多种支护在一个深基坑工程中的运用

1、多种支护在一个深基坑工程中的运用摘要:介绍了广州地铁三号线林和西站南端基坑支护设计,讨论多种支护在同一个深基坑中工程的运用。关键词:地铁;林和西站;基坑;支护近年来随着经济的开展,我国的城市建立开展也异常迅速。从高层、超高层建筑到城市轨道交通建立,相关的地下工程越来越多,涌现出了大量的深基坑工程。基坑开挖的施工工艺一般有两种:放坡开挖(无支护开挖)和在支护体系下开挖(有支护开挖)。放坡开挖既简单又经济,一般在条件具备时优先选用。但目前深基坑工程大多是在市内修建,基坑较深而场地往往又比较狭小,不具备放坡开挖条件,通常均采用有支护开挖。根据不同的地质情况与现场边界条件,有支护开挖时基坑工程的支护形

2、式多种多样,常用的有:水泥土围护构造、钢板桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、地下连续墙及土钉支护等。从施工简便及构造设计方面考虑,对一个基坑一般采用一种基坑支护形式;但根据实际情况有时候也会有多种支护同时运用于一个基坑的情况。以广州地铁三号线林和西站南端基坑设计为例,讨论多种支护型式在同一基坑中的运用。1工程概况广州地铁三号线林和西站位于天河区天河北路与林和西路形成的丁字路口处,是一个明暗挖结合的地下两层车站,车站主要由南北两个明挖基坑组成。由于车站使用功能的需要,南端基坑设计为在平面和立面都很不规那么的形状。2工程地质与水文地质2.1工程地质本站所处地形较平坦,地貌单元属山前冲积平原,无断层通过,

3、构造简单。自上而下岩土层分布。根据详勘报告,建筑场地类别为类,地震根本烈度为度。各土层物理力学参数见表1。2.2水文地质本区段的地下水补给来源主要是大气降水,且除(7)、(8)层为弱透水层外,其余地层均可视为相对隔水层。且地下水对钢筋混凝土构造中的钢筋无腐蚀性。3基坑支护构造形式3.1围护构造方案的选择该基坑一般段挖深17左右,加之站位处于市区,场地狭小,无法实现放坡开挖。在广州地区,地铁车站基坑支护最常用的是围护构造+内支撑型式。对本工程,我们考虑基坑支护型式时也首先从常规出发,看是否适宜采用围护构造+内支撑型式。常用的围护构造有人工挖孔桩、钻孔桩及地下连续墙等。由于本基坑主要位于可塑硬塑状

4、残积土中,基底为强风化中风化岩层,地质情况较好,适宜采用人工挖孔桩施工。而且采用人工挖孔桩能充分表达其造价低廉、占用场地孝场地利用率高、施工速度快、环境污染小的优点。经过认真比选,该工程决定采用人工挖孔桩作围护构造。广州地区常用人工挖孔桩有方桩与圆桩两种,经过认真研究,决定采用开挖方便、护壁受力较好的圆形人工挖孔桩。为满足基坑止水要求,相邻桩的桩芯相切布置。3.2基坑支护设计3.2.1边界条件(1)该基坑平面形状极不规那么,基底也很不规那么:除东侧站厅为地下一层外其余为地下两层构造;而地下两层段又分成了上下不同的5块,其中底板局部最大下沉达7.24。(2)基坑北侧紧邻天河北路,按规划局及市政府

5、要求:基坑施工时必须保护天河北路的交通顺畅、不受干扰,而天河北路地下管线较为密集,施工时还应保证管线不能产生过大的位移与变形。(3)基坑南侧紧邻天河体育中心训练场,该处虽然无地下管线,但受施工场地限制,无法放坡。(4)东侧无地面建筑及地下管线,基坑分为上下两个台阶,上台阶基坑深10,中间平台宽11,然后再挖深下7是基坑的下台阶。该侧每个台阶相对较浅,有条件采用放坡开挖。(5)基坑西侧亦无地面建筑及地下管线,该侧基坑深约17,由于施工场地所限,施工单位在紧邻基坑边处搭建了两幢两层的临时住宿及办公楼。3.2.2支护形式比选(1)从施工方便及经济出发,广州地铁车站基坑支护根本都采用的是围护构造+钢管

6、内支撑型式。本基坑设计时也首先选用人工挖孔桩+钢管内支撑型式,基坑尺寸较大时添加临时立柱。但由于该基坑平面及立面都很不规那么,该方案存在以下缺点:基坑宽度大造成临时立柱根数多,基坑立面不规那么造成立柱难以同时兼顾上下层钢管支撑,从而又增加临时立柱根数。临时立柱多,从而造价高、施工难度大、底板防水处理困难;添加临时立柱后上、下层钢管内支撑仍难以布置在同一竖平面,造成施工困难;南北向与东西向钢管撑平面穿插多,造价高、施工也困难;角撑的布置也很困难;局部底板下沉段无法布置钢管支撑。(2)采用钢筋混凝土构造支撑,造价高,施工进度慢,由于车站竖向板间距大、基坑立面不规那么,钢筋混凝土支撑难以与各层板结合

7、,形成完好的支撑体系。另外,同钢管内支撑一样,钢筋混凝土支撑也不能很好地解决构造底板下沉段基坑支护的问题。(3)采用拉锚构造作为基坑的支护体系。拉锚构造是近20年来建筑施工领域产生的一项新工艺技术,广泛应用于地下构造的施工支护体系和作永久性建筑构造的承拉构件。转贴于论文联盟.ll.综上所述,钢管内支撑及混凝土内支撑均不适宜本基坑,而本基坑所处的残积土地层能提供拉锚构造所需的拉拔力。除基坑北侧的天河北路有地下管线外,其余各方均不存在地下管线或地下建筑物,但天河北路地下管线最大埋深仅3,拉锚构造斜向下布置就可以避开天河北路的地下管线。所以,经过多方面的综合比较,本基坑决定采用人工挖孔桩+拉锚构造为

8、主的支护方式。3.2.3基坑支护构造设计结合本工程的实际情况,最终本基坑的支护构造设计如下:(1)基坑南侧、北侧及西侧均采用人工挖孔桩+拉锚构造;(2)基坑西侧风道处形成一个面积不大的凹角,具备采用钢管作内支撑的条件。同时该处假设采用拉锚构造,那么凹角北侧拉锚与相邻处长边拉锚空间上形成叠加,土体受力不利;再那么,车站北端基坑采用的即是钢管内支撑型式,也无需另外备料。故对该凹角采用人工挖孔桩+钢管内支撑型式。(3)基坑东侧,基坑连续挖深相对较浅,该侧施工时作为整个基坑的出土通道。由于工程开工较晚,工期非常紧,该侧假设采用人工挖孔桩那么施工干扰太大。经多方研究决定,基坑东侧采用土钉墙支护,以最大地

9、加快施工进度。(4)基坑在地下二层处构造底板根本位于硬塑状残积土、全风化或强风化泥质粉砂岩地层。对构造内部底板一般下沉段均采用锚喷支护,在靠近围护桩下沉段,根据计算增加一排拉锚支护。整个基坑的支护平面如图1所示。3.2.4有关基坑支护设计的其它说明(1)构造计算采用弹性支点法,即基坑外侧土体对围护桩作用主动土压力,基坑内侧土体抗力及拉锚均以弹性支点模拟。(2)经过构造计算,围护构造采用直径1.2的人工挖孔桩直径,桩芯相切布置。(3)钢管内支撑采用600、壁厚12钢管,基坑风道处竖向共设三道,预加力400700。(4)拉锚构造采用预应力锚索锚索,锚索根据构造计算用4束或5束75强度标准值为186

10、0的钢绞线。锚索成孔直径150,采用二次高压注浆工艺。一般地下两层段(深1617)竖向共设三道锚索支撑,自由段长度5,锚索总长2028,预拉张力100300。(5)土钉采用直径2532的级螺纹钢筋,钻孔直径100130。网喷150厚20混凝土。(6)施工过程中的监测结果说明,地面位移、桩身位移及锚杆应力等均满足设计要求。4几点体会(1)锚索施工简单快捷、基坑形成后作业空间大,无干扰。加之施工方在施工时合理地安排各工序。从而使深度较大、平面较复杂、支护形式多的车站南端基坑施工进度反而明显快于深度较孝平面简单、支护形式单一的本站北端基坑。(2)一个基坑同时使用内支撑及锚索支护时应注意考虑两者相邻时互相间的内力影响。现场监测结果显示,南端基坑风道处支撑内力出现异常,明显大于设计计算结果。其中竖向第二道对撑的支撑内力监测值为1680,远大于构造计算的1100,也大于广州地区类似基坑的经历值12001300。而挖孔桩的施工记录说明该处地层与设计根本一致,同时离该处较远的锚索内力监测值也显示锚索内力与设计值接近(该支撑临近处锚索事先未布设监测点)。经过认真分析,得出结论:为减少桩身位移,锚索施加了预应力,该预应力将基坑外侧土体拉向基坑,从而造成相邻的内支撑应力增大。(3)基坑采用锚索支护时应充分考虑其对周边环境及工程的影响。(4)基坑采用锚索