楊 凱

(吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林 長春 130000)

0 引 言

城市化進(jìn)程的逐步加快,使得軌道交通建設(shè)范圍逐漸擴大,在這一背景下,軌道交通建設(shè)對基坑施工質(zhì)量的要求也越來越高[1]。

在深基坑建設(shè)中,基坑施工對工程周邊環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)及地下管線等的影響較大。另外,由于軌道交通地下深基坑工程規(guī)模大、工期長,對于現(xiàn)場技術(shù)管理要求高,要對本專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和現(xiàn)場交底[2]。為使其更好地為深基坑施工服務(wù),設(shè)計一種既能滿足工程需要又能夠滿足現(xiàn)場安全管理和文明施工要求的方法十分必要。

基于基坑底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地基處理難度大、結(jié)構(gòu)物數(shù)量多、分布廣、施工難度大的特點,采用鋼管內(nèi)支柱作為鋼混內(nèi)支撐方案是解決車站上部與基坑連接的關(guān)鍵[3]。該方案可在不影響隧道工程工期的前提下,為加快車站主體結(jié)構(gòu)工期、保證地鐵車站上部結(jié)構(gòu)安全提供有利條件,同時也為地下深基坑排水系統(tǒng)施工提供了一種新的方法。因此,為解決軌道交通地下深基坑施工中存在的測點水平和豎向位移累加值過大的問題,針對軌道交通地下深基坑排樁及鋼混內(nèi)支撐施工技術(shù)展開研究。

1 工程概況

以城市軌道交通5號線沿線工程為例。該項目中施工線路為南山區(qū)唯一一條地鐵線路,長約19.6 km,設(shè)車站10座。該線路共設(shè)3個區(qū)間,分別為A站、B站和C站,3個區(qū)間均為盾構(gòu)區(qū)間。A車站基坑深18.2 m,以島式站臺形式布置在南北方向上為兩個站臺層,車站主體及兩側(cè)底板均為兩個寬25.5 m的裙房式結(jié)構(gòu);B車站基坑深19.5 m,底部標(biāo)高19.6 m;C車站基坑深16.5 m。其中,A站和B站均采用雙柱雙跨結(jié)構(gòu)形式。

該工程車站下穿隧道段,周邊環(huán)境復(fù)雜,隧道段下穿后圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼管樁+土工膜,其中鋼管樁距地面20 m,土工膜距地面25 m。由于坑內(nèi)埋有多個深大基坑,開挖范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7個基坑支護(hù)結(jié)構(gòu),其間距最小處達(dá)100 m,最大間距400 m。

按照設(shè)計中基坑開挖深度不大于20 m的要求,每根樁應(yīng)按照“中間重、兩邊輕”原則進(jìn)行計算和布置;基坑開挖深度大于20 m或大于40 m時,每根樁的間距均不小于200 m×200 m或30 m;基坑開挖深度大于40孔樁可考慮采用鋼筋混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。

由于坑底結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置較交通繁忙、地下水位較高及附近建筑物多等因素影響致使基坑支護(hù)設(shè)計方案存在較大調(diào)整空間和困難[4]。為此地下深基坑采用排樁+鋼支撐+土工膜的“三支撐”施工技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固、施工和控制節(jié)點處理。

2 深基坑排樁及鋼混內(nèi)支撐施工技術(shù)設(shè)計

2.1 軌道交通地下深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

該工程是一種不規(guī)則五邊形的深基坑,其側(cè)墻為2級,其最大的南北長為84 m,最大的寬度為58 m,最大的開挖面積為4 682 m2,最大的基坑是-9.58 m,而主建筑的開挖深度是-12.42 m。通過多個方案的對比,決定采用排樁與鋼混內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)為主體的施工方式。

在基坑的左右兩側(cè),分別設(shè)置一排高壓旋噴樁結(jié)構(gòu),并將其作為止水帷幕墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)樁徑為550 mm,連接長度不小于125 mm,樁長9.2 m。將鉆孔灌注樁作為排樁主體結(jié)構(gòu),樁間土層為懸網(wǎng)式噴砂。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

錨固梁上口高度-1.86 m,采用錨網(wǎng)噴漿施工工藝,鋼筋網(wǎng)雙向直徑為Φ6.5@200,噴漿混凝土的厚度為75 mm。在-2.8 m標(biāo)高的地方安裝一條鋼筋混凝土內(nèi)支架。鉆孔灌注樁間距分別為1 400 mm、1 500 mm、1 800 mm、1 500 mm、1 800 mm,樁長14.6 m,樁頭伸入基坑底部4.2 m,懸網(wǎng)噴漿灌注樁間土。頂梁的大小是800 mm×600 mm;內(nèi)支梁的斷面尺寸有1 000 mm×850 mm、850 mm×850 mm,2種,內(nèi)部支承立柱采用鋼格構(gòu)柱,其斷面尺寸為500 mm×500 mm。

2.2 鉆孔灌注樁施工

在設(shè)計深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)后,測量樁的中心位置,并做好記錄、檢查和復(fù)檢工作。將鉆進(jìn)速度控制在1～1.5 m/min范圍內(nèi),若在鉆進(jìn)施工的過程中出現(xiàn)了卡鉆、鉆機搖晃、偏移等情況,必須停止鉆進(jìn),找出問題所在,并采取相應(yīng)的補救措施[5]。挖掘出來的泥土要立即清理,統(tǒng)一運往指定的地方堆放?；炷恋目箟簭姸葢?yīng)達(dá)到設(shè)計及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具有較好的平順性及流動性。

在接近地表的情況下,將混凝土壓緊,同時減小提管速度,需要將鉆孔當(dāng)中殘留的渣土全部清理干凈。鉆桿的起重速率要與泵的轉(zhuǎn)速一致,起重速率為2.5 m/min,禁止在起重前進(jìn)行起重。在澆筑到地面后及時清除表層土方,然后馬上進(jìn)行鋼筋籠的安裝。在下籠時,首先將鋼筋籠自身重量壓入,直到不能壓入時,才能啟動,以避免因振動錘的震動造成的鋼筋籠偏轉(zhuǎn),應(yīng)以1.2～1.5 m/min的速度進(jìn)行。

2.3 排樁與止水帷幕施工

按框架柱和框架梁的交接法連接柱樁和支架梁。柱樁基礎(chǔ)上部為格構(gòu)鋼柱,下部為鉆孔灌注柱,樁頭在5 m深的基礎(chǔ)上,樁身直徑800 mm。在此基礎(chǔ)上,采用上述設(shè)計的防水帷幕墻結(jié)構(gòu),并在其周圍進(jìn)行全封閉處理,確保不會有地下水流入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。樁身直徑600 mm,連接150 mm,樁長8.47 m。

該工程采用雙管法,二次混合成樁,漿液為純水泥漿,在首次沉降達(dá)到標(biāo)高后,將其提升到樁頂,再次進(jìn)行反復(fù)的攪拌和反復(fù)的噴漿,最終形成一個圓柱加固體。在成樁過程中,要注意控制攪拌器的起重速率及次數(shù),以保證灌漿的數(shù)量,并保證攪拌的均勻。在施工過程中,由于停水,攪拌器應(yīng)下沉到停漿點0.5 m。在水泥漿料到達(dá)出漿孔后,先進(jìn)行噴射攪拌將時間控制在30～40 s范圍內(nèi),然后將水泥漿和樁端土混合均勻,進(jìn)行澆筑。

2.4 內(nèi)支撐施工

在內(nèi)支撐施工過程中,需要將冠梁結(jié)構(gòu)開挖到梁底的標(biāo)高位置,然后進(jìn)行冠梁加固。將上部的鋼筋打入到冠梁500 mm以內(nèi),再將灌注樁的混凝土全部開挖。

在土方開挖的過程中,首先在內(nèi)支梁及外檁附近挖土,用機械刨出30 cm深的土方,再進(jìn)行人工清掃。在桁架與護(hù)墻的連接施工時,在與桁架相連的地方,要鑿毛并清理干凈,使其與護(hù)墻之間的聯(lián)系更加緊密。桁架與護(hù)墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合,斜拉索與護(hù)墻主筋焊接。

為確保對鋼混內(nèi)支撐的整體施工效果,采用整體澆筑方式,若在現(xiàn)場施工時必須采用分段式施工,則在支承截面上按慣例預(yù)留豎縫,并確保接縫緊密。鋼筋混凝土梁與樁身間的空隙應(yīng)以強度等級為C30以下的細(xì)石混凝土進(jìn)行填密。鋼筋網(wǎng)片為HPB235,其直徑不低于4 mm,間隔不超過300 mm?；炷敛牧系拇旨项w粒直徑不超過12 mm,水泥比不超過0.45。

噴油工作應(yīng)該按一定的順序進(jìn)行,噴油的順序應(yīng)該從下往上。在噴漿結(jié)束后2 h之內(nèi),必須進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期不得少于7 d。排水管采用Φ50PVC管材,橫向間隔1.5～2.5 m,采用梅花式排列;排水管道的一端必須采用過濾措施(可以用碎石層過濾),以避免淤泥堵塞管道。在基坑工程中,采用“先支后挖,分層開挖”的施工方法。內(nèi)支座和橫梁(也就是腹桿接合區(qū))的作業(yè)面比較小,應(yīng)當(dāng)采用小型挖掘機設(shè)備,在支承表面稍高一點,可將下層土方直接開挖。

開挖的順序應(yīng)為從支撐梁結(jié)構(gòu)逐漸到深基坑中心位置,在開挖過程中不會產(chǎn)生與支撐體系的碰撞。在混凝土二樓混凝土強度超過80%時,可采用人工拆除、混凝土切割拆除等方法進(jìn)行拆除。拆除的鋼筋、混凝土等雜物要馬上清除。

3 施工效果分析

為驗證上述設(shè)計的深基坑排樁及鋼混內(nèi)支撐施工技術(shù)在實際應(yīng)用中的效果,在施工現(xiàn)場對各個施工進(jìn)度階段的基坑測點水平位移和豎向位移進(jìn)行測定。

施工現(xiàn)場位移監(jiān)測頻率設(shè)置見表1。

表1 施工現(xiàn)場位移監(jiān)測頻率設(shè)置

在明確監(jiān)測頻率的基礎(chǔ)上,針對測點在水平方向上的位移和豎直方向上的位移,均采用全站儀和水準(zhǔn)儀測定得出。針對測點位置的設(shè)置,主要包括以下幾項:深基坑支護(hù)排樁樁頂(測點I)、鋼混內(nèi)支撐立柱(測點II)、深基坑周邊道路(測點III)、深基坑周邊建筑物變形(測點IV)、支護(hù)樁深層(測點V)。

針對上述五個測點,分別對其水平和豎向位移進(jìn)行測定,并得到累計值結(jié)果(表1中每次監(jiān)測數(shù)據(jù)累加得出),記錄見表2。

表2 測點水平和豎向位移測定累計值

表2中除測點III的設(shè)計階段規(guī)定位移變化量限值為10 mm以外,其余各個測點的位移變化量限值均為30 mm。從表2中記錄的數(shù)據(jù)可以看出,在按照本文提出的施工技術(shù)對該項目施工時,各個測點的水平位移累計值和豎直方向位移累計值均未超過設(shè)計階段規(guī)定的限值。由此可知,本文提出的施工技術(shù)具有極高的應(yīng)用可行性。

4 結(jié)束語

地鐵車站上部為下穿隧道段,車站位于軌道下,為保證車站下部結(jié)構(gòu)安全,需要對車站基坑進(jìn)行綜合整治,處理方案主要有排水系統(tǒng)、地下管線改造、排樁施工等?；谏鲜龉こ添椖拷ㄔO(shè)施工需要,研究設(shè)計了一種新的深基坑排樁及鋼混內(nèi)支撐施工技術(shù),通過對施工效果分析驗證了可行性。

基坑施工是一項復(fù)雜的、多專業(yè)交叉作業(yè)的工程,其質(zhì)量控制問題在整個施工過程中起著關(guān)鍵作用。為保證基坑施工質(zhì)量,施工過程中應(yīng)采取一系列的措施進(jìn)行質(zhì)量控制。為保證工程質(zhì)量和安全,必須加強作業(yè)人員對工程建筑概況、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等文件了解,不斷提高施工技術(shù)水平。