軌道交通安全保護(hù)區(qū)內(nèi)的深基坑逆作法施工技術(shù)

1、軌道交通安全保護(hù)區(qū)內(nèi)的深基坑逆作法施工技術(shù)摘要:與軌道交通運(yùn)營(yíng)線路相鄰的深基坑施工過(guò)程中必須有嚴(yán)密的技術(shù)和管理措施以保證基坑和周邊環(huán)境的安全。逆作法施工技術(shù)由于在減小施工對(duì)周邊環(huán)境影響、充分利用地下空間、縮短工期等方面的優(yōu)點(diǎn)具有廣闊的應(yīng)用前景。文章結(jié)合工程實(shí)例,總結(jié)其施工控制技術(shù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞:逆作法深基坑軌道交通安全保護(hù)區(qū)隨著上海軌道交通和城市建設(shè)的迅速發(fā)展,緊鄰運(yùn)營(yíng)線路的基坑(包括隧道兩側(cè)及上部)項(xiàng)目屢見(jiàn)不鮮,許多大型深基坑距離地鐵僅有3m,開(kāi)挖深度20m。深基坑開(kāi)挖必然引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)的側(cè)向位移和坑內(nèi)土體隆起,加之工程降水等因素影響使得坑外地層沉降,隧道結(jié)構(gòu)隨之變形。施工過(guò)程中的不慎、

2、不當(dāng)很可能導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)的變形超標(biāo),從而引發(fā)滲漏水等結(jié)構(gòu)病害,嚴(yán)重者會(huì)直接影響到列車的正常運(yùn)營(yíng)。目前上海運(yùn)營(yíng)中的地鐵隧道基本位處飽和含水的流塑或軟塑粘性土層。這類土層具有孔隙比大、壓縮性高、含水量高、靈敏度高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)低、重新固結(jié)變形量大等特點(diǎn)。一經(jīng)擾動(dòng),強(qiáng)度明顯降低,且在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行固結(jié)和次固結(jié)沉降,帶動(dòng)隧道后期沉降十分明顯。依據(jù)上海市軌道交通管理?xiàng)l例“地下車站與隧道外邊線外側(cè)50m內(nèi)屬安全保護(hù)區(qū)范圍”。如何減小在此范圍內(nèi)施工對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)(車站、隧道及附屬設(shè)施)的影響程度已引起了相關(guān)工程技術(shù)人員的高度重視和關(guān)注。1工程概況某工程位于鬧市中心,基地面積近6000m2,由主樓

3、和三層商業(yè)裙房組成,主樓39層,高度約175m;設(shè)五層地下室(四層地下室及自行車夾層),基坑開(kāi)挖深度-22.7m,局部深坑為-25.20m,最深處達(dá)-26.45m。本工程基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁及現(xiàn)澆鋼筋混凝土厚底板基礎(chǔ),工程樁采用850mm鉆孔灌注樁,單樁承載力為11500kN,C40混凝土,持力層為層灰色粉細(xì)砂層(見(jiàn)表1)。立柱樁采用750mm和609mm鋼管立柱及480mm×480mm格構(gòu)柱?；悠矫媛猿示匦?南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)呈圓弧狀,正在運(yùn)營(yíng)的地鐵隧道距其外邊線14m,隧道結(jié)構(gòu)處于地面以下-14.0-20.2m標(biāo)高位置。依據(jù)上海地鐵基坑工程施工規(guī)程,該工程屬于一級(jí)基坑等級(jí),環(huán)

4、境保護(hù)要求相當(dāng)高:地面最大沉降量0.1%H;圍護(hù)墻最大水平位移0.14%H(H為基坑開(kāi)挖深度);抗隆起安全系數(shù)2.2(按圓弧滑動(dòng)公式計(jì)算)。2相鄰的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)及保護(hù)要求2.1隧道結(jié)構(gòu)盾構(gòu)隧道一般由6塊管片拼裝成環(huán),環(huán)環(huán)串聯(lián),其縱向和環(huán)向由螺栓聯(lián)接。管片厚350mm,寬1m。與本工程相鄰的區(qū)間隧道基本位于第淤泥質(zhì)粘土層中。2.2地鐵結(jié)構(gòu)變形隧道結(jié)構(gòu)縱向沉降或隆起,隧道橫向水平位移,隧道管徑收斂變形,這幾項(xiàng)也是隧道監(jiān)測(cè)的基本項(xiàng)目。如果隧道結(jié)構(gòu)變形超過(guò)結(jié)構(gòu)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn),輕則引起隧道管片間張開(kāi)過(guò)大,隧道結(jié)構(gòu)接縫滲漏水,重則引起管片開(kāi)裂,繼而銹蝕鋼筋,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞(如道床與管片的脫開(kāi))等,危及列車運(yùn)行

5、安全。2.3地鐵結(jié)構(gòu)保護(hù)要求隧道結(jié)構(gòu)最終絕對(duì)沉降量及水平位移量10mm;隧道變形曲線的曲率半徑15000m;結(jié)構(gòu)相對(duì)彎曲1/2500;隧道最終收斂變化值10mm,地鐵結(jié)構(gòu)日沉降量和水平位移量0.5mm。2.4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移及地鐵隧道內(nèi)變形監(jiān)測(cè),為保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和及時(shí),在鄰近的地鐵區(qū)間隧道內(nèi)布設(shè)測(cè)點(diǎn),采用以自動(dòng)化系統(tǒng)為主、人工系統(tǒng)為輔的監(jiān)測(cè)措施。當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)日指標(biāo)或地鐵結(jié)構(gòu)總變形控制量的1/2時(shí),地鐵側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移日變化量1mm。3基坑的圍護(hù)、加固及土方開(kāi)挖3.1圍護(hù)形式采用地下連續(xù)墻槽段共46幅。主樓部分墻厚1m,近地鐵側(cè)深達(dá)39m,其它部分深度為35m,墻底進(jìn)入-1層

6、,地墻頂標(biāo)高為-2.4m;地墻內(nèi)側(cè)槽段接頭處設(shè)置扶壁柱,接頭采用企口槽接頭,結(jié)構(gòu)接頭采用地墻內(nèi)預(yù)留鋼筋接駁器和預(yù)埋鋼筋的方法與地下各層樓板連接。3.2地基加固采用旋噴樁加固靠近地鐵一側(cè)地墻10m寬度范圍內(nèi)采用格構(gòu)式墩式加固,標(biāo)高從-5.55m至層土面以上-26.70m(底板下4m范圍),不包括底板;其它部位加固寬度為地墻內(nèi)側(cè)6m范圍,呈鋸齒形,標(biāo)高從-16.50m至-26.70m。土體加固強(qiáng)度0.8MPa部位(底板上方)水泥摻量為7%,1.5MPa部位水泥摻量為15%。為使旋噴加固時(shí)不影響已施工的“一柱一樁”的垂直度,施工時(shí)盡量避開(kāi)原有的工程樁,對(duì)稱均勻施打。南側(cè)地鐵隧道的地墻外側(cè)均預(yù)埋注漿管

7、,可根據(jù)工況及時(shí)進(jìn)行跟蹤注漿,局部深坑部分采用雙液速凝注漿加固。3.3基坑開(kāi)挖1)采用逆作法開(kāi)挖至大底板完成,但不同時(shí)向上層施工。利用永久性結(jié)構(gòu)的樓板作水平支撐,“一柱一樁”的施工方法。根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)特點(diǎn),車道處和樓板開(kāi)有大孔的位置采取臨時(shí)支撐,樓層缺失部位用609mm鋼管或H型鋼補(bǔ)撐。2)首層板完成后,地下其余五層均為暗挖?；娱_(kāi)挖由北向南推進(jìn),劃分為三個(gè)區(qū),設(shè)4個(gè)取土口;開(kāi)挖時(shí)由中心向四周推進(jìn),周邊靠地鐵的南側(cè)留土10m寬度,其他三側(cè)寬度為6m,并按11.5留土放坡;其次挖除南北兩側(cè)的邊坡,至地墻邊隨即澆筑該塊墊層;再次由南北兩側(cè)向中間退挖邊坡土體,墊層隨挖隨澆。3)基坑大底板面標(biāo)高分為-

8、19.50m和-20.45m,板厚分別為3m和2.05m。B4板面標(biāo)高-15.3m,挖土面在-17.2m位置,開(kāi)挖至坑底-22.70m處深度達(dá)5.5m,凈空達(dá)7.4m,不利于基坑安全。在標(biāo)高-20.4m處設(shè)置一道高65cm的底板內(nèi)支撐,待支撐混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后開(kāi)始第二次挖土至坑底。由此,二次挖土高度分解為3.2m和2.3m,開(kāi)挖流程由南北兩側(cè)向中間退挖,一次挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。4)嚴(yán)禁各種機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中碰撞立柱、地墻、井管及支撐。開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)控立柱之間和立柱與地墻間的差異沉降量、承壓水位,地墻側(cè)向位移,周邊環(huán)境沉降。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。5)坑內(nèi)設(shè)置12口深井,4臺(tái)真空泵連接各深井,

9、采用分層降水、自下而上的降水方式,確保頂板、地下樓板及大底板施工前后10d內(nèi),保持地下水位在挖土面下1m的深度范圍;第層為承壓含水層,為避免坑底發(fā)生突涌,坑外設(shè)置7口降壓井(其中一口作備用井兼日常觀測(cè)井)。降水降壓措施與施工進(jìn)度計(jì)劃相匹配,即滿足基坑安全又最大限度地控制因過(guò)早過(guò)量抽取地下水造成周邊土體沉降。4結(jié)語(yǔ)1)深基坑采用逆作法技術(shù)由于地下樓板與立柱樁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等組成的水平內(nèi)支撐體系剛度很大,對(duì)于減小施工對(duì)周邊環(huán)境的影響十分有利。從環(huán)境保護(hù)的角度上來(lái)說(shuō),在保證基坑安全的基礎(chǔ)上控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移及合理降水降壓是成功的關(guān)鍵;從逆作法工法上來(lái)說(shuō),立柱之間、立柱與地墻間的差異沉降是動(dòng)態(tài)控制的重點(diǎn)。2)開(kāi)挖階段,采用盆式挖土方式