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        橫跨地鐵基坑管線原位保護(hù)設(shè)計(jì)

        2021-07-05 07:40:42
        河南建材 2021年6期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        曾 輝

        廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司(510010)

        地鐵車站通常修建于城市主干道下方,道路兩側(cè)市政管線較為密集。這些管線給地鐵車站的修建帶來較大困難。對于影響車站施工的市政管線的處理辦法有3種:①工程實(shí)施前對管線進(jìn)行遷改;②調(diào)整車站站位,對管線進(jìn)行避讓;③對于難以遷改和避讓的管線,工程實(shí)施過程中對其進(jìn)行原位保護(hù)。

        遷改管線和避讓管線的方式均為工程中普遍采取的市政管線應(yīng)對方法,但是,實(shí)際工程中經(jīng)常存在部分管線,由于施工工期、遷改費(fèi)用或者其他原因難以遷改或者避開,必須采取原位保護(hù)的方式進(jìn)行處理。下面以寧波市軌道交通某地下車站附屬基坑工程為例,介紹橫跨地鐵基坑的市政管線原位保護(hù)設(shè)計(jì)。

        1 工程概況

        1.1 工程概述

        寧波市軌道交通5號線某地下車站周邊為高層住宅小區(qū),A號出入口為單層箱型結(jié)構(gòu),采用明挖法施工,基坑深度約9.7m,寬7.7m?;泳嚯x周邊建筑物地下室10.5m。A號出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ850@600mmSMW工法樁,內(nèi)支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐。出入口存在一根1200mm×450mm10kV電力排管橫穿出入口。排管底埋深為2m。由于A號出入口為車站保通出入口,而10 kV電力管線改遷時(shí)間太長,無法保證A號出入口按時(shí)開通,因此考慮對該處電力管線進(jìn)行原位保護(hù)。

        1.2 工程地質(zhì)

        場地地層以淤泥質(zhì)軟土層為主,從上至下依次為①1a雜填土、①2黏土、①3b淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②1黏土、②2c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③2黏質(zhì)粉土、④1粉質(zhì)黏土?;娱_挖范圍主要為①3b淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②1黏土、②2c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。坑底位于②2c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。承壓水位于③2黏質(zhì)粉土層中,水頭為地下1.5m。

        2 專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案

        2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        管線范圍以外的基坑采用φ850@600mmSMW工法樁,內(nèi)支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐。由于管線橫穿基坑,管線位置處SMW工法樁無法正常施做??紤]到電力排管兩側(cè)圍護(hù)樁所承受的水土壓力較大,H型鋼的剛度較小,對于控制基坑變形不利。因此,考慮管線兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用剛度較大的鉆孔樁形式,由鉆孔樁來承擔(dān)管線處的主動(dòng)土壓力。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,在緊貼電力排管外輪廓處每側(cè)各施做3根φ1000mm的鉆孔灌注樁,盡量減小樁間距以加強(qiáng)管線位置處的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度(如圖1所示)。

        電力排管通過型鋼支架懸吊在兩側(cè)混凝土支撐上。排管下方的H型鋼通過人工掏槽開挖后與排管上部的H型鋼連接,懸吊固定于排管兩側(cè)的混凝土支撐上。H型鋼支架沿管線縱向按每1m設(shè)置一道。由于混凝土支撐剛度大,懸吊時(shí)管線沉降變形小,同時(shí)支架上下兩端設(shè)置螺母,以調(diào)節(jié)管線標(biāo)高,可保證施工期間管線的安全(如圖2所示)。

        圖1 電力管線位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置圖

        圖2 管線懸吊保護(hù)示意圖

        2.2 擋板設(shè)計(jì)

        由于管線位置處圍護(hù)樁凈距達(dá)到1.3m,在不采取特殊處理措施的情況下,基坑開挖時(shí),基坑外側(cè)水土將會(huì)沿此空隙進(jìn)入基坑內(nèi),給基坑帶來較大的安全隱患。為應(yīng)對這種情況,提出2種處理方案:①掛網(wǎng)噴混法。在開挖過程中在此空隙處掛網(wǎng)噴混凝土,鋼筋網(wǎng)片與兩側(cè)鉆孔樁主筋焊接固定,同時(shí)向基坑外側(cè)打設(shè)土釘以固定鋼筋網(wǎng)片;②樁間擋板法。在空隙兩側(cè)的鉆孔樁之間設(shè)置擋土鋼板,擋土鋼板與水土壓力通過此擋板傳給兩側(cè)的鉆孔樁。

        對比這2種方法,掛網(wǎng)噴混法在施工便利性上具備一定優(yōu)勢,但施工質(zhì)量較難保證,且樁間凈距達(dá)1.3m,網(wǎng)噴混凝土難以較好地起到擋土作用。鋼板可靠性好,樁間擋板安裝完成后可以馬上對土體起到有效的支擋作用。最終決定樁間擋土措施采取在管線兩側(cè)樁間焊接35mm厚鋼板的形式。

        在鉆孔灌注樁中預(yù)埋鋼板,基坑開挖完每層土方后,鑿除鉆孔樁表面混凝土保護(hù)層,露出預(yù)埋鋼板,然后采用鋼板與兩側(cè)鉆孔樁里預(yù)埋的鋼板焊接,形成連接在鉆孔樁上的鋼板擋土結(jié)構(gòu)。鋼板背后與土體之間的縫隙采用C20細(xì)石混凝土填充密實(shí),以保證鋼板的支擋效果。樁間擋土鋼板的做法(如圖3所示)。

        圖3 電力管線處樁間擋土鋼板大樣圖

        2.3 止水措施

        由于SMW工法樁在管線位置處未封閉,而此處地下水較為豐富,基坑以下存在③2黏質(zhì)粉土層承壓水,因此,電力管線處的止水措施極為重要。常規(guī)的止水措施有攪拌樁和高壓旋噴樁。攪拌樁在電力管線處無法施工,而普通高壓旋噴樁成樁直徑小、成樁質(zhì)量一般,而電力排管處圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁間凈距達(dá)1.3m,旋噴樁無法咬合,無法用于此處隔斷承壓水。因此,這兩種常規(guī)止水措施均無法應(yīng)用于電力管線處的止水。本基坑在圍護(hù)樁未封閉處采用成樁直徑大,止水效果好的MJS全方位高壓旋噴樁,以隔斷坑底的承壓水。在外側(cè)則輔以數(shù)根普通高壓旋噴樁,與MJS旋噴樁咬合,隔斷承壓水[1]。

        MJS工法又稱全方位高壓旋噴工法,該工法在傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝的基礎(chǔ)上,采用了獨(dú)特的多孔鉆桿和前端地內(nèi)壓力監(jiān)控裝置,實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測,并通過調(diào)整強(qiáng)制排漿量來控制地內(nèi)壓力,使深處排泥和地內(nèi)壓力得到合理控制,保持地內(nèi)壓力穩(wěn)定,有效提升硬化材料噴射效率以及固結(jié)體的可靠性。另外,通過對地內(nèi)壓力的控制,還可以有效降低噴射流對地層的影響,對于控制地表位移有非常顯著的作用。與傳統(tǒng)高壓旋噴工法相比,MJS高壓旋噴工法有以下優(yōu)點(diǎn):①可以全方位進(jìn)行高壓噴射注漿施工;②樁徑大,成樁質(zhì)量好;③對周圍環(huán)境影響小,超深MJS高壓旋噴施工時(shí)成樁質(zhì)量有保證;④可用于低凈空條件施工;⑤泥漿污染少。

        MJS工法自2007年引入我國以來,目前在上海、天津、廣州、南京、杭州、寧波等多個(gè)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用,已較為成熟。因此,此處采用MJS工法可保證電力管線處的地下承壓水隔斷效果。

        3 施工注意事項(xiàng)

        本基坑的薄弱點(diǎn)在電力管廊位置處,此處樁間距大。因此,需要控制此處基坑外側(cè)地面堆載,減小施工機(jī)械停留,加強(qiáng)施工監(jiān)測。

        施工前應(yīng)全面、仔細(xì)調(diào)查懸吊管線規(guī)格、埋深、材質(zhì)、接頭型式、節(jié)長,以便懸吊方案的順利實(shí)施。在管線兩側(cè)混凝土撐上布置監(jiān)測點(diǎn),施工中注意觀測混凝土支撐的下沉量,確定管線懸吊牢固穩(wěn)定后,方可進(jìn)行下道工序。

        管線橫穿基坑處基坑開挖時(shí)施工工序較多,基坑無支撐暴露時(shí)間相對較大,容易引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和土體位移增加。為了盡可能減少此處施工時(shí)間,管線懸吊處鋼圍檁可預(yù)先與擋土鋼板焊接,再與圍護(hù)樁上的預(yù)埋鋼板焊接。管線懸吊范圍基坑開挖需迅速并及時(shí)焊接擋土鋼板和架設(shè)支撐,以減小基坑變形。

        由于基坑坑底以下存在承壓水層,管線位置止水帷幕施工質(zhì)量極為關(guān)鍵。另外,當(dāng)基坑底部存在豐富的承壓水層時(shí),可在基坑外設(shè)置降壓備用井,防止止水帷幕失效導(dǎo)致的基坑突涌[2]。

        4 結(jié)論和建議

        1)對于因地下管線或其他障礙物無法封閉基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),采用樁間擋板并輔以專門的止水措施,可有效擋土止水,是一種可行的處理方法。

        2)MJS全方位高壓噴射工法具有成樁直徑大,止水效果好等優(yōu)點(diǎn),可在基坑圍護(hù)無法封閉時(shí)采用,作為特殊止水措施,隔斷承壓水。

        3)管線原位保護(hù)需要焊接擋土鋼板,增加基坑無支撐暴露時(shí)間,施工中應(yīng)提前考慮,合理安排施工工序,以減小基坑變形,確保地鐵基坑和市政管線安全。

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