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        緊鄰老舊居民建筑地鐵深基坑難點(diǎn)和技術(shù)措施

        2021-04-30 03:33:34
        四川水泥 2021年5期
        關(guān)鍵詞:粉土承壓水粉質(zhì)

        (上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,上海 200000)

        嘉怡路站位于嘉定區(qū)曹安公路下方,東側(cè)緊鄰嘉怡路、華江路。主體結(jié)構(gòu)為地下二層單柱雙跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)島式車站。

        本車站內(nèi)凈總長(zhǎng)為249.0 m,標(biāo)準(zhǔn)段凈寬19.64 米,標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)高度為13.24m,開(kāi)挖深度17 米-19.12 米,站臺(tái)中心頂板覆土3.4m。

        1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

        1.1 工程地質(zhì)

        經(jīng)本次勘察揭露,本場(chǎng)地地基土主要由飽和粘性土、粉性土和砂土組成,地基土自上而下為①雜填土層、②3 灰色砂質(zhì)粉土層、⑤1-1 灰色粘土層、⑤1-j 灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土層、⑤3-1 灰色粉質(zhì)粘土層、⑤3j 灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層、⑦1-2 灰色砂質(zhì)粉土層、⑧1 灰色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層、⑧2-1b 灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土層、⑧2-2 灰色粉砂層、⑧2-3 灰色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層。

        本車站坑底坑底位于第⑤1j 層灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層與⑤1-1 層灰色粘土層。地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖1。

        圖1 地質(zhì)剖面圖

        1.2 水文地質(zhì)條件

        潛水:潛水一般賦存于淺部土層中,補(bǔ)給來(lái)源主要有大氣降水入滲及地表水徑流側(cè)向補(bǔ)給,其排泄方式以蒸發(fā)消耗為主。上海地區(qū)淺部土層中的潛水位埋深,一般離地表面0.3~1.5m。

        微承壓水:微承壓水賦存在第⑤1j、⑤3j 層灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土中,呈透鏡體局部分布,車站西端狹長(zhǎng)型分布。其中⑤1j 層微承壓水已被圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷,⑤3j 層未被隔斷;水位埋深5.51~5.65m。

        承壓水:對(duì)本工程有影響的承壓水分布于第⑦1-2 層灰色砂質(zhì)粉土層中,承壓水位埋深在3~12m。

        2 施工難點(diǎn)

        (1)嘉怡路站南側(cè)的江橋一村距離基坑最近為18m,剛好處在一倍基坑開(kāi)挖深度左右,而該排房屋建設(shè)年代很早(1986年),基礎(chǔ)很差(條形基礎(chǔ)),自身質(zhì)量很差(墻面已有多處開(kāi)裂、剝落),開(kāi)挖前最大傾斜率已達(dá)5.63‰,且條形基坑下面就是5~15m 厚的②3 層土,地質(zhì)條件極為不利,特別是西端頭井存在⑤3j 微承壓水,按照計(jì)算需降水頭5 米左右,對(duì)江橋一村保護(hù)難度很大。

        (2)本基坑南側(cè)圍護(hù)地墻外側(cè)即是江橋鎮(zhèn)曹安公路G312 國(guó)道,施工期間重型車輛對(duì)基坑周邊反復(fù)碾壓,場(chǎng)外四周道路地下管線密集,基坑圍護(hù)、開(kāi)挖施工階段須做好有效應(yīng)對(duì)措施。

        3 施工方案

        3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式

        3.1.1 地下連續(xù)墻施工

        主體基坑地下連續(xù)墻分為三個(gè)部分:標(biāo)準(zhǔn)段基坑深約16.99m,車站南側(cè)墻長(zhǎng)深31.5m、車站北側(cè)墻長(zhǎng)30m;西端頭井基坑深約18.88m,深34m;東端頭井基坑深約18.997m,深35.5m,厚度均為800mm。

        地下連續(xù)墻共計(jì)101 幅,地下連續(xù)墻之間采用GXJ 橡膠止水帶接頭。

        3.1.2 TRD 槽壁加固

        嘉怡路站南側(cè)地墻采用TRD 槽壁加固,寬度為750mm,有效墻深:標(biāo)準(zhǔn)段為20m、端頭井為22 m,水泥漿液采用P.O 42.5 水泥,水灰比為1.5,水泥摻量≥20%,單位被攪拌土體中的水泥用量≥360kg/m3,每段搭接長(zhǎng)度≥300mm。TRD 槽壁加固見(jiàn)圖2。

        3.1.3 五軸槽壁加固

        嘉怡路站北側(cè)地墻采用五軸槽壁加固,樁徑為Φ850,垂直度不大于1/300,水灰比為1.5,水泥摻量為20%,標(biāo)準(zhǔn)段樁長(zhǎng)為20m,端頭井樁長(zhǎng)為22m。五軸槽壁加固見(jiàn)圖2。

        圖2 TRD 槽壁加固和五軸槽壁加固示意圖

        3.1.4 鋼支撐伺服系統(tǒng)

        嘉怡路站基坑共設(shè)有5 道支撐,其中第一道為混凝土支撐,其余4 道為鋼支撐,鋼支撐全部采用伺服系統(tǒng),共374 根,其中800mm 鋼支撐14 根,609mm 鋼支撐360 根,每個(gè)泵站可控制8 個(gè)支撐頭總成,可實(shí)時(shí)觀測(cè)支撐軸力變化,并及時(shí)對(duì)支撐軸力進(jìn)行調(diào)整,將支撐軸力的變化控制在10%以內(nèi),從而有效減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形對(duì)基坑開(kāi)挖的影響。

        3.2 基坑開(kāi)挖方式

        嘉怡路站均采用半蓋挖順作法施工,基坑開(kāi)挖單元采用“縱向分段、豎向分層、分層分部”的方式劃分。從兩端往中間開(kāi)挖,開(kāi)挖分段寬度根據(jù)結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)縫及施工縫確定,施工分段間距20~30 米;分層厚度為各道支撐豎向軸線間距,每層間設(shè)緩沖平臺(tái),平臺(tái)寬度6~8m;每層中按每幅墻寬度為一單元分部開(kāi)挖,具體開(kāi)挖方式如下:

        1)斜撐區(qū)域:一般采用先中間后角部的挖土方法、先角部后中間的支撐架設(shè)順序。

        2)直撐區(qū)域:直撐區(qū)域采用分塊開(kāi)挖支撐時(shí),每單元分為3 塊,先挖除中部土體,后挖除兩側(cè)。每層土方開(kāi)挖平面分塊順序示意圖見(jiàn)圖5

        3.3 降水施工

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,在基坑端頭處布置4 口疏干井,標(biāo)準(zhǔn)段處布置16 口疏干井;4 口⑤3 層降壓井,1 口⑤3 夾層觀測(cè)備用井,3 口坑外降壓觀測(cè)井。

        開(kāi)挖前進(jìn)行降壓井抽水試驗(yàn),基坑內(nèi)⑤3 夾層承壓水頭埋深3.15 m,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,端頭井兩口降壓井抽水,可將水位降至埋深10.64m,滿足承壓水位控制要求,考慮到本工程⑤3 夾層為局部分布且厚度較小,補(bǔ)給不充分,施工期間暫考慮不降壓。但基坑開(kāi)挖至臨界深度以下后應(yīng)密切關(guān)注承壓水動(dòng)態(tài)及基坑監(jiān)測(cè)情況,發(fā)現(xiàn)立柱隆起或局部滲水等異常情況應(yīng)馬上開(kāi)啟降壓井抽水。

        3.4 施工措施

        為了有效對(duì)周邊建筑物及管線進(jìn)行保護(hù),現(xiàn)場(chǎng)從以下幾個(gè)方面采取針對(duì)性措施:

        3.4.1 根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的挖土進(jìn)度,制定疏干井開(kāi)啟計(jì)劃,按照疏干井開(kāi)啟計(jì)劃分層、分段降水,確保按需抽水。

        3.4.2 西端頭井降壓井作為應(yīng)急備用,原則上不抽取。

        3.4.3 基坑開(kāi)挖采用24h 不間斷施工,在開(kāi)挖的過(guò)程中,要求做到挖二撐二,減少基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間,加快墊層、底板的施工速度。

        3.4.4 在變形較大區(qū)域墊層加厚(300mm 厚增至400mm 厚),提高墊層混凝土標(biāo)號(hào),原C30 墊層混凝土改成C40 早強(qiáng)混凝土進(jìn)行澆筑,同時(shí),在墊層中增加鋼筋網(wǎng)片。

        3.4.5 為了減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形,充分利用好伺服系統(tǒng),要求第四道鋼支撐安裝時(shí)預(yù)加軸力按250t 進(jìn)行施加,開(kāi)挖第五層土?xí)r,第四道鋼支撐軸力增加到280t;同樣,第五道鋼支撐安裝時(shí)預(yù)加軸力按250t 進(jìn)行施加,在收底的過(guò)程中,第五道鋼支撐軸力增加到280t。

        3.5 監(jiān)測(cè)方案

        根據(jù)本工程的施工特點(diǎn),基坑圍護(hù)和開(kāi)挖施工為監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)階段。參照相關(guān)規(guī)范,結(jié)合設(shè)計(jì)單位提出的相關(guān)監(jiān)測(cè)要求,施工監(jiān)測(cè)設(shè)置如下內(nèi)容:

        1)圍護(hù)墻體的水平位移(墻體測(cè)斜);

        2)圍護(hù)墻墻頂沉降位移;

        3)支撐軸力;

        4)坑外地下潛水觀測(cè);

        5)基坑周圍土體地表沉降;

        6)周邊地下管線及建(構(gòu))筑物監(jiān)測(cè);

        7)立柱沉降監(jiān)測(cè);

        4 施工效果

        嘉怡路站于2018年3月10日開(kāi)始基坑開(kāi)挖,2018年6月10日底板全部澆筑完成?;幼冃渭爸苓叚h(huán)境變形情況控制較好,未發(fā)生任何居民投訴,較好的完成了基坑開(kāi)挖期間對(duì)江橋一村進(jìn)行保護(hù)的初衷。

        4.1 測(cè)斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

        地墻測(cè)斜變形共設(shè)有30 個(gè)測(cè)斜點(diǎn)(CX1~CX30),開(kāi)挖階段最大變形點(diǎn)為CX26,變形量為29.50 mm,變形率為1.7‰,大部分測(cè)斜點(diǎn)符合一級(jí)基坑變形控制1.4‰的要求。

        4.2 地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

        周邊地表沉降,基坑底板完成后地表最大沉降點(diǎn)位在D4-3,為-95.55 mm,最小沉降點(diǎn)位在D1-1,為-1.63mm,整體處于可控狀態(tài)。

        4.3 房屋沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

        周邊房屋沉降,基坑底板完成后房屋最大沉降點(diǎn)位在F5-8,為-76.89mm,最小沉降點(diǎn)位在F1-6,為1.64mm,整體處于可控狀態(tài)。F5-8 見(jiàn)圖3。

        圖3 周邊房屋F5-8 沉降變化曲線圖

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)基坑圍護(hù)、加固、降水、開(kāi)挖、支撐的精心施工與管理,特別是在基坑開(kāi)挖階段采取了以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為指導(dǎo)的信息施工手段,基坑圍護(hù)變形及周邊環(huán)境變形得到了有效的控制,確保了南側(cè)老舊居民樓的安全,對(duì)以后類似項(xiàng)目的施工具有一定的借鑒意義。

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