天津地鐵沙柳路車站深基坑施工技術摘 要:結合具體工程實例,從基坑圍護、土體加固、坑內降水、基坑開挖等方面介紹了深基坑施工技術,并對其施工效果進行了分析,表明效果良好,保證了深基坑和周圍環境的安全。關鍵詞:深基坑,土體加固,開挖,環境監測1工程概況 天津地鐵2號線沙柳路車站位于河東區衛國道與賀蘭路的交口處,在衛國道北側輔道下,是地鐵2號線與遠期7號線之間的換乘車站,2號線與7號線在沙柳北路與衛國道交口成“十”字相交(交角為99°,2號線在上,7號線在下)。 車站為雙層島式車站,地下一層為站廳層,地下二層為站臺層。車站主體結構基坑長210ｍ,寬19.7ｍ～23.7ｍ,開挖深度為15.97ｍ～17.85ｍ,并設3個出入口、2條風道。 衛國道是天津市的主要交通干道,為迎賓道。同時,沙柳路站基坑北側的建筑多,如順馳太陽城康體中心距主體圍護結構邊緣僅16ｍ,建筑師走廊距西端頭井邊緣僅21.4ｍ。設計要求基坑變形控制保護等級為一級,即地面最大沉降量不大于0.1%Ｈ,圍護墻最大水平位移不大于0.14%Ｈ(Ｈ為基坑開挖深度),且不大于30ｍｍ。為此,在基坑開挖過程中,確保周圍環境的安全尤其重要。2 主要施工工藝2.1基坑圍護 本工程在施工地下連續墻時,采用“液壓抓斗成槽法”。對于800ｍｍ厚的地下連續墻采用鎖口管接頭的方式,而換乘段考慮與遠期7號線相交,故北側采用44ｍ,深1000ｍｍ厚的地下連續墻同時兼作7號線端頭井的圍護結構,為保證44ｍ長地下連續墻的垂直度、穩定性及接頭的質量,將其接頭方式改用混凝土榫式預制接頭,實踐證明,此接頭方式對于44ｍ深的地下連續墻的施工是很可行的。換乘段南側地下連續墻考慮方便遠期7號線區間施工時盾構機穿越,故在-19.7ｍ以下采用新材料玻璃纖維鋼筋代替普通鋼筋,既可保證普通鋼筋的各項性能,同時,盾構機也可絞斷穿越。2.2土體加固 為改善基坑內部及周圍的土體,提高基坑開挖階段被動區土體的側壓力和基底的隆起,故需要對深基坑部分內部及周圍土體進行加固處理。 為加強地下連續墻底部的穩定性,減少墻體的垂直沉降,每5ｍ～6ｍ幅寬的地下連續墻內設置2根注漿管,每根注漿管注漿量2ｍ3,對墻趾土體進行注漿加固。漿液采用雙液漿,漿體進入土體后,早期固結快,漿液不易流失(經測試,3ｄ即可達到70%的加固強度),為基坑開挖創造了條件。2.3 基坑降水 基坑開挖要穿越上部粉土層,坐落在粉質粘土層中,由于粉土、粉質粘土同屬含水地層,地下水較豐富,根據每口井的有效抽水面積(約100ｍ2),需在開挖面積約4500ｍ2的主體結構基坑中布置46口降水井(其中32口降潛水井,14口降承壓水井),深井埋設深度比挖土基底深6ｍ。同時基坑內設置9口水位觀測井(東西端頭井各設置1口,標準段內設置6口,換乘段設置1口);在基坑圍護結構外側布置16口水位觀測井,用于觀測基坑內降水對基坑外地下水位的影響,根據坑內外水位變化,確定降水的速率和抽水量。 根據地質情況,本工程分別設置降潛水井點和降承壓水井點。采用鉆機成孔。降潛水井井徑為705ｍｍ,井深為基底以下6ｍ,全孔下入Φ400/300ｍｍ水泥礫石濾水管,濾水管外包一層40目尼龍網。地面1ｍ以下井深范圍內回填粒徑為3ｍｍ～7ｍｍ濾料,孔頂處1ｍ深度用粘土填塞。降承壓水井井口位于地面以上0.7ｍ,以防止地表污水滲入井內,并用水泥漿封口,深度不小于3ｍ,井壁管采用焊接鋼管,Φ250ｍｍ(內徑);采用橋式濾水管,濾水管外包一層40目尼龍網,濾水管的直徑與井壁管的直徑相同;沉淀管接在濾水管底部,直徑與濾水管相同,長度為1ｍ,沉淀管底口用鐵板封死;從井底向上至濾水管頂部以上1.5ｍ均圍填中粗砂;在中粗砂的圍填面以上采用優質粘土圍填。在每口深井內放入1臺深井潛水泵做重力排水。2.4 基坑開挖 1)合理劃分開挖段。車站主體結構基坑長210ｍ、寬19.7ｍ～23.7ｍ,根據地鐵車站施工的特點和結構施工的要求,將基坑劃分為9個開挖段,即1個換乘段、2個盾構工作井、6個標準段,每段長度20ｍ左右。 2)挖土。在基坑開挖施工時,認真貫徹“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則,嚴格控制基坑暴露的面積和深度。在基坑開挖時,分段、分區、分層、對稱進行,不得超挖。每層土體的開挖深度以設計的支撐位置為準,確保在基坑開挖后能及時進行支撐安裝,減少圍護墻的位移。同時保證每步開挖所暴露的部分地下墻體寬度控制在3ｍ～6ｍ,每層開挖深度不大于2ｍ,嚴禁在一個工況條件下,一次開挖到底。根據實際情況,確定每區土體的開挖順序,基本原則為:先中間,后兩側,確保兩側預留土堤護壁,減少圍護墻的懸臂長度和懸壁時間。 深基坑開挖是從上到下分段、分區、分層進行,分層開挖施工時,根據施工區域的地質情況,臨時邊坡控制在1∶2以上,每層設3ｍ寬平臺,保證開挖機械設備的運作。基坑開挖到坑底標高時,總體基坑縱向坡度控制為1∶3,以確保邊坡的穩定。2.5支撐 主體結構基坑采用的支撐體系為?609ｍｍ(壁厚16ｍｍ)的組合鋼管支撐、部分現澆鋼筋混凝土角撐和鋼格構柱。組合鋼管支撐基本為排撐,端頭井和換乘段的部分位置為斜撐,其余均為直撐;基坑標準段和換乘段布置4道支撐,東、西端頭井布置5道支撐,其中第3,4道斜撐為雙拼支撐,上下道支撐間距在3ｍ～4ｍ不等。在端頭井的轉角處及換乘段的直角轉角處分別設置了300ｍｍ厚的現澆鋼筋混凝土角撐,其位置在相應的支撐下方。在換乘段的中部沿地連墻縱向設置了3根鋼格構柱。2.6環境監測 施工監測的內容包括:地下連續墻頂位移、沉降;地面、管線及周邊建筑物的變形;坑底隆起;圍護墻的變形;土體分層沉降;支撐軸力;圍護墻鋼筋應力;地下水位觀測;孔隙水壓力觀測;土壓力觀測;工具樁垂直沉降觀測。 監測工作根據各個施工階段進行動態同步監測,施工期間監測頻率為1次/ｄ～2次/ｄ;施工后期,每間隔1ｄ～3ｄ進行1次后期變化監測。根據每日監測情況,及時對基坑開挖的速度和深度、降水的速度和降水量、支撐安裝的及時性和施加預應力情況等進行調整,使深基坑施工在監控信息指導下,正確、合理地進行。3結語 沙柳路地鐵車站主體結構基坑施工,由于采取了科學合理的技術措施和嚴格的施工管理,在施工中取得了很好的效果,達到了一級基坑安全保護等級的要求,周圍地表沉降也控制在允許范圍內,周圍建筑物未發生過量下沉及開裂、破損的現象。 1)基坑圍護結構地下墻的垂直度均小于3‰,墻面平整,接縫密貼,無明顯漏水,地下墻墻趾注漿量充足,控制了基坑內外的滲水。 2)由于在基坑施工時確定了正確的降水方案,控制了降水速度和降水量,基坑內的水位始終保持在開挖面以下。因此,基坑內開挖的是干土,這既保證了基坑開挖的安全,又保證了環境的整潔,同時使基坑外的水位穩定(基坑外觀測井的水位變化均在500ｍｍ以內)。 3)對基坑轉角處的土體及換乘段底部土體進行有效的加固,既達到了設計要求,又確保了深基坑開挖施工的安全,同時加快了施工進度。參考文獻:[1]陳宗平.深基坑支護設計與施工技術探討[Ｊ].山西建筑,2004,30(8):40 41.
