緊鄰地鐵的深基坑支護施工技術

1、緊鄰地鐵的深基坑支護施工技術        【摘要】深圳星河酒店基坑兩側(cè)緊鄰地鐵,周邊環(huán)境復雜,開挖深度達18.6m。該基坑支護主要為鉆孔及人工挖孔咬合樁,為適應基坑周圍環(huán)境的多樣性,還采用了錨桿、植筋墻,利用結(jié)構本體換撐,靜爆加切割拆除內(nèi)支撐等工藝。分析了該基坑不同部位水平位移的原因,及基坑變形特征。經(jīng)監(jiān)測,基坑變形各項指標均在設計的控制標準之內(nèi),取得了令人滿意的基坑支護效果?？晒╊愃乒こ探梃b。   【關鍵詞】深基坑;內(nèi)支撐;換撐;位移 0引言   &#

2、160;  在深基坑開挖的施工過程中,基坑內(nèi)外的土體應力狀態(tài)將發(fā)生改變,即由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動或主動土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變,其改變將引起圍護結(jié)構承受荷載并導致圍護結(jié)構和土體的變形,圍護結(jié)構的內(nèi)力與變形中的任一量值超過容許范圍,都將造成基坑的失穩(wěn)破壞和使周圍鄰近建筑物及設施失效或破壞。因此基坑穩(wěn)定及變形對周圍已有建筑物的安全有著至關重要的作用,控制基坑變形尤其是復雜環(huán)境中的基坑變形成為工程界急需解決的一個難題。1工程概況      星河中心位于深圳市福田中心區(qū),中心五路與福華三路交匯處。總建筑面積122357.94m2地下四層建筑面積3

3、3879·06m2,裙樓為四層,兩座塔樓為酒店及辦公樓,酒店24層,辦公樓21層,最大高度為99.85m?；訓|西長55.75m、南北長176.0m,深18.6m,面積達8551.2m2。該工程為樁筏基礎,地下室底板標高-17.7m,電梯井部分局部開挖深度為22m。      基坑周圍環(huán)境極為復雜(見圖1),北邊緊鄰深圳地鐵一號線和會展中心5號出口,西邊緊鄰深圳地鐵四號線和會展中心地鐵4號出口,且4號出口已在建筑紅線范圍內(nèi),東側(cè)為金中環(huán)商務大廈,其基礎埋深15.3m,為樁筏基礎。2工程地質(zhì)條件   

4、60;  場地土層從上至下為素填土:由粉質(zhì)粘土堆填而成,層厚6m;粉土:層厚1.5m;淤泥質(zhì)粉細砂:灰黑色,局部夾薄層淤泥和泥炭,層厚4m;中粗砂:飽和,稍密、含粘土,層厚3.5m;含礫粉質(zhì)粘土:層厚2m;礫質(zhì)粉質(zhì)粘土:層厚6m;全風化中粒花崗巖:層厚7m;強風化中?；◢弾r:層厚5m;中風化中粒花崗巖:層頂埋深約26.5m。土層的物理力等性質(zhì)指標見表1。地下水賦存于層中,穩(wěn)定水位埋深6.2m。3基坑支護方案      1)基坑東西側(cè)支護方案      基坑西側(cè)支護采用鉆孔咬合樁加內(nèi)支撐

5、結(jié)構支護,樁徑1.2m,樁間距1.0m,素砼樁與鋼筋砼樁交錯咬合搭接。針對基坑東側(cè)金中環(huán)基坑,若采用鉆孔灌注樁支護,施工機械的行走對土的擾動可能對鄰近的基坑支護結(jié)構產(chǎn)生影響,為避免本基坑的施工對金中環(huán)基坑支護結(jié)構造成損害,選用樁徑1.2m,樁間距1.15m的人工挖孔咬合樁支護,搭接20cm。此段單獨另設置止水帷幕。東側(cè)其余部分,采用樁徑1.2m,樁間距1.5m的鉆孔樁支護,樁間旋噴止水?；訓|西兩側(cè)采用三道混凝土支撐結(jié)構,預防地鐵支護墻位移。支撐截面為1.0m×1.2m,砼C30澆筑而成?；游鱾?cè)緊鄰深圳市4號地鐵,西北角處,基坑與地鐵距離僅為3.5m,經(jīng)分析可在地鐵支護墻上植筋,形

6、成基坑植筋墻,將內(nèi)支撐撐到現(xiàn)澆的植筋墻上,以免支撐體系直接與地鐵一層支護結(jié)構接觸。       2)基坑南北側(cè)支護方案      基坑南側(cè)為高層建筑和道路,采用鉆孔咬合樁加四道錨索支撐,角點處增加角撐。基坑北側(cè)距深圳地鐵1號線約18m,距會展中心5號出口7m,地鐵1號線開挖深度約15.8m,并且存在一條埋深達9m的電纜溝,結(jié)合本側(cè)距地鐵有一段距離的實際情況,設計考慮做鉆孔咬合樁加五道錨索的支撐體系(見圖2)。4基坑支護施工技術     

7、  為確?；幼冃尾怀^容許范圍,須控制每道工序質(zhì)量,即支護樁成樁階段、土方開挖和內(nèi)支撐施工階段、內(nèi)支撐拆除階段。4.1支護樁成樁階段      本階段控制的重點是:西、北側(cè)緊鄰地鐵處鉆孔咬合樁的施工。      咬合樁起到擋土止水作用要嚴格控制其施工質(zhì)量,具體要求如下:      1)A類樁混凝土采用超緩凝混凝土,混凝土緩凝時間60h,混凝土強度C15,混凝土坍落度為14cm,混凝土的R3d不大于3MPa。要求必須在A類樁混凝土初凝前

8、完成B類樁。施工順序為A1A2B1A3B2A4B3(見圖3)2)樁定位誤差<10mm,樁的垂直度偏差<0.3%;      3)設計咬合厚度為200mm;      4)B類樁為鋼筋混凝土樁,混凝土強度C30,初凝時間10h。4.2基坑開挖及內(nèi)支撐施工階段      基坑開挖和內(nèi)支撐梁施工交替進行,內(nèi)支撐主梁的截面為1.0m×1.2m,連系梁為0.6m×0.8m,內(nèi)支撐柱直徑為1m,共68根。  

9、;    1)內(nèi)支撐柱采用鋼筋混凝土柱和部分鋼柱,用人工挖孔的方法在土方開挖前做好。      2)內(nèi)支撐梁采用鋼筋混凝土結(jié)構,施工分三道四榀進行,與土方開挖配合施工,挖一層施工一層。      3)錨索施工:基坑北側(cè)五排錨索,基坑南側(cè)四排錨索,配合土方開挖分層施工。      本階段控制的重點是:土方分層開挖、對稱支撐和錨索施工以及工序間的配合與協(xié)調(diào)。4.3內(nèi)支撐拆除階段   

10、0;  對于該基坑的內(nèi)支撐拆除,若單純用切割,此法對地鐵無影響,但基坑內(nèi)垂直吊運的廻轉(zhuǎn)半徑有限制,且機械設備使用頻繁施工造價較高。采用固體膨脹擠壓靜態(tài)爆破的方法進行支撐梁的拆除,此法基本無振動,對地鐵影響較小,但混凝土清渣量大。綜合以上考慮,本工程考慮采用以靜爆為主,切割為輔的方法進行支撐梁的拆除作業(yè)。沿基坑西側(cè)、基坑東北側(cè)汽車吊站位點廻轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi),盡可能采用切割方法。支撐梁柱結(jié)點處采用切割方法,切割點距離支撐柱150mm,防止靜爆鉆孔振動影響。支撐梁及腰梁采用靜爆拆除。      拆除作業(yè)在下層結(jié)構本體(含該層延伸到支護體的梁板)

11、混凝土強度達到設計強度的90%以上后進行,用下層結(jié)構本體替換上層水平支撐,即為換撐。換撐是否成功將直接影響基坑的水平位移和基坑支護安全。1               卸荷順序:      1)每層每片支撐梁的卸荷順序為跨中系桿卸荷-跨邊系桿(對稱進行)卸荷-角撐卸荷-主撐卸荷。      2)卸荷嚴格按照對稱、平衡約束控制,保持換撐平穩(wěn)過度,防止支撐柱變形。

12、0;     本階段控制的重點是:支撐拆除對稱、均勻,下層結(jié)構本體替換上層水平支撐的換撐。5基坑監(jiān)測      為確?；又ёo結(jié)構的安全運行,在基坑支護施工過程中,對基坑、周圍建筑物、周圍道路管線的位移進行了監(jiān)測,以及深層土體位移監(jiān)測,樁身,錨桿和支撐的應力監(jiān)測和地下水位監(jiān)測。5.1位移監(jiān)測      該基坑共布置了16個水平位移監(jiān)測點及10個垂直位移監(jiān)測點(見圖4)。       基坑深層位移見圖5。4個

13、基坑深層水平位移測點其曲線變化均呈兩端頭小,中間大的特點。由于基坑圍護灌注樁頂部受壓頂梁的約束作用較大,故在基坑開挖過程中樁頂部的位移始終保持較小值?；拥纳顚铀轿灰朴蓸俄斨饾u沿深度開始增加。10m左右處達到最大值,而后逐漸減小,在距地面約26m處趨于0,說明本工程基坑開挖時位移影響最大深度為基坑開挖深度的約1.4倍,而支護樁長為36m,稍大于位移影響深度,比較合理。圖5中CX1樁頂位移出現(xiàn)負值,是因為施加的內(nèi)支撐軸力大于基坑側(cè)壁土壓力。同時CX3中也存在類似的情況,因為預應力錨索的所施加的應力大于基坑的土壓力。比較CX1,CX2,CX3,CX4的位移發(fā)現(xiàn),CX1以及CX3測得的最大水平位移

14、大于CX2和CX4測得的最大水平位移,原因是臨近地鐵出入口位置的監(jiān)測點位移較小,因為地鐵出入口處原基坑開挖的面積大,開挖后的出入口基坑離本工程的基坑支護距離很近,且地鐵基坑處的支護為三樁咬合因此整體剛度大,同時,隨著開挖的進行,兩個支護樁之間的土壓力越來越小,因此相對位移較小。樁頂水平位移在開挖期間增長較快,隨著開挖和支護的完成,位移增長逐漸變緩,60d以后基本穩(wěn)定,其中CX3測點的位移最大,約為開挖深度的0.1%。      以CX3監(jiān)測點說明不同工況下的樁頂水平位移的動態(tài)變化(見圖6)。    

15、60; 由圖6上各工況下的水平位移曲線可以反映出:      1)基坑開始開挖的一段時間到第一道內(nèi)支撐及預應力錨桿施工完畢并達到強度前位移曲線最陡, 位移增長最快。      2)每道內(nèi)支撐及預應力錨桿施工完畢后基坑的位移都有所回彈,表明預應力的施加是成功的。      3)第三道內(nèi)支撐及預應力錨桿施工完成后,基坑的位移基本趨于穩(wěn)定。      2007年2月26日,星河中心工程地下室結(jié)構全部施工

16、完畢。監(jiān)測結(jié)果匯總(見表2)顯示地鐵四號線向基坑內(nèi)最大總位移為0.76cm,地鐵一號線向基坑內(nèi)最大總位移為0.73cm,基坑位移控制在1cm以內(nèi),基坑安全穩(wěn)定,達到了很好的控制目的。6結(jié)論      1)本基坑支護充分考慮基坑特點、土質(zhì)條件、周圍環(huán)境及工程要求等因素,選擇了與其相適應的支護形式,取得了良好的支護效果和效益。在內(nèi)支撐拆除過程中,應用基坑內(nèi)支撐換撐體系,用結(jié)構本體來代替拆除后的基坑內(nèi)支撐體系,采用切割卸荷加靜爆拆除內(nèi)支撐體系等工藝,成功保證了復雜環(huán)境中基坑支護樁的水平位移在容許范圍之內(nèi)。      2)該基坑水平位移曲線呈現(xiàn)兩端頭小,中間大的特點,土層水平位移在基坑開挖底面處左右達到最大值?；幼畲笏轿灰浦稻∮趫缶?基坑開挖時水平位移的最大影響深度約為1.4倍的開挖深度,支護樁長取稍大于1.4倍的開挖深度比較合理,保證了圍護結(jié)構的穩(wěn)定性,土體深層位移在開挖60天后趨于穩(wěn)定。