談成都地鐵2號(hào)線東門大橋站深基坑錨固技術(shù)

劉 宇

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

成都地鐵2號(hào)線東門大橋站位于府河以東芷泉街的南半幅路面下。車站北側(cè)有已建的啟明公寓、四川省民政廳辦公大樓;南側(cè)為正在修建的天府時(shí)代廣場(chǎng),其基坑為已挖開的深基坑,深約13 m。芷泉街地下管線密集,經(jīng)過(guò)前期管線遷改后,車站北側(cè)仍然有大量管線,均靠近基坑邊埋深2 m～5 m。本站范圍內(nèi)土層分布如下:①人工填土,層厚 2.0 m～6.8 m。②砂、卵石層,埋深5.4 m～6.5 m,層厚約為10.7 m。③基巖層,基巖埋深約為17.3 m,地質(zhì)勘察未揭穿,由全風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中等風(fēng)化泥巖組成。

1.2 設(shè)計(jì)概況

1.2.1 車站總體設(shè)計(jì)情況

車站總長(zhǎng)134 m,為地下3層島式車站,采用明挖法施工。車站標(biāo)準(zhǔn)段寬25 m,基坑開挖深度20.345 m,東西兩端盾構(gòu)井開挖深度約22.3 m。

1.2.2 采用復(fù)合型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的原因及設(shè)計(jì)情況

本站圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式多樣:車站西端上部采用“放坡噴錨支護(hù)”,下部采用“圍護(hù)樁+鋼管內(nèi)支撐”;車站西端北側(cè)及標(biāo)準(zhǔn)段采用“放坡噴錨支護(hù)+圍護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索+鋼管內(nèi)支撐”;東端盾構(gòu)井的北側(cè)采用“圍護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索+鋼管內(nèi)支撐”;車站東側(cè)被作為基坑開挖期間出土的通道,所以上部采用全放坡,下部采用“圍護(hù)樁+鋼管內(nèi)支撐”(見(jiàn)圖1)。

2 本站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工控制要點(diǎn)

1)控制好鉆孔角度和鉆孔深度。具體施工方法:鉆機(jī)安放平臺(tái)要平整、堅(jiān)實(shí)、不變形、不振動(dòng)且不小于 8 m2,平臺(tái)的高度在錨孔以下0.5 m～1 m左右。施工時(shí)鉆機(jī)操作員首先通過(guò)羅盤測(cè)量的方法調(diào)整入射角度,然后測(cè)量組再通過(guò)全站儀,測(cè)量鉆桿三維坐標(biāo),計(jì)算其實(shí)際角度進(jìn)行復(fù)核。角度誤差在1°以內(nèi)方為合格,然后開始鉆進(jìn)。2)嚴(yán)格控制自由段長(zhǎng)度。本站采用的方法為:在清除鋼絞線上的污物、銹斑后,采用在自由段涂抹防腐涂料和潤(rùn)滑脂(黃油)后套PVC管并在兩頭用膠布密封的方法以保證自由段長(zhǎng)度,如錨索安裝期間PVC管有破損要立即更換。3)控制好注漿質(zhì)量。影響注漿質(zhì)量的主要因素有兩個(gè)方面:a.成都地質(zhì)特點(diǎn),地面以下6 m到泥巖基層共10 m左右范圍內(nèi)為砂卵石層,巖層滲透系數(shù)大且地下水位已降至10 m以下,漿體在一定的注漿壓力作用下,易流動(dòng),難以保證錨固段錨固體的密實(shí)度,處理方法為:采用漿液中摻減水劑或速凝劑及間歇式反復(fù)注漿的辦法,控制漿液向周邊流動(dòng),直至注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力為止;b.地鐵車站施工期間基坑需要降水,一般采用井管法降水,降水井距基坑邊緣5 m左右,因此在錨索注漿時(shí),因降水井運(yùn)行增加了井點(diǎn)周圍地下水的流動(dòng)性,將大量漿體抽出,增加了注漿量的同時(shí)也影響了錨索錨固段質(zhì)量,處理方法為:在進(jìn)行降水井點(diǎn)周圍錨索注漿時(shí),暫停降水井運(yùn)作,待注漿完成24 h后重開。4)要求鋼腰梁連接成一個(gè)有效的整體并保證平直度。鋼腰梁雖然不影響錨索的質(zhì)量,但其一方面防止樁體與錨索接觸點(diǎn)應(yīng)力集中導(dǎo)致樁體局部壓碎的同時(shí)也在保持基坑整體穩(wěn)定及變形均勻方面起著重要的作用。它將基坑圍護(hù)樁連接成一個(gè)整體,使之變形均勻。因此鋼腰梁連接成一個(gè)有效的整體并保證平直度是控制基坑整體穩(wěn)定的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。控制要點(diǎn)有兩個(gè)方面:a.鋼腰梁縱向連接上下槽鋼必須錯(cuò)開30 cm以上滿焊連接,并焊接牛腿以保證腰梁連接牢固;b.在鋼腰梁連接前必須對(duì)鋼腰梁安裝區(qū)域拉線鑿平,局部有空隙區(qū)域必須用C30以上碎石混凝土填充,待強(qiáng)度達(dá)到后方可進(jìn)行張拉作業(yè)。

3 基坑變形、穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)結(jié)果及與一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)越性對(duì)比

3.1 基坑變形、穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)結(jié)果

本基坑所定各項(xiàng)變形數(shù)據(jù)界限為:樁體位移及土體位移預(yù)警值為+20 mm,最大變形不超過(guò)+30 mm;鋼支撐及錨索軸力變化預(yù)警值為不超過(guò)設(shè)計(jì)軸力的2/3。監(jiān)測(cè)斷面中變形最大的一根樁向基坑內(nèi)側(cè)最大累計(jì)位移2 mm,向基坑外側(cè)最大位移8 mm;土體位移向基坑內(nèi)側(cè)最大累計(jì)位移4 mm,向基坑外側(cè)最大位移12mm;均在安全范圍內(nèi),未超過(guò)警戒值。鋼支撐、錨索軸力變化均在設(shè)計(jì)軸力的2/3范圍內(nèi)符合設(shè)計(jì)要求,基坑處于穩(wěn)定狀態(tài)。證明了采用此種復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式能滿足深基坑安全穩(wěn)定的要求。

3.2 與一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)越性對(duì)比

1)工期方面。工期方面的優(yōu)越性主要體現(xiàn)于兩個(gè)方面:a.受周圍環(huán)境的干擾減少:本站基坑如全部采用鋼管內(nèi)支撐則需要等待車站南側(cè)的天府時(shí)代廣場(chǎng)提供支撐條件時(shí)才能進(jìn)行下部土方開挖及支撐架設(shè),于2009年年底才具備地鐵車站基坑開挖支撐條件,工期受到嚴(yán)重影響。而采用錨索錨固的方式便可提前(于2009年7月)進(jìn)入基坑開挖,不受干擾,保證了工期要求。b.施工過(guò)程中時(shí)間的節(jié)約:鋼管內(nèi)支撐是隨開挖隨支撐,也隨主體結(jié)構(gòu)的施作逐步拆除,因此采用鋼管內(nèi)支撐支護(hù)體系對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工在用時(shí)上有一定影響,而采用錨索錨固,不用拆除,可節(jié)省主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)間。2)安全方面。錨索錨固的安全優(yōu)越性遠(yuǎn)比鋼管內(nèi)支撐優(yōu)越的多,主要體現(xiàn)在:a.基坑整體穩(wěn)定性方面。采用鋼管內(nèi)支撐,對(duì)基坑變形的控制有一定局限性,基坑局部向外側(cè)變形過(guò)大,易造成鋼支撐軸力減小,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致鋼支撐脫落;向基坑內(nèi)側(cè)變形過(guò)大,鋼支撐軸力增加再加之鋼支撐自重影響易造成鋼支撐撓度變形過(guò)大,支撐脫落;以上均易造成基坑失穩(wěn)。b.操作過(guò)程方面。鋼支撐安裝及拆除過(guò)程中,包含了高空作業(yè)、起重吊裝等安全隱患,采用錨索錨固則減少了在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的安全隱患,降低了安全事故發(fā)生的概率。3)業(yè)主投資成本方面。采用鋼管內(nèi)支撐,鋼管可倒換使用且可回收利用,錨索不可回收且成本較高,采用錨索錨固代替鋼管內(nèi)支撐增加了業(yè)主投資。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵明挖車站采用“土釘噴錨+混凝土灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索+鋼管內(nèi)支撐”支護(hù)形式非常少見(jiàn),成都地鐵2號(hào)線東門大橋車站深基坑的這種支護(hù)體系復(fù)雜多樣,非常典型。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)已施工完成,經(jīng)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,基坑變形(樁體及土體位移)在安全范圍內(nèi),圍護(hù)結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。這個(gè)結(jié)果在驗(yàn)證了這種復(fù)合式深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的可行性的同時(shí)也驗(yàn)證了本施工方法的成功。不管是從設(shè)計(jì)方面,還是從施工方面來(lái)說(shuō),都對(duì)我們?cè)趶?fù)雜環(huán)境下選擇支護(hù)形式和組織施工具有很強(qiáng)的借鑒作用。

[1]程良奎,李象范.巖土錨固土釘噴射混凝土——原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008:12.

[2]GB 50086-2001,錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].