头处的每一层平铺,以避免弯曲变形。1根20m测斜管沿基坑埋于荤桩内,共16根管,全长320m。
3.7 水下灌注混凝土
混凝土的灌浆方式为管道法。在混凝土运输到工地之后,使用混凝土运输车的滑道将混凝土注入到地上的吊斗中,然后使用履带起重机将吊斗中的混凝土,注入到管道顶端的料斗中,从而完成对管道中混凝土的灌注。
管道直径为25cm,管道之间用带加橡的胶密封件连接。安装前做水压力测试,以确保管道的密封性和耐压性。管道的底部要比孔底高30~50cm,以确保管道的底部有足够的排出空间。管道的顶部与混凝土的漏斗相连。
在混凝土浇筑时,应根据混凝土表面的实际高程,及时计算出管道的埋设深度,以确保管道底部在混凝土表面2~6m处。启动浇筑开始后,严禁中途随意停歇。随着混凝土表面的升高,将套管、管道抬高。在提升套管的过程中,要缓慢地上拉,并左右晃动,让混凝土能够进入到套管所占的空间中,并且要留意观察钢筋笼是否上浮,套管埋深要控制在2m左右。
为确保桩顶混凝土的整体质量,应将桩顶标高程+0.5m部位将混凝土凿掉。在灌注完毕后,取出插管及导管[4]。在施工期间,应安排一名技术人员全程在岗,并做好水下混凝土浇筑的记录。桩身混凝土浇筑完毕后,将桩顶高度保持在离地90cm左右,在此基础上对空桩进行回填,以保证桩身的安全。
3.8 成桩检测
3.8.1 声测管埋设要点
测声管采用焊接钢管,内径为60mm,与钢筋笼焊接固定。声波测量管的管口必须高于桩头200mm,并且埋在桩身的长度要与桩身长度相同。将下端密封,上端盖上盖子,确保管内无杂质,接头处焊接牢固,过渡平滑。每一桩中均埋有3个探头,探头在桩身的外部以对称的方式布置。
3.8.2 桩体检测
当桩身强度达到设计值时,将桩身挖至桩顶,将桩头上的余量凿掉,并检查桩身。对咬合桩完整性采用声波法进行检验,检验数量不低于总检验数量的20%,且不低于5根。若声波法判断出的桩体有缺陷,且对其水平承载力有影响,需进行钻孔岩心补测。
4 质量控制措施
4.1 套管下压前垂直度控制
4.1.1 经纬仪控制法
在施工之前,将两个经纬仪放置在更远的孔位上,当钻机和履带起重机到位之后,履带起重机将套管提起,并将其放置在导墙定位孔内,并用交叉丝垂线对齐套管的边沿,观测人员指导桩机操作员对着套管的方向进行调整,直到交叉丝垂线与套管壁上的两条直线完全一致。
4.1.2 吊线坠控制法
施工前,在垂直方向上设置2个吊线锤,吊线锤尽可能选用5kg重的线锤,线锤下面放一盛满水(油)的橡胶桶,将线锤浸入水中,以提高其稳定度,减小其摇摆。
当钻机和履带起重机就位时,用履带起重机将套管提起,放进导墙孔内,确保竖线与套管沿齐。观测人员指挥桩机操作工将套管导向,使其竖线与套管壁两条直线相吻合。
4.2 套筒下压过程中垂直度控制
套筒下压、研磨全过程都是由钻机自己的液压系统完成的,所以对竖直度的控制也必须由钻机自己来完成。在施工过程中,通过调节每个圆筒的伸长来调节套筒的偏移方向,即可以控制成孔垂直度。在套管下压时,要将套管下压的冲程控制在20cm/次之内,并要将套管磨动和下压过程同步进行,以保证套管的相对稳定,防止套管上部向前倾斜。
5 结束语
明挖法作为常用的基坑开挖工艺,具有施工难度相对低、质量有保障、作业效率高、支撑稳定性好等诸多优点,因此被广泛应用。本文以徐州市地铁2号线一期3标奔腾大道站为依托,对明挖地铁车站深基坑施工技术的应用进行探讨分析,希望能给类似的施工人员带来一些借鉴与参考。
参考文献
[1] 马赞.地铁车站深基坑开挖施工技术分析[J].成都工业学
院学报.2019(4):80-81.
[2] 黄志刚.地铁车站深基坑支护施工技术研究[J].科技展望,
2016(28):50-51.
[3] 林朝飞.明挖法深基坑施工變形观测与分析[J].农家参谋,
2019(10):190.
[4] 张学文.建筑密集区地铁车站深基坑施工关键技术研究[J].
中外公路,2018(2):90-91.