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        高強度灌漿料在地鐵基坑鋼支撐圍檁體系中 的運用與研究

        2020-02-03 07:40:02賈文強
        建筑施工 2020年10期
        關(guān)鍵詞:填充料細(xì)石高強度

        賈文強

        上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200000

        隨著我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn),大城市、特大城市在建設(shè)規(guī)模擴張的同時也在朝著更高、更深的方向快速發(fā)展。其中,城市軌道交通、地下空間開發(fā)過程中,地下連續(xù)墻搭配鋼支撐+鋼圍檁是運用極為廣泛的支撐體系,對控制基坑變形和保護(hù)周邊環(huán)境有著積極作用。輸水工程、城市地下空間開發(fā)等涉及深基坑、超深基坑的工程越來越多地出現(xiàn),且大多分布于土地緊張、環(huán)境敏感的城市中心地區(qū)。在這些深基坑施工過程中,地下連續(xù)墻通常采用銑接頭形式,應(yīng)用地下連續(xù)墻搭配鋼支撐+鋼圍檁,可以將鋼支撐軸力有效地傳導(dǎo)、分散于地下連續(xù)墻之上,并抑制地下連續(xù)墻接縫錯位。但目前,我國深基坑工程中鋼圍檁與地下連續(xù)墻之間存在的間隙主要采用細(xì)石混凝土進(jìn)行填 充[1]。該填充料流動性差且強度需要數(shù)日才可以達(dá)到設(shè)計要求,在其強度未發(fā)展到位之前,圍檁與地下連續(xù)墻間隙處支撐力不足,縫隙持續(xù)壓縮,直接導(dǎo)致地下連續(xù)墻向基坑內(nèi)側(cè)徐變,進(jìn)而引起圍護(hù)外側(cè)土體沉降,對周邊環(huán)境的穩(wěn)定產(chǎn)生影響[2]。因此,縮短填充料的強度發(fā)展時間,提高間隙填充密實度,確保鋼圍檁與地下連續(xù)墻間隙填充的及時性和有效性是控制基坑變形的關(guān)鍵。

        本文以上海軌道交通14號線豫園站工程為案例,詳細(xì)論述了地下連續(xù)墻與鋼圍檁間隙采用高強度灌漿填充的技術(shù)要點及運用效果。

        1 灌漿料填充施工

        1.1 工藝原理及特點

        1.1.1 工藝原理

        本工法主要采用高強度灌漿料替換普通細(xì)石混凝土對鋼圍檁與圍護(hù)間隙進(jìn)行填充。與細(xì)石混凝土相比,高強度灌漿料具有高流動性、高強度及強度發(fā)展快速等特點。高強度灌漿料的高流動性確保漿料能流入各種形狀、大小的縫隙,使圍檁與地下連續(xù)墻形成緊密連接,不留空隙[3]。而其強度可以在24 h之內(nèi)達(dá)到設(shè)計強度,且后續(xù)仍繼續(xù)發(fā)展,可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通混凝土的強度,達(dá)到約60 MPa,確保鋼圍檁與地下連續(xù)墻間力的傳導(dǎo)介質(zhì)快速、有效形成,并盡早將支撐力傳導(dǎo)到圍護(hù)之上,大大減小了圍護(hù)因圍檁間隙壓縮而產(chǎn)生的變形。

        1.1.2 工藝特點

        1)流動性強,填充密實。普通細(xì)石混凝土坍落度為180~220 mm,骨料直徑最大1.5 mm。鋼圍檁安裝到位后,由于地下連續(xù)墻表面凹凸不平,故鋼圍檁與地下連續(xù)墻間的縫隙有寬有窄。普通細(xì)石混凝土對寬大的縫隙有較好的填充效果,但受到流動性和骨料直徑的限制,對狹窄的縫隙很難完全填充,從而很容易產(chǎn)生空隙。高強灌漿料的流動性很強,流動速度為10~17 s,可以達(dá)到自流平;骨料粒徑均小于5 mm,可以很好地填充大、小縫隙,確保圍檁后縫隙填充致密[4]。

        2)強度高且發(fā)展迅速。普通細(xì)石混凝土填充縫隙后,需要數(shù)十天時間才能達(dá)到設(shè)計要求強度。圍檁與地下連續(xù)墻間的縫隙填充料強度不足是引起圍護(hù)變形的主要原因之一。采用高強度灌漿料進(jìn)行縫隙填充,填充料填充后,12~15 h強度可以達(dá)到約10 MPa,15~20 h強度可達(dá)到20~30 MPa,24 h強度可以達(dá)到30~40 MPa。填充料強度在24 h內(nèi)即可完全達(dá)到設(shè)計要求[5]。

        1.2 施工工藝

        高強度灌漿料施工時按照如下工藝流程進(jìn)行:

        1)鑿平。鋼圍檁安裝前,需要對混凝土面存在的凹凸不平或者錯臺高差進(jìn)行鑿平。

        2)圍檁安裝。圍檁貼于混凝土鑿平面放置,對于局部凹陷較深、無法與鑿平面齊平的位置,在圍檁與圍護(hù)凹陷之間的縫隙處插入鋼楔加強[6]。

        3)下口封堵。為避免灌漿料灌入縫隙后從下口流出,縫隙下口采用雙快水泥進(jìn)行人工涂抹,十幾分鐘后即可硬化形成封堵。

        4)灌漿料制備。每拌制1 m3灌料需要2.5 t成品干粉態(tài)灌漿料,拌制用水量為干粉量的10%,采用人工攪拌 即可。

        5)灌漿料填充。拌制好的灌漿料具有很好的流動性,可采用漏斗、滑槽接于圍檁與地下連續(xù)墻縫隙上口,緩慢倒入,確??p隙內(nèi)空氣排出。重復(fù)檢查、補灌,直至灌料面不再下降,與圍檁頂邊齊平。

        6)養(yǎng)護(hù)。灌漿料填充完成30 min后,加蓋濕麻袋、濕棉被等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

        2 工程實例運用及研究

        2.1 工程概況

        上海市軌道交通14號線豫園站位于上海中心城區(qū),車站主體位于人民路北側(cè)下方,騎跨江西南路。車站南側(cè)緊鄰人民路隧道且局部與隧道共用圍護(hù),西側(cè)為河南南路及軌交10號線區(qū)間隧道,西北角為一座新上海城市廣場,西南角為軌交10號線豫園站,東北角有5棵廣玉蘭古樹及2棟磚混結(jié)構(gòu)6層房屋。

        車站主體內(nèi)凈總長209.00 m,標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈寬21.05 m,主體端頭井采用明挖順作法、標(biāo)準(zhǔn)段采用逆作法施工,基坑保護(hù)等級為一級。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1 200 mm地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻深65 m,采用銑接頭形式,墻底位于⑦2灰色粉砂層。車站底板埋深最深達(dá)35.9 m,是上海已建和在建車站中最深的地鐵車站。

        車站第1、3、5、7道支撐為混凝土支撐體系,第2、4、6、8、9道為全圍檁鋼支撐體系。其中,第2、4道鋼支撐直徑609 mm,第6、8、9道鋼支撐直徑800 mm。鋼支撐全部采用伺服系統(tǒng),鋼圍檁采用700 mm×300 mm的H型鋼雙拼,外觀尺寸700 mm×600 mm。

        2.2 灌漿料填充施工

        本工程鋼圍檁全部采用700 mm×300 mm的雙拼H型鋼,除東坑上2道鋼支撐圍檁后采用細(xì)石混凝土填充外,其余鋼圍檁與地下連續(xù)墻的間隙全部采用高強度灌漿料進(jìn)行填充(圖1),灌漿料摻水量為10%。

        圖1 灌漿料填充剖面

        2.3 效果分析

        2.3.1 強度發(fā)展

        現(xiàn)場采用高強度灌漿料制作試塊,水灰比0.12。制成試塊后,通過檢測,24 h強度達(dá)到26 MPa,32 h強度達(dá)到48 MPa,說明灌漿料在短時間內(nèi)即可達(dá)到鋼圍檁后的填充強度要求。

        2.3.2 填充密實度

        東坑上2道鋼支撐圍檁后為細(xì)石混凝土填充,其余圍檁后均采用了灌漿料填充。支撐拆除完成后,通過現(xiàn)場觀察、測量,發(fā)現(xiàn)細(xì)石混凝土對于縫隙的填充率基本為20%~50%,圍檁后縫隙存在連續(xù)空腔,如圖2所示。

        采用灌漿料進(jìn)行填充的空隙密實度良好,填充率100%,圍檁后無空腔,填充料密實、連續(xù),拆除圍檁后,填充效果如圖3所示。

        圖2 細(xì)石混凝土填充后效果

        圖3 灌漿料填充后效果

        由此可見,灌漿料可以很好地將圍檁后的縫隙進(jìn)行填充,克服了細(xì)石混凝土填充效果不足的缺陷。

        2.3.3 圍護(hù)變形

        在基坑開挖過程中,每一道鋼支撐施工時間約10 d,東坑上2道鋼支撐圍檁后采用細(xì)石混凝土填充,剩余鋼圍檁后采用高強度灌漿料進(jìn)行填充[7-9]。基坑開挖結(jié)束后,圍護(hù)最大變形點為P20(圖4)。

        圖4 基坑圍護(hù)監(jiān)測布點平面

        選取P20點分別在細(xì)石混凝土及高強灌漿料填充圍檁后間隙的情況下,在基坑開挖及鋼支撐架設(shè)過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比(圖5)。

        圖5 開挖期間P20點變形數(shù)據(jù)

        通過對比可直觀發(fā)現(xiàn),采用細(xì)石混凝土填充鋼圍檁與地下連續(xù)墻間隙的方法,支撐所在土層從開挖到整層結(jié)束,P20點圍護(hù)側(cè)向位移增加7.7 mm,且前5 d位移增長明顯,為5.5 mm。

        采用高強度灌漿料填充方法,整層土方開挖完成后,P20點圍護(hù)側(cè)向位移增加2.1 mm。可以說明,采用高強度灌漿料對于基坑變形的控制效果明顯優(yōu)于細(xì)石混凝土的 填充[10-12]。

        3 結(jié)語

        1)高強度灌漿料填充后強度發(fā)展迅速且強度高。填充料12~15 h的強度可以達(dá)到約10 MPa,24 h的強度可以達(dá)到20~30 MPa,32 h的強度達(dá)到48 MPa,填充料強度在短時間內(nèi)即可完全達(dá)到設(shè)計要求。

        2)高強度灌漿料填充密實度高。普通細(xì)石混凝土縫隙填充率普遍為30%~50%,本工法高強灌漿料的流動性很強,骨料粒徑均小于5 mm,縫隙填充率達(dá)100%,很好地確保了圍檁后縫隙填充致密。

        3)采用高強灌漿料替代普通細(xì)石混凝土更有利于減小基坑變形。采用高強度灌漿料填充圍檁與地下連續(xù)墻的縫隙,填充料可以快速達(dá)到強度,且填充密實,很好地減小了圍檁與地下連續(xù)墻間縫隙壓縮導(dǎo)致的地下連續(xù)墻位移。

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