摘要:地鐵作為城市的交通大動脈,不僅能疏散巨大的城市人流,也能在一定程度上刺激了人口的增長,同時物流、資源、資金等也會加速在此聚集,這在一定程度上又提升了城市的首位度。本文結(jié)合經(jīng)驗對深基坑施工技術(shù)在地鐵車站中的應(yīng)用進行了分析,以供參考。
關(guān)鍵詞:地鐵車站;深基坑;施工技術(shù)
前"言
地鐵車站由站臺層、站廳層、設(shè)備層以及出入口組成。提供旅客乘降,換乘和候車的場所,在人們的生活中占有一定的地位,給人們的出行帶來了方面,同時地鐵車站發(fā)展越來越多,也為社會經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻,雖然對于地鐵車站的深基坑施工技術(shù)還存在一定的問題,但是相信會在以后的日子中做出改善。
一、深基坑開挖對周圍建筑物的影響
1、地鐵深基坑一般在城市主城區(qū),建筑物密集,基坑施工場地狹小,另外有重要的建筑和文物等要保護,所以深基坑施工對周圍建筑物的影響備受關(guān)注。如果支護不及時和支護強度不夠就會引起變形過大,甚至深基坑會坍塌,不僅造成經(jīng)濟損失,而且危及人身安全。
2、深基坑對周圍地下管線的影響隨著城市的發(fā)展,市政地下管線越來越密集,在基坑施工場地周圍可能存在各種各樣的地下管線,如果被破壞就會直接影響到人民的生活和財產(chǎn)安全,所以深基坑在開挖前就需要對坑內(nèi)的地下管線進行處理或改遷。
3、深基坑開挖對地表和道路的影響在深基坑開挖時,因為土體的平衡狀態(tài)被破壞,所以周圍環(huán)境的平衡狀態(tài)也受到影響。尤其一般基坑工程都需要進行降水,地下水位下降,勢必會引起地下水位越來越深,對大城市水供應(yīng)是一個問題,對生態(tài)環(huán)境亦是一種損害。一般深基坑工程建設(shè)在城市繁華地帶,灰塵、噪音、建筑垃圾等難免會污染周圍環(huán)境。而且深基坑在施工其間,場地周圍都要封閉,占用交通道路,這樣增加了交通壓力,給人民的生活帶來不便。
二、地鐵車站深基坑施工中遇到的問題
1、圍護結(jié)構(gòu)滲漏水造成周圍地塊水土流失。圍護結(jié)構(gòu)滲漏是基坑施工中較常見。在地下水位較高地層進行土方開挖時,如果圍護結(jié)構(gòu)存在缺陷,滲漏就會發(fā)生。
2、圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差造成安全隱患。圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差主要表現(xiàn)為圍護結(jié)構(gòu)施工方法不當造成夾渣、斷樁或強度不足,進而影響圍護結(jié)構(gòu)的水平向剛度,造成重大的安全隱患。
3、隨土方開挖未及時支撐造成圍護結(jié)構(gòu)變形過大、甚至失穩(wěn)。土方開挖過程中為了出土方便或趕進度等原因,不按規(guī)范要求及時支撐的現(xiàn)象普遍存在,需加強施工管理。
4、車站深基坑周邊地表沉陷過大。正常情況下深基坑施工隨著土方開挖卸載,均會造成周圍地表沉陷,但如果沉陷過大,會造成周邊市政道路開裂、管線變形過大開裂、周邊建構(gòu)筑物傾斜甚至開裂。
5、基坑坍塌和掩埋。一般發(fā)生在基坑土方開挖至主體結(jié)構(gòu)完成之間的階段,隨著土方的開挖,基坑內(nèi)外的不平衡荷載越來越大,當不平衡荷載超過圍護結(jié)構(gòu)的橫向承載力時就會發(fā)生基坑坍塌。
三、實例分析
1、工程概況
該地鐵車站結(jié)構(gòu)形式為上下兩層的單柱雙層雙跨矩形鋼混框架結(jié)構(gòu)。車站所在的道路兩側(cè)均為臨街建筑,樓房密集,大部分侵占道路紅線,且以大型建筑為主。車站中部路口南北兩側(cè)各15m采用蓋挖順作法施工,其余均為明挖法施工。明挖法施工部分設(shè)計為:地下連續(xù)墻+鋼管內(nèi)支撐\"作為支撐體系。地下連續(xù)墻和基坑內(nèi)施工時同步進行降水。
2、降水方案設(shè)計
(1)降水方法的擬定
在充分研究地質(zhì)資料、認真分析其他工程降水試驗失敗原因的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場施工條件,并將電滲、噴射、輕型和管井等幾種降水方式的效益分析合理性進行對比,同時考慮到降水方式對挖孔樁和基坑開挖的影響程度,決定采用大口徑管井工法進行降水。因為大口徑管井工法適用范圍廣,不僅適用于滲透性強的各類砂性土,而且也適用于淤泥質(zhì)粘性土。
基本思路是將承壓水降至開挖面以下,同時疏干潛水含水層。降水需達到的目的和要求:疏干基坑開挖范圍內(nèi)土層中的地下水及確保在基坑開挖時地下水位控制在開挖面以下2-3m,滿足基坑無水開挖施工的要求;通過降水提高整個土壤層的土體強度,以提高土體水平抗力,減少基坑位移和周圍地基沉降,便于機械施工;降低承壓水頭高度,確?;臃€(wěn)定開挖和結(jié)構(gòu)施作。
(2)井點布置形式此工程基坑平面為長方形,南北長44617m,東西寬1815m,可采用兩側(cè)平行布置;根據(jù)降水層主要為基坑底部的承壓含水層且降水較大的特點,宜采用基坑外部降水。優(yōu)點是對以后各工序的施工影響小,結(jié)構(gòu)完成后不用考慮封井問題。實際管井布置時,為了保證道路東西方向的正常通車和施工工期不受影響,同時盡可能為主體結(jié)構(gòu)施工完成后附屬風道和出入口基坑開挖創(chuàng)造便利條件,布井時過風道和出入口處以及兩端頭盾構(gòu)井處降水井距加密加深。
3、基坑周圍沉降控制及設(shè)計參數(shù)
由于井點埋設(shè)完成開始抽水時,井內(nèi)水位開始下降,周圍含水層的水不斷流向濾管,經(jīng)過一段時間,在井點周圍形成漏斗狀的彎曲水面,即所謂的\"降水漏斗\"。這個漏斗狀水面需幾天至幾周才能穩(wěn)定,漏斗范圍內(nèi)地下水位下降以后,必然造成地面固結(jié)沉降。
降水期間,降水面至原地下水位面之間的土層因排水固結(jié),會在所增加的自重應(yīng)力條件下產(chǎn)生較大沉降。因此通常降水引起的地面沉降即以這一部分沉降量為主,所以可采用以下簡易方法估算降水所造成的沉降值:
即沉降量約1~1.3cm,該方案已考慮施工周圍有鄰近建筑物,
,故選用小排量深井水泵(功率2.2kW,揚程大于30m,流量20m3/h),不會對周邊建筑產(chǎn)生影響。
4、管井施工技術(shù)要點
成孔后,替漿是控制單井涌水量的關(guān)鍵。替漿后泥漿比重控制在1103-1105。防止泥漿過濃影響出水,也須防止泥漿過稀造成塌孔事故。
在下管前探測孔深,當與井管長度不符時,要重新成孔。成孔后立即安裝井管,防止暴露時間過長出現(xiàn)塌孔,管節(jié)逐節(jié)深入,使接頭對正。下管時輕提慢放,并使井管居中;當上部孔壁縮徑或孔底淤塞,應(yīng)向孔內(nèi)注水,緩慢放入,禁止上下提拉和強行沖擊。
管井下放完成后,及時向孔內(nèi)投入濾料。濾料為4-6mm干凈砂礫,濾料要一次連續(xù)完成,要避免填料速度過快或不均造成濾管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象。洗井后濾料下沉及時補充濾料,要求實際填料量不小于95%理論計算量。濾料從井底填到井口下115m左右,上部采用不含砂石的黏土封口。
洗井采用活塞水泵相結(jié)合的方法,間隔反復(fù)進行,直到滿足洗井前后兩次涌水量差值lt;10%,水中含砂量lt;1/20000的要求。出現(xiàn)井內(nèi)涌砂現(xiàn)象時,
立即報廢此井。每井洗井完畢,及時作抽水試驗。通過觀察本井及鉆成井的水位降深及本井的水量,了解降水效果。
降水盡量用市電,并配備柴油發(fā)電機,保證24h不間斷抽水。工地配
備備用水泵,以便及時更換有故障的設(shè)備。
5、降水效果以及注意事項
(1)降水效果
1)地下水位及樁孔開挖情況。自挖孔樁實施開挖及至440根灌注樁完成,樁孔內(nèi)基本沒有遇到地下水。有少數(shù)樁遇水后2-3d降不下去,馬上檢查臨近降水井水位和抽水泵,將抽水泵位置降低或更換稍大功率水泵,地下水位很快降到樁孔底部,基本沒有影響到樁孔開挖。
2)地下水位及基坑開挖情況。工程施工期間,雖遇數(shù)次大雨,但檢測水位變幅較小,均控制在基底以下,未對施工及基坑造成任何影響。
(2)降水注意事項
1)嚴格密封降水井井管,保證真空管路系統(tǒng)在土方開挖前真空度達到0.06MPa以上,土方開挖過程中,真空度會有所下降,但須控制在0.03MPa以上。
2)降水井隨著基坑開挖,暴露井管隨時割除封堵。為方便挖掘機住基坑內(nèi)作業(yè),井管隨著土方開挖而分段割除,并用粘土回填密實,保證有足夠抽水能力的真空度。
6、圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點
(1)圍護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻時,成槽時嚴格控制成槽速度,輕放慢提,防止槽壁坍方。選用粘度大、失水量小,形成護壁泥皮薄而韌性強的優(yōu)質(zhì)泥漿,確保槽段在成槽機反復(fù)上下運動過程中土壁穩(wěn)定,并要據(jù)成槽過程中土壁的情況變化選用外加劑,調(diào)整泥漿指標,以適應(yīng)其變化。
(2)施工中防止泥漿漏失并及時補漿,始終維持穩(wěn)定槽段所必須的液位高度,保證泥漿液面比地下水位高。
(3)雨天地下水位上升時應(yīng)及時加大泥漿比重和粘度,雨量較大時暫停挖槽,并封蓋槽口。
(4)施工過程中嚴格控制地面的附加荷載,不使土壁受到施工附近荷載作用影響過大而造成土壁塌方,確保墻身的光潔度。
7、土方開挖施工技術(shù)要點
車站主體基坑開挖嚴格貫徹“時空效應(yīng)”理論,遵循“縱向分段、豎向分層、中間拉槽、邊挖邊支”的原則,豎向開挖時遵循階梯狀開挖施工順序,“從上到下,分層、分塊,留土護坡,階梯流水開挖,墊層及時澆筑”的總原則。每層開挖厚度不宜超過3m,如上下相鄰支撐間土層厚度超過3m,則應(yīng)相應(yīng)的增加開挖層數(shù)。
8、深基坑施工沉降控制要點
(1)確保圍護結(jié)構(gòu)及地基加固的施工質(zhì)量,確保圍護結(jié)構(gòu)及地基加固的施工質(zhì)量是基坑穩(wěn)定的關(guān)鍵,施工中我們將對圍護樁和地下連續(xù)墻的垂直度、樁底標高、防水質(zhì)量等進行嚴格的控制,除此之外,在基坑開挖過程中,若發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)有滲漏情況,需對滲漏處進行注漿止水處理。
(2)重視基坑降水管理,確?;咏邓馁|(zhì)量,降水開始后定期對觀測孔進行監(jiān)測,檢查降水效果,確?;油馏w達到預(yù)期的效果。
(3)按“時空效應(yīng)”組織基坑開挖,處理好開挖和支撐的關(guān)系,嚴格控制地表沉降,在開挖過程中掌握好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點,遵循“豎向分層、橫向分區(qū)分段、先支后挖、隨挖隨撐、快速封底”的原則,處理好開挖和支撐的關(guān)系,嚴格按照“時空效應(yīng)”組織施工,防止圍護結(jié)構(gòu)變形過大,嚴格控制地表沉降。
(4)及時施作墊層和底板砼,基坑開挖到底后應(yīng)及時施作墊層砼封底,不允許長時間暴露,并應(yīng)在最短的時間內(nèi)將結(jié)構(gòu)底板施作完畢,只有當結(jié)構(gòu)底板砼有了一定的強度后,基坑安全才真正有了保障。
(5)處理好拆支撐和結(jié)構(gòu)砼施工的關(guān)系,結(jié)構(gòu)鋼筋砼按照從下至上的順序逐層施工。
(6)加強監(jiān)測,及時反應(yīng)周邊建筑物情況,指導施工。
四、結(jié)束語
綜上所述,深基坑施工在地鐵施工過程中起到基礎(chǔ)作用,因此要不斷加強對地鐵車站深基坑施工技術(shù)的研究,施工過程中要結(jié)合周邊建(構(gòu))筑物與交通的實際情況和工程本身特點,綜合考慮車站施工與今后的運營要求,做好深基坑的開挖與支護,加強監(jiān)測工作,采取措施實現(xiàn)對地下水、地基沉陷的控制,從而實現(xiàn)工程的質(zhì)量與安全,為人們的出行帶來了安全的保障,相信對于社會經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。