西安地鐵3號(hào)線某深基坑施工的控制技術(shù)

徐 甜，薛麗媛，鄧祥輝

(西安工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710021)

西安地鐵3號(hào)線某深基坑施工的控制技術(shù)

徐 甜，薛麗媛，鄧祥輝

(西安工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710021)

地鐵深基坑工程由于開挖深度大，受周圍建筑物影響，施工難度較大。在此，結(jié)合西安地鐵3號(hào)線保稅區(qū)車站基坑開挖特點(diǎn)，對(duì)其施工方案進(jìn)行分析?；又ёo(hù)采用上部放坡、噴錨支護(hù)，下部采用鉆孔灌注樁加樁間掛網(wǎng)噴射混凝土，并采用大口井降水的方案。根據(jù)基坑水平及沉降位移變形監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)這一方案實(shí)施效果良好。

地鐵深基坑；支護(hù)；降水；變形監(jiān)測

0 引言

黃土地區(qū)深基坑的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)類型較多，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，主要有懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)和鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)[1]。懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)完全靠埋入坑底以下土體部分的嵌固作用保持樁體穩(wěn)定，進(jìn)而發(fā)揮對(duì)坑壁土體的支擋作用，起到護(hù)坡的效果。這種支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)土體的自穩(wěn)能力要求較高，在黃土地區(qū)當(dāng)基坑開挖深度較深時(shí)，不宜采用[2]。土釘墻支護(hù)形式發(fā)展時(shí)間并不長，但因?yàn)槠渲T多優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)前應(yīng)用相當(dāng)廣泛的支護(hù)形式。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)施工速度快、經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)基坑深度較大以及地下水位較高時(shí)不適用[3]。鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境影響小，工期短，但樁與樁之間主要通過樁頂冠梁連成整體，因而相對(duì)整體性較差，當(dāng)在重要地區(qū)，特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時(shí)需要專項(xiàng)設(shè)計(jì)[4-6]。很多情況下，單一的支護(hù)形式很難滿足既經(jīng)濟(jì)又安全的施工要求。因此，針對(duì)這種情況，研究復(fù)合支護(hù)方式是非常有必要的。

1 工程概況

西安地鐵3號(hào)線保稅區(qū)車站位于深渡村，施工基坑平面呈十字形，開挖深度約為18m。東西方向基坑較深，南北方向基坑較淺，主體基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)。結(jié)構(gòu)形式為地下一層車站，箱型框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順做法施工。車站設(shè)置4個(gè)出入口，出入口底板埋深約9.0m，出入口及風(fēng)亭為箱型框架，全部采用明挖法施工。根據(jù)車站所處的環(huán)境、工程地質(zhì)條件、基坑的深度以及基坑的形狀，下部采用直徑800mm旋挖鉆孔樁加網(wǎng)噴混凝土，上部采用1：0.75放坡結(jié)合噴錨支護(hù)系統(tǒng)，車站平面布置如圖1所示。

保稅區(qū)站地下水位埋深在10.30～11.15m之間，水位由南向北緩慢降低，流向?yàn)镹E10度。地下水主要賦存于砂類土中，屬孔隙性潛水。根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，砂類土滲透系數(shù)為0.052～0.072cm/s。土層按豎向分布見表1。

表1 主要巖土參數(shù)

2 總施工方案

基坑開挖必將導(dǎo)致周圍土體變形，并對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生不利影響，影響施工效果。本地鐵站深基坑的施工難點(diǎn)主要是解決黃土基坑的濕陷性問題。工程結(jié)合基坑自身及周邊環(huán)境特點(diǎn)，制定了較完善的施工方案，減少黃土濕陷性對(duì)施工的不利影響。工程總體施工方案為：上部放坡采用噴錨支護(hù)，下部鉆孔灌注樁加邊坡掛網(wǎng)。主要施工步驟包括：①基坑降水；②基坑開挖；③圍護(hù)樁施工；④冠梁頂支護(hù)和網(wǎng)噴支護(hù)；⑤車站主體開挖；⑥施工監(jiān)測。

2.1 基坑降水

本車站主體結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為一級(jí)，其余部位防水等級(jí)為二級(jí)。水位埋深介于10.30～11.15m，考慮到要降水1.26m，采用井徑為0.8m的大口井降水，降水井在圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊線外側(cè)1.5m處設(shè)置，采用深水泵強(qiáng)制抽水、水管集中排水的方法。根據(jù)降水深度及后期有效降水深度，本工程降水井井深選用20m，布設(shè)22口井[7]。降水井構(gòu)造如圖2所示。

2.2 基坑開挖

根據(jù)基坑地下水位以及工程地質(zhì)特點(diǎn)，采用放坡加噴錨支護(hù)體系，設(shè)置地面及坡底兩個(gè)排水溝。以地面高程為基準(zhǔn)點(diǎn)，開挖至-1.6m處施做第一道錨桿，施作完成后繼續(xù)開挖土方，至-4.3m處施作第二道錨桿。錨桿共三種尺寸，車站四周第一排錨桿長13500mm，間距1100mm，第二排錨桿長1200mm，間距1100mm，通道處設(shè)一排錨桿長4000mm，間距1100mm。

挖至冠梁設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施作鉆孔樁后澆筑冠梁，澆筑完成后開挖至基坑，挖至基地上30cm采用人工清底?；娱_挖如圖3所示。

2.3 圍護(hù)樁施工

圍護(hù)樁采用直徑800mm，間距1500mm，長度20000mm的鉆孔灌注樁。根據(jù)本工程鉆孔樁所經(jīng)過的雜填土、中(粗)砂、卵粒石等的地質(zhì)條件，采用旋挖鉆機(jī)成孔施工，泥漿護(hù)壁，導(dǎo)管法灌注水下砼方法施工，為防止在鉆孔過程中對(duì)相鄰樁孔造成影響，采取“跳三鉆一"的方法施工。主要施工步驟為：①施工準(zhǔn)備②測量定位③埋設(shè)護(hù)筒④鉆孔施工⑤清孔⑥鋼筋籠制作、吊裝⑦灌注混凝土⑧鑿樁頭。

2.4 冠梁頂支護(hù)和網(wǎng)噴支護(hù)

冠梁施工完成后，在冠梁頂立模施工現(xiàn)澆混凝土擋墻。車站基坑地面四周砌磚砌擋墻并設(shè)置排水溝，防止雨水、施工廢水等流入基坑。為保持基坑坡面土體穩(wěn)定，進(jìn)行掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)?；悠旅鎳娚浠炷林ёo(hù)施工隨土方開挖分步進(jìn)行。沿坡面設(shè)固定鋼筋，與鋼筋網(wǎng)通過焊接，噴射混凝土采用自上而下、隨挖隨噴。為了使施工搭接方便，每兩次噴射混凝土作業(yè)應(yīng)留有一個(gè)時(shí)間間隔，每層下部30cm暫不噴射，并作45°度斜面形狀。每次噴混凝土完畢后，立即檢查厚度，若厚度不夠需要進(jìn)行補(bǔ)噴達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

2.5 車站主體開挖

車站主體結(jié)構(gòu)按照伸縮縫共分為十三節(jié)，按縱向分段、豎向分層法，從車站兩端向中間進(jìn)行流水作業(yè)施工。車站主體結(jié)構(gòu)分段結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

土方開挖由兩端同時(shí)進(jìn)行，每次開挖深度控制在錨桿中心線以下1.0m停止開挖，同放坡及時(shí)進(jìn)行錨桿施工，施工方法同基坑開挖。樁間網(wǎng)噴支護(hù)隨分層開挖跟隨進(jìn)行，注意及時(shí)進(jìn)行基坑降水和排水。車站主體施工圖如圖5所示。

3 施工監(jiān)測

本車站基坑變形控制等級(jí)為一級(jí)，施工基坑平面呈十字狀，為確?；影踩Y(jié)合西安地鐵3號(hào)線保稅區(qū)車站深基坑施工方案，對(duì)車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場變形監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容為圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測和坑外土體沉降監(jiān)測[8]。具體監(jiān)測方案如下。

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上端沿基坑節(jié)點(diǎn)共埋設(shè)14個(gè)水平位移監(jiān)測點(diǎn)，東側(cè)基坑由于長度較長，為保證基坑施工安全，分別在中間位置加設(shè)兩個(gè)測點(diǎn)，共16個(gè)水平位移測點(diǎn)，編號(hào)分別為C1～C16。水平位移監(jiān)測點(diǎn)平面布置如圖6所示。

3.2 坑外土體沉降監(jiān)測

沿基坑外邊線35m處布沉降觀測點(diǎn)，布點(diǎn)位置與水平位移觀測點(diǎn)類似，分別設(shè)在基坑外35m外邊線節(jié)點(diǎn)處，編號(hào)分別為A1-A16。沉降監(jiān)測點(diǎn)布置如圖7所示。

位移監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的16個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中最大值為22.3mm，小于《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(GB50911-2013)》中規(guī)定的允許值30mm?？油馔馏w沉降量最大值為18mm，小于《規(guī)范》允許值25mm。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可見，施工過程中的位移滿足規(guī)范要求，因此施工過程及施工方法安全可行[9]。

表2 位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

編號(hào)最大變形量(mm)編號(hào)最大變形量(mm)C122.3C1215.0C219.2C1316.3C321.5C1419.1C415.3C1514.6C516.9C1618.7C614.5A02318.0C717.4A02415.1C814.5A0257.3C919.2A02610.0C1014.5A02711.1C1118.3A02816.2

4 結(jié)論

本文通過分析西安地鐵3號(hào)線保稅區(qū)站的工程地質(zhì)情況，制定了放坡、鉆孔灌注樁加錨桿及降水的復(fù)合深基坑施工方案，并在施工過程中進(jìn)行了基坑變形監(jiān)測。主要得到以下結(jié)論：

(1)本基坑周圍無重大建筑物，具備一定的放坡條件，因此邊坡上部采用1∶0.75的放坡加錨噴支護(hù)，下部采用鉆孔灌注樁加錨桿，并進(jìn)行降水的施工方案。

(2)由監(jiān)測結(jié)果可知，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測點(diǎn)16個(gè)，最大位移值為22.3mm；坑外土體沉降監(jiān)測點(diǎn)16個(gè)，最大沉降量為18mm。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和坑外土體沉降值均小于規(guī)范允許值。監(jiān)測結(jié)果表明本文的施工方案合理可行。

[1] 高學(xué)峰.深基坑支護(hù)技術(shù)在黃土地地區(qū)的應(yīng)用——以西安某基坑支護(hù)形式為例究[D].西安:西北大學(xué),2014.

[2] 石堅(jiān),田漢儒,黃春花,等.懸臂樁基坑支護(hù)影響因素的分析研究[J].鐵道建筑,2011,(11):88-89.

[3] 董誠,鄭穎人,陳新穎,等.深基坑土釘和預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)方式的探討[J].巖土力學(xué),2009,30(12):3793-3796.

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[5] 肖武權(quán),冷伍明.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法[J].巖土力學(xué),2007,28(6):1202-1211.

[6] 王云崗,章光,胡琦.鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(S1):3281-3287.

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[8] 張婷.西安地鐵韋曲南站深基坑變形規(guī)律現(xiàn)場監(jiān)測研究[D].西安:西安科技大學(xué),2014.

[9] GB50911-2013.城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

Research on Construction Control Technology of a Deep Foundation Pit of Xi'an Metro Line 3

XUTian，XUELi-yuan，DENGXiang-hui

(Xi'anTechnologicalUniversity，Xi'an710021，China)

Metro deep foundation project is characterized by great depth and complex surrounding buildings,which caused great difficulty.This paper analyzes the construction method based on the deep excavation characteristic of Xi'an metro line 3 in Baoshuiqu station.On the top of the foundation pit was supported by step-slope and shotcrete-bolt.The bottom of the foundation pit was supported by bored pile and shotcrete between pile.The dewatering of foundation pit was established by open well.The result of horizontal and settlement displacement monitoring indicated that this scheme was satisfactory.

metro deep foundation pit; support; dewatering; displacement monitoring

2016-12-23

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51408054)；陜西省教育廳專項(xiàng)科技計(jì)劃項(xiàng)目(15JK1337)

徐甜(1990-)，女，西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院碩士研究生，研究方向：地下工程。 鄧祥輝(1976-)，男，博士，西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授，研究方向：地下工程。

TU433

A

1674-3229(2017)01-0096-04