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        地鐵深基坑支護(hù)技術(shù)方案研究

        2019-03-08 09:54:54
        天津建設(shè)科技 2019年6期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)施工

        基坑開挖既是修建基礎(chǔ)與地下工程過程中長(zhǎng)時(shí)間存在的一個(gè)傳統(tǒng)課題,也是巖土工程中存在的一個(gè)綜合難題[1],在基坑土方開挖和支護(hù)施工過程中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并及時(shí)反饋信息[2]。目前國(guó)內(nèi)常用深基坑支護(hù)技術(shù)有土釘支護(hù)、復(fù)合土釘支護(hù)、噴錨網(wǎng)支護(hù)、排樁支護(hù)、樁錨支護(hù),深層攪拌水泥樁、高壓旋噴樁、地下連續(xù)墻、環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)等[3~4],

        鄭州市奧體中心站是目前該市在建的最深基坑,支護(hù)難度大、施工周期長(zhǎng),根據(jù)土層特性和當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn),采用了上部土釘墻、下部灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

        1 工程概況

        奧體中心站為地鐵14號(hào)線與6號(hào)線的換乘車站,呈T形換乘,其中14號(hào)線南北向敷設(shè),6號(hào)線東西向敷設(shè)。

        奧體中心站14號(hào)線車站總長(zhǎng)219.9 m,站臺(tái)寬度為14 m,標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬23.3 m,車站埋深為28.7 m。奧體中心站6號(hào)線車站總長(zhǎng)198.2 m,標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬24.1 m,車站埋深為37.3 m。車站頂板覆土12 m,車站共設(shè)置6個(gè)出入口通道、3組風(fēng)亭,14號(hào)線車站為兩層三跨箱型框架式結(jié)構(gòu)。

        2 工程地質(zhì)

        沿線地層分布穩(wěn)定,基坑開挖影響范圍內(nèi)土層的主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

        表1 土層的主要物理力學(xué)參數(shù)

        3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式

        上部采用土釘墻支護(hù),基坑深13.1 m。一級(jí)坡高8.2 m、1∶0.75放坡、平臺(tái)寬3.0 m;二級(jí)坡高4.9 m、1∶0.75放坡、平臺(tái)寬6.0 m。下部采用灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù),基坑深25.8 m,灌注樁長(zhǎng)44.8 m、直徑1.2 m、間距1.45 m,1道混凝土支撐+4道鋼支撐,見圖1。奧體中心站6號(hào)線車站和14號(hào)線車站的深基坑分段支護(hù)尺寸見表2。

        圖1 基坑設(shè)計(jì)模型

        表2 深基坑分段支護(hù)尺寸 m

        3.1 上部土釘墻

        主體結(jié)構(gòu)頂板以上土體采用45°角放坡開挖,邊坡采用?25、22、20 mm、長(zhǎng)5~11.2 m錨桿進(jìn)行支護(hù);外加?120 mm加強(qiáng)土釘。坡面掛?8 mm@150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)片,噴射100 mm厚C20混凝土,以保持樁間土體穩(wěn)定。

        3.2 下部灌注樁+內(nèi)支撐

        6號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用?1 200 mm@1 450 mm鉆孔灌注樁,主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)第一道支撐采用800 mm×1 000 mm混凝土支撐,其余支撐采用鋼管支撐。標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)樁入土深度22.0 m。

        14號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用?1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁,主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)第一道支撐采用800 mm×1 000 mm混凝土支撐,第2~4道支撐采用鋼管支撐。標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)樁入土深度15.0 m。

        3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬

        運(yùn)用有限元對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,見圖2。

        圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)位移模擬結(jié)果

        從圖2可以看出,樁頂以上土釘墻段產(chǎn)生向基坑方向的位移,即圖2中X軸的負(fù)向位移,位移云圖呈圓弧狀分布,與土體的滑移線形狀接近,最大水平位移為14.98 mm,滿足相關(guān)規(guī)范的要求[1],驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的合理性。

        4 基坑降水

        14號(hào)線車站基坑長(zhǎng)度219.9 m,寬度23.4 m,深度33.3 m;6號(hào)線車站基坑長(zhǎng)度207.6 m,寬度23.7 m,深度40.7 m;深管井距基坑上口以下12.4 m,降水井按潛水非完整井計(jì)算。

        6號(hào)線基坑設(shè)置39個(gè)降水井,井間距為9.5 m,井深41.17 m;14號(hào)線設(shè)置25個(gè)降水井,井間距為15 m,井深33.899 m。

        5 基坑監(jiān)測(cè)

        共布設(shè)地表沉降點(diǎn)153個(gè);結(jié)構(gòu)樁(坡)頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)103個(gè);圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁(坡)頂豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)103個(gè)。

        對(duì)奧體中心站深基坑的水平位移和基坑頂(土釘墻頂部)地表沉降進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),從2017年10月15日—2018年5月13日,共計(jì)超過250 d,監(jiān)測(cè)結(jié)果見圖3和圖4。在施工期間對(duì)基坑周邊地下水位進(jìn)行了觀測(cè),結(jié)果見圖5。

        圖3 灌注樁水平位移變化曲線

        圖4 基坑頂?shù)乃轿灰谱兓€

        圖5 基坑周邊地下水位下降曲線

        2018年5月8 日底板澆筑,監(jiān)測(cè)的變形達(dá)到穩(wěn)定值,最大變形值見表3。

        表3 監(jiān)測(cè)變形最大值

        整個(gè)基坑開挖期間,水平位移最大的26.2 mm是地表下6.0 m處,滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定的±30.0 m的控制值要求。水平位移觀測(cè)期間內(nèi),未發(fā)現(xiàn)沉降異常,測(cè)得的最大位移速率為1.40 mm/d,為初期開挖基坑階段,隨著灌注樁的施工和鋼支撐的架設(shè),沉降速率變得平緩穩(wěn)定,最大位移和變形速率均滿足規(guī)范要求。地下水位變化比較穩(wěn)定,在降水達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,由于土方的開挖、支護(hù)施工,對(duì)水位產(chǎn)生一定的波動(dòng),基坑施工初期20 d內(nèi)的水位最大下降為30 cm,之后的水位下降速率基本控制在0.5 mm/d之內(nèi)。

        6 結(jié)論

        整個(gè)基坑施工過程中,地表變形、灌注樁變形、地下水位變化均滿足相關(guān)規(guī)范要求。該支護(hù)結(jié)構(gòu)的成功實(shí)施,為本地區(qū)的地鐵深基坑建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

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