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学术前沿

浅谈地铁工程基坑围护结构施工方案比选

发布日期:2015-05-27 18:28

浅谈地铁工程基坑围护结构施工方案比选
 
: 以西安地铁二号线渭河车辆段出入段线为例,就砂土地质条件下基坑围护结构方案进行了比选,通过比较,推荐使用钻孔咬合桩,为今后同类地铁基坑工程提供了一定指导。
关键词: 基坑,围护结构,钻孔咬合桩
 
      随着国家经济、科技的发展,城市地下轨道技术不断成熟,各种形式的地铁工程在大量涌现。围护结构工程无疑是保证车站基坑地下工程顺利实施开挖的关键。基坑开挖是一个土体应力的释放过程,此过程打破了原有地层的应力平衡体系,扰动后的土体进一步流变和固结,基坑支护结构在坑内外土体的不平衡压力作用下向坑内挤压。因此围护结构方案应考虑土方开挖和开挖方式、顺序对支护结构系统变形的影响。
      因此,阐明和发展基坑围护结构工程的理论,改进和优化深基坑围护体系设计的思路和施工开挖的工艺,加深基坑系统工程的研究和认识是非常必要和十分重要的。
 
1 简述
      依据理论分析和施工经验,基坑围护体系失效一般主要有三个方面原因造成: 1) 因为内在设计不合理因素导致支护体系失稳( 如整体稳定、抗倾覆、抗隆起安全性小,支护结构强度、刚度不足破坏等) 而引起基坑失稳; 2) 因为外界环境变化( 如雷雨天气、超载、水渗入) 引发基坑失稳; 3) 因为施工因素( 如支护结构施工质量达不到设计要求、挖土不合理、挖土扰动支护结构等) 引发的基坑失稳。据上述原因分析,基坑围护结构体系的选择主要依据于基坑工程要求( 平面尺寸和深度) 、场地工程地质条件和水文条件,以及场地周边环境条件等资料,通过上述资料对影响基坑围护体系安全的主要矛盾进行量化分析,据此进行方案合理性选择和结构稳定性的理论计算分析,并参考地区性经验判断,最终确定基坑围护体系类型。
 
2 工程周边环境调查
      拟建出入段线位于地铁二号线正线铁路北客站以北,地理位置位于北郊草滩文景路以东,车辆段及综合维修基地以西,交通便利。区间设计里程为 RDK0 +000. 000 ~ RDK0 +701. 505,其中RDK0 + 000. 000 ~ RDK0 + 468. 646 为地下区间、长 468. 646 m,RDK0 + 468. 646 ~ RDK0 + 701. 505 为敞口区间,长 232. 859 m。区间基坑最大宽度14. 0 m,最大深度15. 32 m。本区间场地开阔,无重要建( 构) 筑物,场地内有铸铁排污管线一根,埋深约 2. 0 m,斜穿本施工场地,施工前应先改移。漕运明渠为一条开放式排污渠道,从里程 RCK0 +262 附近东西方向通过,直接影响基坑的围护和主体施工,施工前应采取处理措施。土层情况: 原为渭河河滩、自上而下各土层的地质情况为: ①素填土: 厚 0. 5 m ~ 2. 5 m,粉土为主少量空隙植物。②粉细砂: 厚 3. 0 m ~6. 0 m 浅黄色,稍密,稍湿,砂质均匀纯净。③中砂: 淡黄色 ~ 蓝灰色,厚度 4. 0 m ~16. 8 m,中密 ~ 密实,级配一般石英、长石、云母、暗色矿物为主。场地地下水情况: 水位埋深为 4. 0 m ~ 7. 2 m,标高 365. 03 m ~366. 68 m,属潜水类型。水位年变幅 2. 0 m 左右。水对混凝土结构无腐蚀性,在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性,场地土最大冻结深度为 0. 50 m。
 
3 围护结构方案比选
      1) 围护结构的类型比选。根据工程地质、水文情况及出入段线周边条件、基坑规模等条件,基坑围护结构可选择: 地下连续墙、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩。各种围护结构比较结果见表 1。

      2) 方案比选结果。从围护结构对地层的适应性、围护结构的效果、防水效果、与永久结构结合情况、对环境的影响、设备要求、场地要求、工艺、难度、施工进度、造价 11 个方面综合考虑。由于场地地下水情况: 水位埋深为 4. 0 m ~ 7. 2 m,标高 365. 03 m ~366. 68 m,属 潜 水 类 型,区 间 基 坑 的 最大 宽 度 为 14 m,深 度 为15. 32 m,考虑地下水位较高、基坑较深初步选定为钻孔咬合桩,两桩之间做 100 mm 的咬合,以起到防水的效果; 由于地下连续墙、钻孔围护桩、钻孔咬合桩 3 种围护结构刚度大、变形小、基坑施工对邻近建筑与地下管线影响小,所以 3 种都可以选用; 用于钻孔咬合桩无须排放泥浆,近于干法成孔,机械设备噪声低、无振动,对周围环境的影响较小,所以我们更倾向于钻孔咬合桩; 钻孔围护桩、钻孔咬合桩在施工过程中所需要的机械设备都为专用的小型设备,场地要求也较小,造价较低,在两种方案的选择中,钻孔咬合桩更加符合现场实际,也更为经济合理。
    3) 围护结构设计。经过比选,围护结构推荐采用钻孔咬合桩,根据地质条件及西安市当地围护结构设计施工经验,采用Ф1 000@ 900 钻孔咬合桩,围护桩入土为 12 m。根据本站的工程地质和水文地质条件,基坑变形控制要求,施工作业空间等因素,确定围护结构采用 Ф1 000@ 900 钻孔咬合桩。内支撑系统采用Ф609,t =14 钢管支撑,支撑水平间距 3. 3 m。基坑竖向设 3 道支撑,第一道为钢筋混凝土支撑,第二、三道为钢支撑。
 
4 结语
      基坑工程是一个复杂的系统工程,而围护方案关系整个基坑施工的命脉,因此对围护结构的比选应着眼于项目全局,综合考虑多方面的利弊因素。在施工过程中应加强超前预防,分派专人负责对开挖坡面及坡口后缘土体进行连续监控测量,及时反馈测量信息,依照测量数据及时分析情况,调整预加固、预支护措施,以确保施工的安全。
 
参考文献:
[1] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2] GB 50299-2003,地下铁道工程施工及验收规范[S].
[3] GB 120-99,建筑基坑支护工程技术规程[S].
[4] 叶观宝. 地基加固新技术[M]. 第 2 版. 北京: 机械工业出版社,2008.
[5] 龚晓南. 深基坑工程设计施工手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社,2006.