浅析地铁站深基坑支撑技术体系.doc

浅析地铁站深基坑支撑技术体系浙大宁波理工学院09届土木工程专业宁波轨道交通1号线海晏路站（未来可换乘轨道交通5号线）于2009年8月1日开始导墙施工，标志着宁波市轨道交通1号线一期工程TJ-标破土动工。一、 工程概况海晏路站为宁波地铁一号线中间站，呈东西走向，车站为换乘站，与规划远期5号线呈“T”型岛-岛换乘。1号线车站为地下二层岛式站台车站，车站范围为单柱双跨或双跨三柱矩形框架结构，车站采用明挖顺做法施工。车站中心顶板覆土厚度3.121米，车站基坑长459.6米，标准段基坑宽20.9米，车站范围共设4各出口2个通道，车站主体及附属均采用明挖法施工，车站两端均为盾构法区间隧道，两端盾构井为始发接收井。基坑深度16.41米（西端头深18.45米、东端头深17.56米、换乘段深23.36米），围护结构为800mm厚连续墙（换乘段1000mm厚），钢筋砼+钢管内支撑体系，外包防水。二、 工程现状地铁一号线海晏路站目前正在有条不紊的进行深基坑开挖及支撑体系的构建完善工程。中铁一局已经先后完成基坑基底加固、地连墙墙缝止水加固、抗拔桩、立柱桩施工以及监测点布设工作，冠梁及混凝土支撑满足开挖进度要求。海晏路站基坑深度达到16.41米，设计标准段为四道609mm(壁厚16mm)的钢管支撑，且与钢筋砼支撑配合，使深基坑施工安全一致处于受控状态。三、 深基坑支撑体系从海晏路站深基坑施工看来，在地铁基坑施工阶段，开挖与支撑是主要的施工内容，对车站的工期、质量和安全等目标控制都具有重大影响。在施工过程中，只有严格按“时空效应”理论，加强过程监控，才能确保施工安全。基坑支撑的分类主要有：1、在软弱地层的基坑工程中，支撑结构是承受围护墙所传递的土压力、水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。2、挡土的应力传递路径是围护墙一围檩一支撑，在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑采用锚杆和拉锚。3、在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料分，可以有钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑、钢和钢筋混凝土的组合支撑等种类。4、现浇钢筋混凝土支撑体系由围檩、支撑及角撑、立柱和围檩托架或吊筋、立柱、托架锚固件等其他附属构件组成。基坑工程的特点：（1）基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。（2）基坑工程具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。 （3）基坑工程具有很强的个性。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此，对基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。 （4）基坑工程综合性强。基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。 （5）基坑工程具有较强的时空效应。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时间变化。蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。所以对基坑工程的时间效应也必须给予充分的重视。 （6）基坑工程是系统工程。基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。 （7）基坑工程具有环境效应。基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全。大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。四、 基坑支撑体系优化宁波轨道交通一号线海晏路站，采用的是明挖法施工，深基坑的支撑体系为地下连续墙+钢筋砼+钢管内支撑体系，外包防水。地下连续墙结构刚度大，整体性好，防渗性能好，结构安全可靠，同时具有施工速度快，对临近建筑物、地下管线影响小，适用于各种复杂的地质条件和较深的基坑。钢筋混凝土内支撑刚度大，变形小，能保证承重连续墙的位移满足要求，又能保证周围建筑物安全。钢管内支撑安装、拆除施工方便，可周转使用，施工工艺要求较高，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。4.1地下连续墙工艺流程：测量放线导墙施工地下墙成槽清基钢筋笼吊放砼浇注墙后注浆导墙制作导墙作用：在地下连续墙成槽前，应浇筑导墙和施工便道，导墙制作必须精心施工，导墙质量的好坏直接影响地下连续墙的轴线和标高，导墙的作用是为成槽设备导向、存储泥浆稳定液位，维护上部土体稳定和防止土体坍洛，关键的要求是必须座于原状土上。导墙施工顺序：平整场地、测量放样 挖槽、浇筑导墙垫层混凝土、钢筋绑扎、立模板浇筑混凝土、养护、设置横向支撑、施工便道。整个地下连续墙导墙分为多段施工每段施工长度为60米长左右。导墙接缝采用错缝搭接，并且与地下连续墙接缝错开，由预留的水平钢筋连接起来，使导墙成为整体。泥浆工艺泥浆作用：首先是护壁作用；其次是携渣作用；再就是冷却机具和切土润滑的作用，减少机具磨损，延长机具寿命，提高挖槽效率。 接头施工地下连续墙各槽段的接头采用凹凸型接头形式，对地下连续墙的施工，接头部位是个关键工序。对于接连幅或闭合幅，则必须用带钢丝刷头的专用刷壁器进行刷壁处理，直到刷壁器上不沾泥为止。以确保地下墙抗渗和抗弯要求。钢筋笼制作安装墙底加固：在地下墙的每幅槽段中预留注浆孔，在地下混凝土强度达到100好进行墙底注浆加固，以控制地下墙间的差异沉降。钢筋笼起吊时，主机为两点起吊，副机为两点起吊，采用双机四点抬吊，整节下笼方法。吊放时，吊车缓慢将钢筋笼吊起，并改变其角度逐渐使其垂直，副机脱钩，主机负重，主机将钢筋笼移到槽段边缘，对准槽段按设计要求位置缓缓入槽并控制其标高。钢筋笼放入设计标高后，利用槽钢制作的扁担搁置在导墙上。 水下浇注混凝土 水下浇注混凝土采用导管法施工，在浇注混凝土时导管应始终插入混凝土中，其埋深必须大于2.04.0米,严禁混凝土导管拔空,以免发生混凝土质量问题。4.2钢支撑 1、严格遵照架设施工流程：支撑制作及编号对号运到现场焊三角形钢板托架钢支撑就位、校正施加预应力紧固钢楔拆除液压千斤顶钢支撑与预埋钢板连接 2、钢支撑进场前需全面检查验收，特别要加强对钢管法兰和钢管接头焊缝质量检查。钢支撑由专人负责放样，安装。 3、钢支撑拼装时在地面进行预拼装，拼装长度与结构开挖断面宽度相符，经检查验收合格后对支撑进行编号，并对号运到施工现场。 4、钢支撑安装采用先撑后挖，紧跟基坑开挖进度。两端盾构井处斜撑预埋钢板在地下连续墙施工时提前预埋，支架高度拉线找平，以保持钢支撑的高度一致。 5、钢支撑分标准段、非标准段、固定端和活动端，节间采用法兰连接。标准段长度为6m，非标准段分2m、1m、0.5m、0.25m，具体尺寸在现场实际量取，较实际尺寸小10mm。安装钢管时测量轴线位置和标高，防止钢管安装不到位，造成倾斜和偏心。 6、每根钢支撑先安装固定端，然后依次拼接标准段、非标准段，最后拼接活动端，在钢支撑的下部设垫块固定。在活动端设置千斤顶，位置定好后立即用2台液压千斤顶在钢管和预埋钢板之间施加预应力，然后在活动端内剩余的间隙处加钢板楔紧，活动端与预埋钢板焊接，最后松开并移走千斤顶。 7、钢支撑拼装采用高强度螺栓连接，由扭力扳手上紧，确保支撑安全使用。拼装完成的钢支撑，检查轴线偏差和挠曲变形在允许范围之内后，方可用于施工。 8、在钢支撑相应部位设置压力盒及应变片，施工中加强对支撑轴力和变形的测量，保证施工安全；现场预拼装不少于8根钢支撑备用，保证安装进度以及补救处理。 9.每一工况挖土及钢支撑的安装时间间隔不得超过12小时，对各道支撑必须采取可靠的支托和连接，防止因围护结构变形和施工撞击而发生支撑脱落。 10、应保证钢支撑与地下连续墙垂直并按设计要求施加预加力，减少围护结构的变形。 11、施工过程中加强监测，若因侧压力造成钢管横撑轴力过大，造成横撑挠曲变形，并接近允许值时，必须及时采取增加支撑等措施，防