南京地铁二号线集庆门站深大基坑综合施工技术.doc

南京地铁二号线集庆门站深大基坑综合施工技术于 洋摘 要:南京河西地区地质条件较差,多为淤泥质土质,地铁车站深基坑施工技术比较复杂。本文根据南京地铁二号线集庆们大街站施工的施工经验，总结了软土地层中地铁深基坑施工的综合施工技术。关键词 软土地基 深大基坑 时空效应 引言 随着城市地铁空间的逐步缩小，城市开发渐渐从地上移向地下，从平面过度到立体，地铁正逐步成为人口密集的大城市必不可少的交通工具，其施工地区多是建筑密集的商业区和住宅区，如何在建筑物密集区域进行施工是个难题。基坑开挖是个动态的过程，开挖后使大于基坑深度1.5倍范围内土体失去平衡力而发生变形，进而导致建筑物原有的平衡体系被破坏，产生不均匀沉降，严重的可危害到建筑物的使用功能，被迫拆除。一、工程概况（一）工程规模集庆门大街站是南京地铁二号线的中间站，同时也是二号线正线、西延支线及远期六号线的换乘站，该站南端将与西延线的渡线连接，北端与二号线集茶区间盾构隧道相接，车站位于江东南路与集庆门大街交叉路口,呈南北走向，车站长310.2m，标准段宽48.2m。基坑竖向除局部设置五道支撑外（外加一道倒换支撑），标准段设置四道钢支撑，支撑间距为3m。车站由主体结构、8个出入口及其通道和2组风道（7个风亭）组成，总建筑面积32674。车站平面布置图见图1（二）地质水文情况集庆门大街站地形平坦，属长江低漫滩。上、中部主要由淤泥质粉质粘土为主，下部以砂性土为主，场地地下水类型属孔隙潜水；地基土以微透水弱透水层为主。集庆门大街站基坑开挖范围土层以淤泥质、粉质粘土为主，中部局部含粉砂薄层，地下水不良作用主要表现为基坑突涌、潜蚀、流砂和基坑突涌等现象。图1 集庆门大街站平面布置图二、综合施工方法（一）围护结构施工采用“套管钻机+超缓凝型砼”方案。采用机械磨孔、套管下压施工，咬合桩的排列方式为一个素砼桩（A桩）和一个钢筋砼桩（B桩）间隔，如图2所示。先施工A桩，后施工B桩，A桩砼采用超缓凝型砼，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工，B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼，实现咬合。机械选用液压摇头式套管钻机MZ-II；桩机24小时连续施工。超缓凝混凝土的施工配合比必须提前做好试配，经多次试配确定参数。图2 钻孔咬合桩施工工艺流程图为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要，超缓凝混凝土必须达到表1。表1 超缓凝混凝土技术参数表强度等级坍落度初凝时间3天强度满足设计要求162cm60h3Mpa（二）地基加固根据集庆门大街站基底工程地质特点，基坑底部处于淤泥质粉质粘土层，为改良软弱土层的土体结构，降低含水率来增强土体抗剪能力、基坑抗失稳能力，采用深层搅拌桩850150mm抽条加固型式，对横向每间隔3米抽条加固3米宽土体，并在基坑周边和中部纵向设一条加固带。加固深度为基坑底面以下至少3米，且加固底面距地面不小于20米。 施工中要控制水灰比，通过试验获得最佳配合比，控制好搅拌机的垂直度。通过地基加固处理，增强了被动土体抗力，减少了围护结构的变形，对防止围护桩踢脚起到了一定作用。由于开挖破坏了土体内力平衡，引起周边土体位移，坑内基底应力释放使基底隆起、围护结构变形，所以加固应该在基坑开挖前，加固地段最少要超前开挖一个月左右，这样加固的土体强度才能到达预期的效果。（三）降水施工基坑开挖前，需对坑内的地下水位降低并排出，是坑内土体在开挖时，已经通过排水固结达到一定强度，从而提高坑内土体的水平抗力，减少基坑土体变形量，增强基坑稳定性，减少坑底土体的稳定性。同时不能过度降水，造成周边建筑物和管线的不均匀沉降过大，影响周边建筑物的安全。根据本车站工程的地质特点，采取明排、轻型井点和管井等综合降水的方法，明排、轻型井点主要是降低透水性差的粉质粘土和淤泥质粉质粘土层中水，管井主要是降低下部粉质、粉细砂层中承压水，并根据坑内外水位观察井和建构物监测情况，在坑外设回灌井和轻型井点。根据监测数据及时回灌，控制沉降。依据河西地区的降水施工经验，每口管井降水有效区域为250300m2，布置3排管井，排距16m，间距15m。 基坑降水应在土方开挖前一个月进行，同时待地基加固土体凝固达到一定强度后进行。正式降水之前，应选择在典型地层打多口试验管井试抽，进一步调整管井的施工参数。管井的潜水泵运行期间，必须配备可靠的发电机组（采用双回路电源），切实保证抽水作业不中断，防止因停电而造成淹没基坑事故。降承压水，要严格控制承压水的抽降时间和抽降深度，不挖的地段不能轻易开泵降水，在底板混凝土施工完成的地段要尽早停止降水。承压水抽降的高度要根据观察井内的水位高度来确定，随着开挖面的下移逐步增加抽水量和启动井数，即不要抽水过深引起周边地表、建筑物沉降，也不要抽水过浅而危及基坑安全。（四）土方开挖针对南京地区淤泥质粉质粘土的流变特性，基坑开挖时要遵循时空效应，掌握好“分层、分块、对称、平衡、，限时”五个要点，遵循“中间拉槽、竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则。尽可能缩短基坑的无支撑暴露时间，有效地控制围护结构变形。 开挖时要利用土体位移的规律，制定出一套控制措施，做到信息化施工，确保基坑变形量在允许范围内。由于土体暴露时间越长，基坑安全的危险就越大，开挖时要保证机械设备的完好，配备足够的土方挖运机械，人员和支撑。土方挖运要快速有序，支撑及时有效。开挖采用挖机在横撑间横向拉槽，槽宽28m，每层槽深不超过3m,保留靠围护结构端的10m范围土体，让其在支撑未加设时抵抗外侧水土压力，然后迅速用挖机将该土体挖除，安装钢支撑，连接牢固；挖机继续在槽内拉槽下挖，保持台阶坡度为1/21/3左右,挖至下层时，采用挖机接力出土，与上层土体留有10m的台阶长度，保持土体稳定，依此类推向下开挖至底层。每开挖段所暴露的部分围护结构的宽度控制在36m，每小段从土方开挖到架设支撑施加预应力不得超过16小时，严禁在一个工况条件下一次开挖到底。基坑开挖后，及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。并尽快施作垫层和底板砼浇筑，减少基底暴露时间，增强基坑的稳定性。在基坑开挖过程中，特别是在管线埋深的可能深度范围内，采用人工挖探槽,查明管线位置,以免碰断、损坏管线，确保在基坑开挖期间所有地下管线的安全和正常使用。三、监测点布置与量测深大基坑施工监控量测是信息化施工的一种常用手段，对确保几坑安全起着十分重要的作用。监测的内容、目的及所用设备见表2：表2 地下车站明挖基坑监测项目序号监测项目监测目的所用仪器设备1基坑内外观察了解基坑土质和围护结构裂缝及渗水情况2围护结构测斜了解在基坑开挖过程中围护结构在不同深度水平位移情况伺服式测斜仪、测斜管3围护结构顶部沉降了解在基坑开挖过程中围护结构顶部的竖直沉降，预防较大沉降S1水准仪、铟钢水准尺4围护结构顶部水平位移了解在基坑开挖过程中围护结构顶部的水平位移变化情况SJ2-1经纬仪、钢尺5土体压力了解岩土体在施工中的受力情况，为验证结构承载力提供依据TYJ20土压力盒、ZXY-1频率接收仪6围护结构钢筋应力了解围护结构钢筋在施工中的受力变化情况，为结构设计提供参考GJJ钢弦式钢筋计、ZXY-1频率接收仪7支撑轴力了解支撑在施工过程的受力变化情况EBJ56钢弦式表面应力计、ZXY-1频率接收仪8坑外地下水位监测水位变化，确保临近建筑物安全SWJ90水位仪、水位管9周边地表沉降了解地表沉降动态，判断周围地层稳定性S1水准仪、铟钢水准尺10周边建筑物变形观测周边建筑物的沉降、倾斜及裂缝情况，防止发生危及建筑物使用的变形S1水准仪、经纬仪、铟钢水准尺、游标卡尺11地下管线变形监测地下管线的水平位移、沉降情况S1水准仪、经纬仪、铟钢水准尺12支撑差异沉降监测支撑中支点与边支点垂直位移情况，判断支撑稳定性S1水准仪、铟钢水准尺13基坑回弹监测基坑回弹绝对值、速率及地表变形情况，判断基坑安全度S1水准仪、多点位移仪14临时立柱隆沉量监测临时立柱隆起沉降情况，判断支撑稳定性S1水准仪、铟钢水准尺15承压水水头监测基坑内地下水位和降水情况SWJ90水位仪、水位管其频率多为12次/天，在出现险情或者监测数据变化异常的时候要对监测频率加密。为确保监测结果的质量，加快信息反馈的速度，全部监测数据均由计算机管理。监测人员每次观测到的建筑物及管线的水平位移、建筑物裂缝及主体倾斜的发展，定期报告（按监测频率要求，分日报、周报和月报），向监理保送本次位移量及累计位移量等，分析意见。发现异常现象，立即复测核实，对异常情况分析出原因，并立即按应急预案采取相应措施。在基坑开挖过程中，及时准确的进行监测