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        銅陵市北京西路下穿銅陵火車站工程深基坑施工方案對比及分析

        2015-12-02 01:43:28劉錦軍南京上鐵地方鐵路開發(fā)有限公司江蘇南京210036
        江西建材 2015年11期
        關(guān)鍵詞:施工

        ■劉錦軍 ■南京上鐵地方鐵路開發(fā)有限公司,江蘇 南京 210036

        1 工程概況

        本工程地點位于蕪銅鐵路終點銅陵西站,北京西路與銅官大道T形交叉口北側(cè)。為銅陵市北京西路下穿蕪銅鐵路銅陵西火車站工程建設(shè),目的是完善城市路網(wǎng),解決老城區(qū)與政府行政中心交通困難,新建下穿鐵路立交橋。設(shè)計北京西路由南向北依次下穿銅官大道、銅陵站站前廣場、站房、銅陵站站場股道后,主線接入蕪銅路與泰山大道交叉口。

        分別在鐵路站場南北兩側(cè)設(shè)置頂進(jìn)工作坑,南側(cè)工作坑位于蕪銅鐵路線南側(cè),銅官大道北側(cè),框架7 在南側(cè)工作坑內(nèi)預(yù)制,然后進(jìn)行頂進(jìn)施工;北側(cè)工作坑位于站場以北,框架9 在該工作坑內(nèi)預(yù)制,然后再向南頂進(jìn)施工。線路下框架7 與框架9 間設(shè)置現(xiàn)澆段1。

        2 基坑情況介紹

        南側(cè)工作坑最深處開挖深度12.3m,寬度為34m,長度89m。北側(cè)工作坑最深處開挖深度10.4m,寬度34m,長度55m。采用明挖順作法施工,2 孔13m 分離式框架頂進(jìn)下穿既有銅陵火車站站場。

        表1 周邊建筑物距離主基坑尺寸

        擬建工程位于銅陵市老火車站附近,交通較方便。場地位于長江二級及三級階地上:K0 +600~720 及K0 +990~K1 +630 位于二級階地上,K0 +720~990 位于三級階地上。地形略有起伏,地面標(biāo)高約在19m~35m 之間。場地內(nèi)地表水系不發(fā)育,僅零星分布的水塘中有少量地表水。

        勘察期間,于施工結(jié)束24 小時后測得各鉆孔穩(wěn)定水位埋深為3.0~4.0m。地下水隨季節(jié)變化,地下水位年變幅約2.0~4.0m。

        表2 土層物理力學(xué)性質(zhì)

        本工程基坑施工有以下特點:基坑位于原火車站廣場上方,周邊建筑物距離基坑較近,基坑圍護(hù)樁基穿越土層較多,樁基施工質(zhì)量要求高;基坑施工面積較大,基坑周邊荷載分布不均。

        根據(jù)周圍環(huán)境條件,南側(cè)主基坑安全等級為一級,要求地面沉降量≤0.1%,圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移警戒值≤0.18%(H 為基坑深度)。本工程基坑開挖深度較深,周邊有保護(hù)建筑,環(huán)境保護(hù)要求高。

        3 深基坑施工方案工序?qū)Ρ?/h2>

        結(jié)合本工程特點,根據(jù)以往基坑支護(hù)施工經(jīng)驗,經(jīng)過計算、比選不同支護(hù)方案,綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、施工方便可行等因數(shù),原方案提出采用單排鉆孔灌注樁支護(hù)加對撐,后為響應(yīng)業(yè)主要求,加快施工進(jìn)展,根據(jù)工程籌劃安排及工期要求,改對撐為雙排樁的方案。兩方案分別簡述如下:

        (1)鉆孔樁加對撐方案

        ①靠既有線一側(cè)施打12m 長直徑1.0m 鉆孔灌注樁防護(hù)路基,基坑外圍先施工旋噴樁止水帷幕,再打26m 長直徑1.0m 鉆孔灌注樁圍護(hù),在格構(gòu)式鋼立柱位置處施工直徑0.8m 鉆孔灌注樁。

        ②開挖基坑至設(shè)計^609 鋼管對撐標(biāo)高以下1.0m 處。

        ③施工^609 ×16mm 鋼管對撐,施加預(yù)壓力。

        ④開挖至基坑底,同時架西側(cè)格構(gòu)式鋼立柱支撐鋼管橫撐。

        ⑤修筑排水溝,澆筑底板混凝土、地錨梁。

        ⑥預(yù)制箱身Ⅱ,架D16 型便梁施工便梁支墩,架設(shè)D24 型施工便梁。

        ⑦頂進(jìn)箱身Ⅱ、就位。

        ⑧架東側(cè)格構(gòu)式鋼立柱支撐鋼管橫撐,拆除西側(cè)格構(gòu)式鋼立柱,預(yù)制箱身Ⅰ,移動便梁。

        ⑨頂進(jìn)箱身Ⅰ、就位。

        后背梁采用單排1.5m(南側(cè))、1.0m(北側(cè))鉆孔樁加坡頂放坡開挖。地面放坡開挖4m,坡率1:1.5,之后在鉆孔樁圍護(hù)下開挖。

        (2)雙排樁方案

        南側(cè)現(xiàn)澆第1 段框架基坑、南側(cè)頂進(jìn)基坑的圍護(hù)方式由直徑1.0m@1.1m L=26M 鉆孔樁加對撐改為直徑1.5m@1.6m L=25M 雙排鉆孔樁,前后排樁中心距6m,剛架梁厚度1.2m。

        北側(cè)頂進(jìn)基坑的圍護(hù)方式由直徑1.5@1.6 L=22 鉆孔樁加對撐改為直徑1.5m@1.6m L=25M 雙排鉆孔樁,前后排樁中心距6m,剛架梁厚度1.2m。

        4 雙排樁圍護(hù)基坑計算

        基坑設(shè)計深度12.3m,基坑安全等級為一級,采用《國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120 -2012)》進(jìn)行設(shè)計計算。

        (1)基坑周邊荷載

        地面超載:20kPa。

        (2)擋土墻

        擋墻類型:雙排樁;

        嵌入深度:12.7m;

        后排樁長:25m;

        混凝土等級:C30;

        樁徑:1.5m;

        前排樁間距:1.6m;

        后排樁間距:1.6m;

        剛架板厚:1.2m;

        (3)變形內(nèi)力

        (4)整體穩(wěn)定驗算

        (5)抗傾覆驗算

        (6)墻底隆起驗算

        5 兩種方案實施對比

        (1)鉆孔樁加對撐方案

        基坑兩側(cè)單排樁:基坑深12.3m,采用單排Φ100cm 鉆孔樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),排距1.1m,樁長26m,Φ609* 16 鋼管對撐。外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水,樁長16m。經(jīng)計算,圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移為13.5mm。

        基坑后背單排樁:基坑深12.3m,采用單排Φ150cm 鉆孔樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),排距1.6m,樁長26m,外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水,樁長12m。經(jīng)計算,圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移為32.4mm。

        (2)雙排樁方案

        基坑兩側(cè)雙排樁:基坑深12.3m,采用雙排Φ150cm 鉆孔樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),排距1.6m,樁長25m,前后排樁中心距6m,剛架梁厚度1.2m。外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水,樁長16m。經(jīng)計算,圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移為28.5mm。

        (3)經(jīng)濟(jì)工期效果對比

        采用單排樁加撐方案:在基坑開挖前需施工完成單側(cè)格構(gòu)柱,方可進(jìn)行一孔13m 箱體預(yù)制施工,待單側(cè)箱體頂進(jìn)結(jié)束后,需進(jìn)行另一側(cè)格構(gòu)柱施工,完成格構(gòu)柱倒換,方可進(jìn)行另一側(cè)13m 箱體預(yù)制及頂進(jìn)施工,如下圖所示:

        圖1 蕪湖側(cè)格構(gòu)柱施工、基坑開挖

        圖2 銅陵側(cè)箱體預(yù)制及頂進(jìn)施工

        圖3 格構(gòu)柱倒換及蕪湖測箱體預(yù)制頂進(jìn)施工

        采用雙排樁施工方案:雙排樁施工完畢后,可直接進(jìn)行基坑開挖,開挖完畢、基坑封底后,可立即進(jìn)行兩側(cè)箱體同步預(yù)制施工,無需等到單側(cè)箱體預(yù)制頂進(jìn)結(jié)束后,進(jìn)行格構(gòu)柱倒換,再行施工另一側(cè)箱體的預(yù)制及頂進(jìn)施工,大大減少施工時間,如下圖所示:

        圖4 基坑開挖后箱體預(yù)制及頂進(jìn)施工

        (4)工序安全及施工復(fù)雜性對比

        除了有效減少施工工期外,雙排樁施工方案與單排樁加撐方案對比相比,在工序安全性及施工復(fù)雜性方面還有如下優(yōu)點:

        單排樁加撐方案加撐數(shù)量較大,原設(shè)計每3 米設(shè)置1 道支撐,南側(cè)基坑支撐數(shù)量達(dá)到30 余根,支撐與格構(gòu)柱之間焊接、支撐與圍囹之間預(yù)應(yīng)力施工等關(guān)鍵部位點施工質(zhì)量要求高,格構(gòu)柱倒換后,焊接點處需二次焊接,圍囹需二次施加預(yù)應(yīng)力,過程復(fù)雜且存在較大的安全隱患;

        單排樁加撐方案對吊裝要求高,因現(xiàn)場施工場地狹小,吊裝機(jī)械只能??吭诨舆厒?cè),對基坑安全不利,吊裝鋼支撐數(shù)量較多,吊裝安全要求高,另外,在箱體頂進(jìn)期間,頂鐵及管樁需要調(diào)運安裝至基坑滑板上方,吊裝頂鐵及管樁需穿越3 米寬的支撐間隙,管樁長度達(dá)8 米,油頂及頂鐵吊裝頻率高,吊裝過程極易碰撞到支撐,對基坑安全不利;

        采用單排樁加撐方案,挖土施工也具有極大的施工風(fēng)險,因采用分層開挖,在支撐加設(shè)完畢后,基坑內(nèi)10 米厚度的土方還未開挖,大量的土方需從支撐間隙短駁至基坑上部的運輸車輛中,挖土及運土效率低下,且多臺次的挖掘機(jī)械施工對支撐狀態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)存在極大的碰撞風(fēng)險,極易造成基坑圍護(hù)失穩(wěn);

        綜上,原設(shè)計方案的單排樁加撐施工方案在工序組織的合理性、施工工效的連續(xù)性及安全風(fēng)險性上均存在問題,通過與業(yè)主方、設(shè)計方有效溝通,最終本項目基坑方案采取了雙排樁施工方案,在保證安全施工的前提下,各道工序能夠保證連續(xù)高效進(jìn)行,工期計劃得以提前完成,整個項目的經(jīng)濟(jì)效果也得到了有效提高。

        6 雙排樁施工方案關(guān)鍵點分析

        (1)為指導(dǎo)設(shè)計與施工、反映基坑側(cè)壁土體真實力學(xué)效應(yīng)、檢驗設(shè)計施工的可靠性和開挖后基坑土體的穩(wěn)定狀態(tài),確保工程的順利進(jìn)行,需對本基坑進(jìn)行各項監(jiān)測。

        本基坑監(jiān)測等級為一級。

        (2)在土方開挖前,須測得初讀數(shù)。施工期間,須做到一日一測;底板澆筑完畢后,須做到兩~三日一測;施工期間可據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整監(jiān)測頻率;暴雨洪水期間應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測頻率。

        (3)根據(jù)基坑監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整土方開挖順序,放慢土方開挖速度。

        (4)地面出現(xiàn)裂縫??晒嗳胨嗌皾{,防止地表水滲入增加坑壁壓力、軟化土體,裂縫周圍地面用水泥砂漿找平。

        (5)基坑滲漏水。水量不大時可在坑內(nèi)滲漏水位置采用棉絮或防水混凝土、砂漿修補封堵;若水量較大,可在支護(hù)墻背后開挖至漏水位置下500~1000mm,用密實混凝土封堵;如漏水位置較深,可采用高壓旋噴樁復(fù)噴。

        7 結(jié)束語

        (1)通過方案優(yōu)化,加強(qiáng)過程監(jiān)控,雙排樁施工方案已順利施工完成,為本項目后續(xù)工序提供了充裕的施工時間,鐵路封鎖及慢行周期縮短近2 個月,有效減少鐵路運營損失。

        (2)單排樁加撐方案在基坑施工過程中,基坑暴露周期長,對基坑安全極為不利,雙排樁方案可大大減少基坑暴露時間,為今后既有線深基坑施工提供了寶貴參考。

        [1]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120 -2012).

        [2]顏建平.某深基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計與實測分析.施工技術(shù),2011(344):32 -34.

        [3]蔣國盛.李紅民等.基坑工程[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2000.

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