明挖顺作法深基坑加固设计与施工控制技术.pdf

2006年第3期 铁 道 建 筑 railway engineering 文章编号:100321995(2006)0320035203 明挖顺作法深基坑加固设计与施工控制技术 苏 斌 (北京轨道交通建设管理有限公司,北京 101200) 摘要:为确保紧邻北京地铁和平里北街站东北风道北侧和平里七区6 # 楼的安全,提出了明挖顺作法施 工的东北风道深基坑加固施工方案。通过运用典型的类比分析法对沉降分析,结合实际施工沉降量测 数据,证明了施工方案的可行性和优越性。 关键词:地铁 明挖顺作法 沉降 加固设计 施工控制 中图分类号:u45315 文献标识码:b 注:w1w9为楼房墙角的监测点;e21、e22、e23、e24为围护桩的监测点。 图1 和平里北街站周边环境平面示意 1 工程概况 北京地铁五号线和平里北街站位于和平里西街与 和平里北街的交叉路口,沿和平里西街规划道路中心 线呈南北纵向布置,车站主体北端跨交叉路口,东北风 道临近且平行于和平里北街道路及和平里七区6 # 楼, 其平行长3018 m。东北风道结构采用单层单跨现浇 钢筋混凝土闭合式框架结构,与主体负一层相连。风 道围护结构为 600 mm钻孔灌注桩,桩距为112 m ,风 道总长度为59155 m ,净宽9151117 m ,采用明挖顺作 法施工。根据施工单位探测结果显示:风道基坑北侧 边缘距和平里七区6 # 楼阳台仅810 m ,中间有一条 500 mm的自来水钢管,一条 1 000 mm的混凝土污 水管,2条电信光缆。其中,和平里七区6 # 楼1956年 修造,1958年交付使用,由于时代久远,房屋基础形式 未知,该楼房采用砖横墙承重,预制钢筋混凝土小梁 (截面200 mm200 mm) ,砖拱楼盖(见图 1) 。 施工单位邀请中国建筑科学研究院工程抗震研究 所对和平里七区6 # 楼鉴定,结论为结构耐久性差、 整 体性差、 抗震性很低,建议拆除重建。 2 工程地质及水文地质 根据地质勘察报告,风道基坑开挖区域内有三层 地下水,从上而下依次为:上层滞水,水位标高38194 53 m;潜水,水位标高为28128 m ,在结构底板下318 m;承 压水,水头标高1716618141 m ,水位约在结构底板下 1315 m ,地下水径流方向为自西向东,与线路方向近于 直交。基坑地层由上到下依次是:地面以下5 m为杂 填土和粉质粘土;510710 m为粉细砂;710013143 m( 开挖基坑面最大值)为粉质粘土。 3 工程难点及方案比选 311 工程难点 注:标高单位:m。 图2 明挖顺作法加固风道基坑横断面图(单位 :mm) 风道深基坑距离和平里七区6 # 楼仅810 m ,且楼 房鉴定为危楼;地下水位较高,开挖基坑深度内有厚 115210 m的流沙层,基底下2 m又夹有一层流沙层, 直接影响围护桩的嵌固效果。同时考虑风道围护结 构、 降水井工程已施工完毕(按楼房安全设计施工 ) , 在 此条件下提出加固方案和措施是工程的重点和难点。 312 方案比选 由于东北风道围护结构已施工完毕,管线已处于 经过一次改移后使用阶段,且基坑与和平里七区6 # 楼 仅810 m ,根据楼房被鉴定为极不安全,设计将风道深 基坑保护等级由一级提高到特级。同时考虑施工场地 狭窄,工期紧等因素。 为降低施工工程造价,在保证楼房的安全运行、 管 线的正常使用的前提下,在现有围挡基础上采取加固 措施或变更工法保护楼房的安全使用,综合各种措施, 对几种施工方案进行比较(见表 1) 。 针对盖挖逆作法、 铺盖法存在的问题,根据表1方 案的分析和比较,最后确定采用明挖法加固设计施工。 即在现有围挡、 围护结构已完成施工的基础上,在风道 原设计图的基础上采取加强措施,并采用合理的施工 方法,以确保基坑的稳定。 表1 加固施工方案比较表 加 固 方 法明挖顺作法盖挖逆作法铺盖法 现有围挡内施工影响影响一般影响较小影响较小 施工难度小大大 占用场地大一般最小 造价较高高低 工期短长较长 安全较高高一般 4 施工方案 411 加固方案的设计断面图(见图 2) 412 加固措施 施工方案确定要充分发挥信息化施工管理职能, 设计、 施工遵循动态设计施工原则,加固设计结合现场 勘查和调查结果作为决策依据。在明挖顺作法基础上 加固措施有: 基坑北侧 1 000 mm污水管采用内衬 63 铁 道 建 筑march ,2006 pvc管进行处理,以解决管线渗漏问题。 基坑北侧、 东侧不降水,只在基坑南侧降水。 基坑北侧、 东侧冠 梁外侧施作单排 450 mm、 间距300 mm、l= 1210 m旋 喷搅拌桩止水帷幕,掺入1 %2 %水玻璃速凝剂,以 解决上层滞水、 潜水问题。 基坑北侧、 东侧围护桩间 粉细砂地层上下110 m范围内施作长310 m、 42 mm 的小导管并注超细水泥浆,小导管桩间横向两排、 竖向 间距400 mm ,解决了砂层渗水问题。 东北风道开挖 过程中增设一道钢支撑。 东北风道基坑垫层加厚至 300 mm ,混凝土强度标号提高一级为c20 ,以提高围护 桩的抗倾覆能力。 东北风道基坑北侧、 东侧桩间网 喷混凝土厚度加至15 cm ,及时封闭桩体土体和流沙 层。 5 施工方法 511 止水帷幕施工辅助工法的选择 由于基坑北侧、 东侧不降水,要尽可能减少水土流 失,控制地面沉降,特别是在楼房与基坑中间存有一条 主污水管道,地面以下5 m处约有厚210 m的流沙层。 为保证基坑与楼房间的土体流失尽可能小,对旋喷桩、 旋喷搅拌桩、 钢管桩注浆、 小导管注浆等工法进行了比 选。 通过比选可知,水泥土搅拌桩是最佳施工工法,但 因无法满足条件,故不采用。旋喷桩因喷射压力过大, 对管线影响较大,也不采用。综合各种因素,本工程选 用旋喷搅拌桩进行加固。 512 辅助工法参数设计及施工方法 1) 旋喷搅拌桩参数设计 在东北风道基坑北侧、 东侧冠梁外侧施作单排 450 mm、 间距300 mm、l= 1210 m旋喷搅拌桩,浆液 采用3215普通硅酸盐水泥,含量为350 kgm ,水灰比 为 (1 1) (1 018) ,并掺入1 %2 %的水玻璃。 2) 旋喷搅拌桩施工方法 按设计图位置测量放样,经核查无误后沿旋喷 搅拌桩位置人工开挖宽50 cm、 深15 cm探沟,查明管 线。并根据现场测量确定旋喷搅拌桩施工桩位。 旋喷搅拌桩采用ty276震动钻机、bwt210030 高压注浆泵、3d221高压泵,2个215 cm的喷嘴进行复 喷作业,以形成 450 mm旋喷搅拌桩止水帷幕。 旋喷搅拌桩施工流程: 钻机就位调平 边 射水边下管直至设计深度 旋喷高压水并提升喷头 旋喷至设计高程停止 重复 、 步骤,改喷水 泥浆 成桩、 拔管、 清洗、 移位。 513 桩间支护措施 1) 桩间小导管注浆参数设计 在风道基坑北侧、 东侧围护桩间粉细砂地层上下 110 m范围内施作长310 m、 42 mm的小导管并注超 细水泥浆,小导管桩间横向两排、 间距300 mm ,竖向间 距400 mm。围护桩后注超细水泥浆,水灰比为0175 1100。具体布置见图2。 2) 在基坑北侧、 东侧桩间挂网喷射c20混凝土,桩 间厚为150 mm。 6 信息化施工管理 利用监测技术检测基坑的稳定性和和平里七区楼 房的安全性,并及时反馈监测结果,修正设计和施工参 数。实现动态施工、 动态设计是信息化施工管理的重 要手段。监控量测的项目主要根据地质条件、 围护结 构、 跨度、 开挖深度、 开挖方法等方面加以确定。根据 具体情况,监测项目以楼房水平和倾斜、 地面位移、 沉 降监测为主,辅以应力监测等。 按照车站监测数据类比应用内差法计算确定地表 的最大沉降(未加固时 ) , 并与施工实际沉降观测比较 分析(加固后)。 根据车站主体施工引起的沉降情况,按照沉降内 差原理,取车站主体开挖深度与风道开挖深度相同时 的监测数据进行分析。 根据车站监测数据,并类比得出,未加固前距基坑 410 m处最大沉降值为4159 mm ,加固后最大沉降值为 2108 mm。未加固前距基坑810 m处最大沉降值为 5190 mm ,加固后最大沉降值为2130 mm。不难看出, 采取加固方案后,安全度有很大的提高。 7 结语 1) 通过风道基坑开挖地面沉降实际观测,与经验 类比法计算的数值相比较,地面沉降值减小近一半。 2) 密排小直径旋喷搅拌桩止水帷幕的止水效果与 疏排大直径旋