郭存鴿(蘭州工業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州 730050)
地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)探討
郭存鴿
(蘭州工業(yè)學(xué)院,甘肅蘭州730050)
本文探討了地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇問題。地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境等因素,滿足安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理施工方便等原則,綜合考慮,從而選擇合適的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
地鐵車站;基坑;圍護(hù)結(jié)構(gòu);鉆孔灌注樁
目前,地鐵車站施工中,所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)種類很多,其施工方法、工藝和所用的施工機(jī)械也各不相同。因此,應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境等,特別要考慮到城市施工這一特點(diǎn),綜合比較后確定。
馬灘站為蘭州市城市軌道交通1號線一期工程中間車站,車站為地下三層單柱雙跨箱型框架結(jié)構(gòu),主體長度299.20m,標(biāo)準(zhǔn)段寬20.3m,總高20.84m,車站采用明挖順做法施工。目前馬灘站周邊較為空曠,均未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃,沒有控制性建構(gòu)筑物,站位周邊現(xiàn)狀為大片低矮的房屋,周邊規(guī)劃均為商業(yè)用地。車站所處地層基本為素填土、砂卵石,而且主要含水層為砂卵層,其透水性好,施工過程中容易發(fā)生局部樁間土體失穩(wěn)或涌砂涌水現(xiàn)象,造成支護(hù)體系破壞。
車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)滿足以下幾個方面的要求:(1)采取降水、排水、截水等各種措施,保證地鐵車站施工的作業(yè)面在地下水位以上,方便地鐵車站的施工作業(yè);(2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)能起到擋土的作用,為地下工程的施工提供足夠的作業(yè)場地;(3)在地鐵車站施工期間,應(yīng)確保車站的主體安全和周邊環(huán)境安全。
目前,國內(nèi)常用的明挖法施工的地鐵車站基坑支護(hù)方法有以下幾種:(1)土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種原位土加筋技術(shù),是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的,適用于深度不超過15m的基坑工程。特點(diǎn):①用料少、工程量小、施工快;②結(jié)構(gòu)輕型,柔性大,有良好的抗震性和延性;③造價較低,經(jīng)濟(jì)適用,據(jù)統(tǒng)計土釘墻支護(hù)比一般的其他支護(hù)形式可節(jié)約總造價約 1/3 左右。④土釘墻支護(hù)需要較大的地下空間。如果地鐵車站附近建筑物密集,土釘可能會打入其他建筑物的基礎(chǔ)中,從而對其他建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。(2)地下連續(xù)墻圍護(hù)。利用各種挖槽機(jī)械,借助于泥漿的護(hù)壁作用,在地下挖出窄而深的溝槽,并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B(水)、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。特點(diǎn):①剛度大,開挖深度大,可適用于所有地層;②強(qiáng)度大,變形小,隔水性好,同時可兼做主體結(jié)構(gòu)的一部分;③施工振動小,環(huán)境影響??;④造價高;⑤如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊,可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對齊和漏水的問題;⑥棄土及廢泥漿的處理增加工程費(fèi)用,還可能造成環(huán)境污染。(3)SMW工法樁圍護(hù)。SMW是Soil Mixing Wall的縮寫。SMW工法是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向一定深度進(jìn)行鉆掘,同時在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌,在各施工單元之間則采取重疊搭接施工,然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材,至水泥結(jié)硬,便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。特點(diǎn):①強(qiáng)度大,止水性好;②內(nèi)插的H型鋼可拔出反復(fù)使用,較經(jīng)濟(jì);③低噪音,對周圍環(huán)境影響較小。④造價較低,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,SMW工法樁圍護(hù)形式單位體積圬工成本一般為地下連續(xù)墻的50%~ 70%左右;⑤一旦局部插樁偏位大,勢必引起滲漏并影響墻體的剛性,最終導(dǎo)致圍護(hù)失??;⑥在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),當(dāng)樁深大于15m時,H型鋼很難拔出,費(fèi)時費(fèi)力影響工期,反而不經(jīng)濟(jì)。(4)咬合樁圍護(hù)。咬合樁是在樁與樁之間形成相互咬合排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):①具有良好防滲作用的整體連續(xù)防水、擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu),不需要再施工止水帷幕;②全套管的跟管鉆進(jìn),能順利穿越飽和含水地層,有效的防止了孔內(nèi)流沙、涌泥,并可進(jìn)行嵌巖,施工較為安全、快捷,對樁身質(zhì)量能較好地控制,保證了樁承載力;③造價比鉆孔灌注樁高。(5)鉆孔灌注樁圍護(hù)。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔在地基土中形成樁孔,并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。特點(diǎn):①機(jī)械化作業(yè),施工簡單,施工速度快,工藝成熟,相當(dāng)來講過程中安全可靠;②能建造比預(yù)制樁的直徑大的多的樁;③在各種地基上均可使用;④隱蔽工程,質(zhì)量控制難度大;⑤可能產(chǎn)生大量的泥漿垃圾,處理難度大,對環(huán)保要求高。
3.1基坑支護(hù)方案選擇的原則。在選擇基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案時,要滿足以下幾點(diǎn)主要原則:(1)安全可靠原則:基坑工程首先必須確保基坑工程本體的安全,為地下結(jié)構(gòu)的施工提供安全的施工空間,必須要嚴(yán)格地控制土體變形,使基坑變形在允許值內(nèi);其次,基坑周圍已有的建筑物和構(gòu)筑物所造成的開挖變形、對開挖基坑周圍的道路及市政管線設(shè)施所造成的影響。(2)技術(shù)可行原則 :基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要安全可靠,而且要保證工程施工方能夠經(jīng)濟(jì)、便利的實(shí)施。(3)經(jīng)濟(jì)合理原則:基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系作為一種臨時性結(jié)構(gòu),要從工期、材料、設(shè)備、人工以及環(huán)境保護(hù)等多方面綜合研究經(jīng)濟(jì)合理性。
3.2 本工程地鐵車站基坑圍護(hù)方案的選擇。蘭州市地鐵1號線其他車站大都采用了止水性好的咬合樁支護(hù)或地下連續(xù)墻支護(hù),這是因?yàn)檫@些地鐵車站周邊建筑物密集,如果采用坑外降水很可能會引起其他建筑物的變形。但馬灘車站周邊比較空曠,所以可以采用坑外降水,從而我們就能夠選用相對咬合樁和地下連續(xù)墻來說工程造價較低的鉆孔灌注樁圍護(hù)。目前,馬灘站采用基坑外管井降水,降水井深度30m。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1000@1500mm的鉆孔灌注樁,混凝土標(biāo)號為C40,保護(hù)層厚度均按70mm,主筋采用HRB400,箍筋采用HPB300。樁頂設(shè)C40、1000×1000冠梁,冠梁上部設(shè)370磚擋墻,樁間采用掛網(wǎng)噴射混凝土保持樁間土體穩(wěn)定。實(shí)踐證明,馬灘站主體采用鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠,經(jīng)濟(jì)合理。
在安全性,經(jīng)濟(jì)性等其它方面條件都比較接近的情況下,采用先進(jìn)、適用的支護(hù)方法,既提高了工程進(jìn)度,又有利于減少成本,降低施工難度。
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