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摘要:基坑开挖既是修建基础与地下工程过程中长时间存在的一个传统课题,也是岩土工程中存在的一个综合难题,在基坑土方开挖和支护施工过程中要加强监测并及时反馈信息。目前国内常用深基坑支护技术有土钉支护、复合土钉支护、喷锚网支护、排桩支护、桩锚支护,深层搅拌水泥桩、高压旋喷桩、地下连续墙、环形支护结构等。
关键词:地铁;深基坑;支护
1导言
在一个基坑工程中,可以提出多种支护方案,且每个方案中都具有自身的优势,要想从这些方案中选出一个作为实际的施工方案,就要全面分析存在的因素,不能只依靠单个或多个指标来进行选择,应建立一个完整的评价标准对每个方案进行全面细致的分析,从而选择出较为科学、完备、可靠的决策,来保证工程的安全顺利进行。
2地铁深基坑支护技术概述
在地铁深基坑支护施工时,首先要对关键数据进行控制,在基坑工程开挖的过程中必须将基坑的尺寸、深度等一些重要的数据准确地记录下来,并对这些数据进行定期的核查;其次要严格监督施工过程,技术交底和施工图纸的审查工作在施工之前必须完成,相关技术人员应对施工现场进行首次检查,保证施工过程能够严格按照设计图纸进行;最后,大多数的深基坑施工的规模都比较大,因此在施工的过程中必须严格遵守先支撑再分层分段的原则,保证在开挖的过程中能够对土体进行有效的保护,防止土体被破坏。
3支护方案的安全可行性
在实际的基坑工程中,可以有很多支护方案满足工程的实际情况,但只是从某一方面满足,因此每个方案所占的优势也因此不同,要想只从某个方面评价选择,很难选出相对完美的支护方案。因此,要从各个方面考察几个备选支护方案,从中科学的评价选择出一项最优的方案。
3.1方案的设计条件
深基坑工程是一项包含结构力学、工程地质和结构、岩土工程等多方面知识的综合学科。由于基坑工程的影响因素较多,使整个工程的风险程度加大,稍微出现问题就可能使施工企业造成严重的经济损失,甚至对社会也产生一定的影响,因此,在选择支护方案时通常把安全可行性作为首选目标。细致分析项目所在地的施工经验,选择安全程度高,相对成熟的支护方案;在设计方案时应根据支护结构的实际承载力和稳定性来确定内容,满足项目的规划要求;充分研究和评价施工降水、工艺、挖土等环节,降低工程的危险性。
3.1.1地质、水文地质条件
项目场地的地质、水文地质条件是地基加固设计、降水设计、支护结构等环节地进行依据。因此应先从岩土方面入手,分析其勘察报告,掌握土层和地下水的分布情况,了解滞水、潜水和承压水的参数值。
3.1.2场地周围环境条件
在基坑工程中也应高度重视环境的保护,尤其在管线繁多、建筑物密集等地。需要注意的方面主要包括:基坑附近的河流情况,重点观察项目区域内地下与河流的联系;项目附近地质岩土的性质;基坑动工的地面与红线的距离,要符合围护体宽度的要求,我国多个地区已经严明基坑工程不可超越所规定的红线范围,满足合理的距离要求;了解施工周围的地下障碍物、填土等不良状况的分布情况等;掌握施工附近建筑物的基本情况,了解其与基坑的平、剖面关系,并获取周围建筑物如使用情况、基本结构、变形程度等基本相关资料。
3.2基坑的稳定性
基坑的设计分为三个方面,包括基坑的变形计算、基坑的稳定性计算、结构强度设计等。变形计算的目的在于掌握项目对周围环境和建筑物的影响,确保临近建筑物和周围地下管线的安全;稳定性计算是用来分析基坑周围土体的稳定性;结构强度设计指对基坑内部结构进行计算,以此来满足强度设计的规定。
3.2.1整体基坑稳定性
验算基坑的整体稳定性主要在于预防项目周围土地结构与基坑支护结构之间的稳定性遭到破坏,这项验算内容经常出现在支护设计过程中。对于不同的支护形式也可以有不同的稳定性分析。
3.2.2抗隆起稳定性
抗隆起稳定性在整个支护设计过程中占据很重要的地位,它不仅可以对坑基的稳定性产生影响,还可以与坑基的变形产生密切联系。
目前较为常见的抗隆起稳定性分析方法的可以分为极限分析法、极限平衡法、常规位移有限元法三大类。
3.2.3地下水控制
整个基坑工程的安全性和对保护周围环境都与地下水的控制产生一定的联系。当施工地点建立在地下水位较高的区域,基坑降水是为了方便现场施工,并保证工程的安全性,隔水的措施是从保护环境的角度出发的。这些因素都可以对工程的优劣产生直接影响,因此,对地下水的控制工作是整个项目施工过程中必须要重视的问题。
4地铁深基坑支护技术方案
某中心站为地铁14号线与6号线的换乘车站,呈T形换乘,其中14号线南北向敷设,6号线东西向敷设。某中心站14号线车站总长219.9m,站台宽度为14m,标准段外包总宽23.3m,车站埋深为28.7m。某中心站6号线车站总长198.2m,标准段外包总宽24.1m,车站埋深为37.3m。车站顶板覆土12m,车站共设置6个出入口通道、3组风亭,14号线车站为两层三跨箱型框架式结构。
4.1基坑支护结构形式
上部采用土钉墙支护,基坑深13.1m。一级坡高8.2m、1∶0.75放坡、平台宽3.0m;二级坡高4.9m、1∶0.75放坡、平台宽6.0m。下部采用灌注桩+内支撑支护,基坑深25.8m,灌注桩长44.8m、直径1.2m、间距1.45m,1道混凝土支撑+4道钢支撑。
4.1.1上部土钉墙
主体结构顶板以上土体采用45°角放坡开挖,边坡采用ϕ25、22、20mm、长5~11.2m锚杆进行支护;外加ϕ120mm加强土钉。坡面挂ϕ8mm@150mm×150mm钢筋网片,喷射100mm厚C20混凝土,以保持桩间土体稳定。
4.1.2下部灌注桩+内支撑
6号线标准段围护结构采用ϕ1200mm@1450mm钻孔灌注桩,主体围护结构第一道支撑采用800mm×1000mm混凝土支撑,其余支撑采用钢管支撑。标准段围护桩入土深度22.0m。
14号线标准段围护结构采用ϕ1000mm@1200mm钻孔灌注桩,主体围护结构第一道支撑采用800mm×1000mm混凝土支撑,第2~4道支撑采用钢管支撑。标准段围护桩入土深度15.0m。
4.2基坑降水
14号线车站基坑长度219.9m,宽度23.4m,深度33.3m;6号线车站基坑长度207.6m,宽度23.7m,深度40.7m;深管井距基坑上口以下12.4m,降水井按潜水非完整井计算。6号线基坑设置39个降水井,井间距为9.5m,井深41.17m;14号线设置25个降水井,井间距为15m,井深33.899m。
4.3基坑监测
共布设地表沉降点153个;结构桩(坡)顶水平位移监测点103个;围护结构桩(坡)顶竖向位移监测点103个。对某中心站深基坑的水平位移和基坑顶(土钉墙顶部)地表沉降进行了实时监测,从2017年10月15日—2018年5月13日,共计超过250d。
整个基坑开挖期间,水平位移最大的26.2mm是地表下6.0m处,满足相关规范规定的±30.0m的控制值要求。水平位移观测期间内,未发现沉降异常,测得的最大位移速率为1.40mm/d,为初期开挖基坑阶段,随着灌注桩的施工和钢支撑的架设,沉降速率变得平缓稳定,最大位移和变形速率均满足规范要求。地下水位变化比较稳定,在降水达到设计要求后,由于土方的开挖、支护施工,对水位产生一定的波动,基坑施工初期20d内的水位最大下降为30cm,之后的水位下降速率基本控制在0.5mm/d之内。
5结束语
总之,整个基坑施工过程中,地表变形、灌注桩变形、地下水位变化均满足相关规范要求。该支护结构的成功实施,为本地区的地铁深基坑建设提供了技术支撑。
参考文献:
[1]赵崇晖.福州万达广场基坑支护方案优化研究[D].武汉:中国地质大学(武汉),2017.
[2]胡建林,冯桂帅,梁玲玉,等.深基坑水平支撑间距优化设计研究[J].铁道建筑,2017,57(11):90-93.