紧邻地铁和保护建筑的大型深基坑设计与施工管理

发表时间:2020/9/15   来源:《基层建设》2020年第14期   作者:李亦芃
[导读] 摘要:现如今,随着我国经济的快速发展,地铁的建设也在加快。
        中冶沈勘工程技术有限公司  辽宁沈阳  110169
        摘要:现如今,随着我国经济的快速发展,地铁的建设也在加快。而深基坑施工不仅工况复杂,而且受环境影响强烈,容易对周围构筑物造成影响,降低工程建设质量,对大型深基坑设计与施工的进行系统管理,有效避免施工缺陷。本文以某金融大厦项目为例,在分析工程建设条件基础上,综合考虑基坑周边环境保护要求,减少基坑开挖对地铁隧道的影响,整个基坑分为4个区进行施工,并采用“两墙合一”地下连续墙作为基坑围护体,结合类似面积及开挖深度规模的大量基坑工程实践,围护结构考虑采用分区顺作法施工,同时指出项目建筑专项保护及安全管理的具体措施,期望能进一步提升紧邻地铁和保护建筑的大型深基坑设计与施工质量,为类似工程建设提供参考。
        关键词:紧邻地铁;保护建筑;大型深基坑设计;施工管理
        引言
        随着地铁工程建设规模的增加,线网密度不断增强,深基坑工程的需求与难度也越来越大。深基坑工程安全风险高、影响因素多,若出现安全事故问题会造成较为严重的经济和社会影响。因此,必须充分掌握地铁深基坑支护结构勘察、设计方法,在开挖支护施工期间认真、谨慎地处理可能出现的各类问题,构建完善的技术体系,准备好相应的预防措施,提升施工安全性。
        1工程概况
        本项目为某金融大厦项目,建筑总面积122637.47m2,地上23层地下4层。其中基坑开挖区面积约9500m2,基坑最大开挖深度约19m。地下室北侧临近天潼路12号线区间隧道外壁约10.19m。主体采用框架结构体系,地基基础为桩基础。地下深基坑项目建设中,采用连续墙兼围护墙止水帷幕与结构外墙两墙合一维护支撑形式。项目建设区域位于市中心地铁沿线,周边存在优秀历史保护建筑及苏州河,同时基坑内有老工程桩等障碍物,这使得深基坑项目施工难度较大,容易对周围土体造成干扰,综合考虑基坑周边环境保护要求,整个基坑分为4个区进行施工。
        2紧邻地铁和保护建筑的大型深基坑设计与施工管理
        2.1围护结构
        本工程拟采用顺作法施工,由于基坑北侧为地铁12号线区间隧道,保护要求较高,结合类似面积及开挖深度规模的大量基坑工程实践,基坑围护结构考虑采用分区顺作法施工。基坑周边采用"两墙合一"地下连续墙作为基坑围护体,该围护形势下,地下连续墙在基坑开挖阶段发挥着挡土止水的作用,同时在正常使用阶段,其可作为地下室结构外墙,对建筑物进行支撑保护。项目深基坑分ABCD四个施工区域,如图所1示,设计中,于A区和B区,C区和D区之间分别设置1000mm和800mm的地下连续墙作临时隔断,以此来减少坑开挖对地铁隧道的影响;同时采用覬850@600三轴水泥土搅拌桩槽壁加固对地铁隧道侧地墙两侧进行加固,其他区域设计覬600高压旋喷桩止水构造,减少基坑降水对地铁隧道的影响。
       
        图1基坑平面
        2.2做好支护结构设计准备工作
        1)要结合深基坑支护结构设计参考资料和工程勘察数据信息,开展设计前的准备工作,为结构安全提供保障。2)要做好工程围护结构与支护体系布置图的设计,选择并确定支护结构的类型,对相关的参数加以分析,提升深基坑结构的稳定性。3)选择合适的支护结构类型。深基坑支护工程要涉及结构力学、土力学等内容,要根据地铁深基坑支护结构设计标准和要求,结合不同地铁深基坑施工特点,采取针对性措施,确定基坑支护方案,对其合理性加以分析。同时,还要结合工期合理对相关的设施设备、场地布置等进行确认,确保后续设计工作高效开展。
        2.3挖土与支撑土方开挖
        按照分区、分层开挖的施工方式,并且在单层开挖中,按照“先远后近”分区盆式开挖支撑施工,边挖边浇捣钢混凝土支撑。在开挖过程中,为避免对周围构筑物、管线和环境造成影响,严格按照施工方案的规定进行施工,在开挖前,进行定位控制线、标高控制桩的再次复核,采用混凝土支撑时,只有当混凝土支撑强度达到设计标准的80%后,才可进行下层开挖;开挖施工中,对定位桩、轴线桩、水准基桩等要素进行重点监测,避免土方超挖,同时当距坑底开挖完成面标高300mm时,采取人工修土至设计标高的方式,此外,在开挖时,严禁基坑周边堆放重物,需将基坑边物体荷载控制在20kN/m2以内。本项目支护包含混凝土支护和钢支护良好总形态。就混凝土支护施工面而言,需进行其模板、混凝土支撑钢筋、混凝土浇筑工程的有效管理。就混凝土浇筑模板施工,要求设计图尺寸现场定位放样,同时做好底模、支撑截面宽的有效管理,底模宽度须大于支撑截面宽每边150~200mm,同时标高一致,表面平整;而在钢筋工程建设中,要求采用机械连接方式,接头在同一断面处数量不超过50%,同时钢筋遇到立柱时,应尽量穿过去;混凝土浇筑施工需做好试块强度测试,要求混凝土强度达到80%后,开始进行下层土方开挖。钢支撑按照分次施加轴力的方式进行施工,结合项目建设需要,单次轴力施加需控制在500kN或1000kN。
        2.4充分利用时空效应进行施工
        土方开挖和支撑形成必须紧密交替进行,这对于基坑稳定和周边环境安全有着很重要的影响。因此,挖土时应充分利用时空效应原理,采取合理的挖土方案。严格按照分层、分块的设计要求进行挖土。做到土方随挖,支撑随时形成。使无支撑土体的暴露时间尽量缩短。当混凝土支撑无法迅速形成时,须增加钢支撑换撑作为控制基坑变形的应急补救措施,减少围护结构无支撑暴露的时间。当开挖至坑底时,为了减少坑底土体位移及原状土破坏,须立即施工混凝土垫层和基础底板,以使坑底即时形成坚固的支撑体系。
        2.5加强深基坑支护结构施工质量管理
        要确保深基坑工程质量,施工单位要结合实际,对施工每个环节进行控制管理,并采用动态化的工程监督管理方式,确保工程施工满足设计的要求。在深基坑施工中,施工单位要严格控制好施工进度,根据施工所在地周边的地质条件和水文状况,结合基坑深度,对支护结构施工质量进行控制,结合工程实践,在地层差、地下水补给丰富的地区,尤其是软弱富水地层,理论受力与实际有较大的差距,从而出现开挖中土体受力不均、时空效应过快的问题,影响到基坑的稳定性,严重的会出现坍塌问题。因此,基坑施工中,施工单位要对基坑的面积和深度进行分析,选择合适的开挖技术,做好及时支护工作,确保内外受力体系稳定平衡,提升工程的安全性。
        结语
        大型深基坑项目建设受周围环境影响明显。在中美信托金融大厦项目建设中,紧邻地铁和保护建筑对于项目施工造成诸多阻碍。项目建设基于工程环境,不仅进行围护结构、基坑加固、水平支撑体系、竖向支撑的系统设计,而且统筹土方开挖与支撑施工过程,并进行历史建筑的专项保护和安全管理,有效的提升了工程建设质量。针对复地质环境下的深基坑项目建设,充分考虑工程就建设环境和建设特征,进行项目设计、施工的全过程管理,有效的提升深基坑建设质量,进而促进建筑工程行业的有序发展。
        参考文献
        [1]李亮辉.近接地铁隧道深基坑工程的设计与实践[J].土工基础,2019,33(4):428-432.
        [2]朱哲锋,李伟军,林礼跃.岩溶地区紧邻地铁隧道两侧深基坑施工技术[J].广东土木与建筑,2019,26(6):34-39.
        [3]葛宏亮.紧邻地铁的狭小施工场地超大面积深基坑施工[J].建筑施工,2018,40(6):844-846.
        [4]马强.紧邻地铁区间隧道深基坑工程的设计和实践[J].绿色环保建材,2018(4):85.
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