地鐵車站大跨度深基坑支護技術的與應用

地鐵xx車站大跨度深基坑支護技術的研究與應用地鐵xx車站大跨度深基坑支護技術的研究與應用【摘要】：地鐵車站工程施工中圍護結構是重要的一個環(huán)節(jié)。本文以天津地鐵xx車站為例對灌注樁加攪拌樁內撐式支護結構型式的設計計算、土方開挖、支撐架設、體系轉換、信息化監(jiān)測等進行了研究與應用介紹?！娟P鍵詞】：深基坑、支護體系、時空效應、體系轉換、信息化監(jiān)測。前言隨著經(jīng)濟水平和城市建設的迅速發(fā)展地下工程愈來愈多，開發(fā)和利用地下空間的要求日顯重要。地下鐵道、地下車庫、地下商場、地下倉庫、地下人防工程高層建筑的多層地下室等構筑物日益增多。近年來，國內興建了許多大型地下設施，如北京、上海的地鐵、地下停車場、地下變電站和污水處理工程等，伴隨著深基坑工程規(guī)模和深度的不斷加大，開挖深度在10m以下的基坑已不少見，地鐵車站的開挖深度最大已接近20m。大量深基坑工程的出現(xiàn)，促進了設計計算理論的提高和施工工藝的發(fā)展，通過大量的工程實踐和科學研究，逐步形成了基坑工程學這一新興學科。在土木工程領域中，目前基坑工程學是發(fā)展最迅速的學科之一，也是工程實踐要求最迫切的學科之一?；庸こ陶_、科學的設計和施工，配合切實有效的信息監(jiān)測手段，能帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，對加快施工進度、保護環(huán)境發(fā)揮了重要作用，否則將會招致嚴重的后果，大量工程實踐已經(jīng)證明了這一點?；娱_挖的施工工藝一般有兩種：無支護開挖（放坡開挖）和有支護開挖。在城市中心地帶，建筑物稠密地區(qū)，往往不具備放坡開挖的條件，只能在支護結構保護下進行垂直開挖。對支護結構的要求，一方面是創(chuàng)造條件便于基坑土方的開挖，但在建（構）筑物及地下管線密集地區(qū)更重要的是保護周圍環(huán)境，因此對支護結構應進行精心的設計和施工，并輔以必要的監(jiān)測手段，以確?；影踩；油练介_挖是基坑工程的一個重要內容?；油练饺绾谓M織開挖，不但影響工期、造價，而且還影響支護結構的安全和變形，并危及周圍環(huán)境。為此對較大的基坑工程必須編制詳細的施工方案，運用時空效應理論，確定挖土機械、挖土工況、挖土順序、支撐架設方法等。在軟土地區(qū)和地下水豐富的地區(qū)，土方開挖還常常輔以基坑降水，以確?；影踩捅阌谑┕?，保護環(huán)境。在施工過程中跟蹤施工活動，對周圍土體位移和附近建筑物、地下管線等保護對象的變形及受力情況進行量測，所取得的數(shù)據(jù)與預測值和計算值相比較，能可靠地反映工程施工所造成的影響，能較準確地以量的形式反映這種影響程度。在地下工程中，由于地質條件、荷載條件、施工方法和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能遇到的所有問題，而且理論預測值還不能全面、準確地反映工程的各種變化。所以，在理論分析指導下有計劃地進行現(xiàn)場工程信息檢測十分必要。1工程概況天津地鐵xx車站是天津市地鐵一號線工程組成部分之一，是既有地鐵線路天津西站站點向北延伸新建的車站，車站主體結構全長175.3m，單層段長66.0m，寬19.9m，雙層段長109.3m，最寬處30.3m,車站設南北兩個通風道，4個出入口。車站所通過地區(qū)為濱海平原，地形平坦，房屋密集，建筑物多為平房，周圍地下管線較多。本段地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土（Qh）、上部陸相層（Q3h）、第一海相層（Q2h）、中上部陸相層（Q1h）及更新統(tǒng)海陸交互相堆積層（Qp）。本工程地下水類型為第四系孔隙潛水，主要賦存于粘性土及砂類土中。地下水埋深0.9—2.6m（高程1.1—2.8m），水位變幅1.0—2.0m。車站基坑長177.3m，深12.5m，斷面復雜，最寬處達30.7m，屬大跨度、變截面、長條型深基坑（如圖1所示）。圖1基坑平面圖2基坑支護體系2.1支護方案烤x魚x配站采用明邁挖順作法田施工，鉆嫁孔灌注樁采加水泥攪沾拌樁復合演型圍護結職構，鉆孔防灌注樁為蛾主要受力撥結構，灌憶注樁直徑鏡0.8m授，間距削1.0m炎，采用揀C20柔鋼筋砼。情φ田500@弓350浩水泥土攪諷拌樁主要回用于止水凈、抗?jié)B。夕支撐體系鞠：橫撐采羨用以Φ面624×底12炒鋼管，水酸平間距鎮(zhèn)3.0m注，豎向按蕉基坑深度歲設令3渴道；壓頂恥梁為寬欄0.9m就，高波1.2m療的很C20止鋼筋砼梁傳；腰梁為纏三拼糾I3季6蹲組合截面漁工字鋼。省支撐立柱盞為到Φ蠢400×代8村鋼管，立士柱基礎為折Φ藏800盲灌注樁；將連系梁為犧I36乓工字鋼。沙原方案支光護型式如哀圖奮2劑所示，其漂支撐按國身內類似基尊坑工程的鐮通常做法棵將層距控淚制在概4.5m宴左右，即板第二層支壓撐處于雙寫層段中層熱板（單層駱段頂板）跳之下，在城施工側墻悲期間，需餐將第二層該支撐下落道，這就在緒側墻上增并加了一道令水平施工雁縫，增加違了一步倒描撐工序；經(jīng)跨度超過艦30m刊的支撐，六為了提高扔其承載力怎，通常設翁置雙排支恥撐立柱，腰跨度在供20m役左右的支跡撐，設置滅單排支撐樓立柱，將壁支撐自由鴿長度控制蝦在淘10m欺左右，但系這造成了普槽內立柱迫林立，嚴稅重制約了隆土方開挖叨及支撐架具設速度，漿與深基坑嚇工程蜘“泛快開挖、綱快支護炮”輪的原則相功矛盾。說工程實施胞中，我們復采取可行歪的技術措掘施，采用威支撐布置牢型式如圖額3竿所示。通剖過合理調嬌整三層支棍撐標高，蹲尤其將第廁二層支撐甘調至中層趙板（頂板封）之上，頭避免了支腿撐倒換，或實現(xiàn)了側亂墻、中層滔板（頂板制）同時澆教注，無障早礙施工，長減少了一姑道水平施俱工縫，提基高了結構淘的整體性蛋和自防水探能力。施言工過程中武進行支撐宗體系轉換惑，撤除支偉撐立柱，姜實現(xiàn)底板征防水層和據(jù)底板砼連濤續(xù)施工，抓減少滲漏奸隱患，提忽高了工程餡質量。工忠程中在確帝保安全的虧前提下將撥雙排支撐竿立柱改為猾單排，擴領大了基坑主工作空間拴，減少了則障礙，便躺于土方取評運，也利澇于改善外蹈包防水層撲的防水效嶼果，提高嫩結構底板湯的連續(xù)性夢與整體性止。性基坑采用全內井點降憤水。蛇圖鋤2且原方案支遵護斷面圖扎圖今3走實施中支咱護、監(jiān)測捐斷面圖縱2.2箭圍護結構君計算厭據(jù)選《抽x丙x敏站工程地梨質勘察報嘆告》，地島質資料如量下表：地層名稱掉承載力標齒準值熟KPa坡滲透系數(shù)償m/d吹標貫對N忠Q3h奪7.5蟻18.8危28.襯510虜00.鵲215字.7值Q2h胖13.3載19貿239喜00.呼227高.7雅Q1h葵7.11僑19.怕925襪.51燃400山.32陣11.4金Qp1生3.3闊20.1攝37.序520通00.亭321趴4行地質資料搞斷面簡圖澆如圖再4鉗示：規(guī)圖成4冠地質斷面撒圖明2.2.歸1脖支護結構夾內力計算說根據(jù)力學剃分析及土悶壓力的形階成過程，貸圍護結構滔在基坑土跳方挖至－功5.9m沿，第三層勁支撐尚未漆架設和挖尿土至－歐8.6m崇，封底砼方尚未澆筑保形成強度息兩個工況嗽內處于最銹危險狀態(tài)局。軟故需要對裙以上兩種厘狀態(tài)進行吧計算。土帶壓力用郎涉肯公式計手算，偏安命全起見，仿采用水土雕分算法。貨2.2.斯1.1尚挖土至－涌5.9m宿，安裝第唱三層支撐多前，如圖駐5堂、圖烘6飯所示：揮圖聲6設荷載圖圖忍5貝工況圖擺計算得：式RB=2資65.4旁（古KN/m冬）窄單撐軸力槽：侵NB=3串RB=7喉96.2公（燕KN稠）陜=79.夾6往（剃t孫）渠Mmax軍=645輔.3(K戀N野226;悅m)雜最大彎距謎發(fā)生在－膀4.3m舉標高處。興第二層支搖撐達到最翠大軸力?；?.2.級1.2筑成槽驗算雷基坑已挖悶至設計槽見底標高，為但封底砼雜尚未澆筑繭形成強度該，如圖蘇7觀、圖奧8妄所示：洞圖芒8融荷載圖圖妨7接工況圖物計算得：面RC=4獸69.0泰(KN/潔m)國；冶單撐軸力春：典NC=3撓RC=1鍛407(恥KN)=煎140.荒7(t)駕Mmax俯=296梅.4(K搭N可226;辰m)形最大彎距呈發(fā)生在－您8.8m層標高出。朗第三層支莫撐達到最洗大軸力。跨內力統(tǒng)計嫁：筑Mmax鼠(KN&磚#822困6;m)涌NBm俗ax(t瀉)NC介max(森t)Q徒max(塌t)筑645.凡379竿.61涉40.7妨140制.7喊2.2.今2謊抗傾覆穩(wěn)傾定性盒根據(jù)抗傾王覆穩(wěn)定性扁驗算，灌睜注樁需要愁入土深度進為明8.0m沉，樁實際高入土深度杏為副8.8m虎犧，故滿足需要求。植2.2.五3玩基坑底部悄抗隆起穩(wěn)局定性分析腐基坑的抗帥隆起穩(wěn)定蒸性分析具碧有保證基稼坑穩(wěn)定和您控制基坑陽變形的重淡要意義，扔以保證不警發(fā)生基底幻隆起破壞鍋或過大的銳基底隆起阿變形，故禽需對其進蓮行驗算。壇在以往許酷多驗算抗緞隆起安全顏系數(shù)的公蒼式中，很溝少同時考雅慮嫩C推、，顯然暑對于一般蠟粘性土，鋼在土體抗件剪強度中憲應包括匪C殲、的因素漿，因此參語照喉Ptan債dtl嘴和殘Terz薄aghi原的地基承儉載力公式虎，并將樁尋底面的平鼻面作為求燦極限承載舒力的基準訊面，工程土中我們采告用了同時腰考慮乖C樓、的抗隆冰起計算法轟。如圖線9亡所示。票圖鏈9氏基坑隆起豪圖壇式中規(guī)1頭為坑外地享表至支護熔墻底各土刮層天然重墳度加權平屬均值除(邁kN/m蛇3)堅；達2雨為坑內開成挖面以下環(huán)至支護墻旦底各土層塔天然重度貓加權平均饞值識(漆kN/m圈3)簽；疏耀c匪為支護墻化底處的地亂基土粘聚火力添(洞kN/m擴2)辟；糠姑q剃為坑外地京面荷載；冒愧H沈為基坑開攤挖深度娃(坐m)責；羽貧D臭為墻體入摧土深度告(賣m)占；寸Nq釣，蘭Nc乳為地基承領載力系數(shù)忘；航為支護墻據(jù)底處土的售內摩擦角拳（度）沾攏KS氣為支護墻址底地基承惜載力安全書系數(shù)。取劃Ks=1鋸.2緩計算得：棟KS=2叛.18>侮1.2怪游故滿足要雷求。棒2.2.羨4容灌注樁配待筋計算轎基坑圍護廁結構承力弦構件為偽Φ牢800磚砼灌注樁肚，砼強度燦等級割C20輸，配筋形細式如圖曾10況所示：嗎圖餐10僚灌注樁配蓮筋圖楚承載力按欲下列公式聯(lián)計算：注得彎矩承演載力標準傅值為臥M=80楚0(KN財R籮26;m好)>Mm椒ax=6廚45.3墾(KN&窯#822很6;m)熔，故：滿阿足要求。鄰2.3繭鋼管支撐暑計算改x毛x濟車站工程節(jié)基坑跨度皇達勾30.7者m驗，為了減招少支撐長事細比，提虹高承載力顏，在基坑熄中間設支臉撐立柱，盛為了便于咬土方取運緊，改善外酸包防水層懲的防水效選果，提高拴結構底板吳的整體性五與連續(xù)性挽，將兩排騾支撐立柱砌改為一排殼。傭計算時，院取支撐的罪最不利受施力狀態(tài)即有雙向偏心爺壓彎狀態(tài)流進行驗算首，公式如史下：撞經(jīng)驗算，摟在最大軸皆力標準值去即設計值威Nc=1編68.8炕(t)頁時，院Φ括624×哨12概鋼管支撐顏自由長度認允許值為納L低≤嘉25.0臉(m)酷。耐支撐安裝惜架設時，向采取預起德拱、預設鳴反向偏心察距等措施螺，以減少什支撐自重暖對其承載篇力的影響創(chuàng)。艱3懼時空效應倉理論在基通坑土方開名挖及支撐御架設中的黎應用櫻從國內有巡流變性的寄軟土地區(qū)缺，特別是若近十年來帝關于深基閑坑的施工危和試驗研詢究中，人漸們認識到劍基坑開挖刊施工過程寸中的每個的分步開挖悲的空間幾像何尺寸和壞圍護結構蛙開挖部分兼的無支撐薯暴露時間汽，對基坑描圍護樁體揉和周邊地鬼層位移有撤明顯的相泄關性，這攔反映了基叫坑開挖中掉的時空效爐應的規(guī)律炒性。利用疾時空效應崖科學地制喘定開挖和象支護的施稻工方案，減能可靠合哈理地利用列土體自身孕在開挖過喘程中控制他位移的潛聰力而達到拐控制槽周蜘地層位移控、保護環(huán)介境的目的靈，從而改爸變目前基敲坑中為控惜制槽周地讀層位移而立采用昂貴尋的地基加絹固的做法理。這是安舟全經(jīng)濟地罰解決開挖他過程中穩(wěn)皆定和變形座問題的一叼條有發(fā)展佛前途的新乖技術途徑擊。業(yè)x曉x牛車站基坑纏開挖以機杰械挖土為警主，輔以為人工清槽荒，遵循知“剛短開挖、防快支護、央嚴治水、抱勤量測、敗分層分段炕、撐挖結重合?！迸龅脑瓌t。津先取并3.6m鑰表層土（沸至猜±撈0.0m惜標高處）述，修好運軋土車下槽賠坡道，再喉挖狹±擦0.0悟m厭——兼－踐5.9m齒標高范圍兆內的土，謠再由另一腸臺反鏟挖松掘機倒挖皆第三層土尊，挖土過鏈程中支撐妥架設必須襖及時跟上錄，基坑無率支撐暴露疾時間控制融在診12h員之內，搶奔在土壓力你形成之前厚完成支撐哈的安裝工跨作。弱基坑開挖閘每絞25m企為一段，重成槽后在率12h忠內澆筑封啊底砼，以茂確?；佣砂踩Ｎ拐鄱尾汕笥寐丁疤现行膷u膽”腐式開挖方摸法，在挖消除基坑中茄心島的同機時，組織潔人力安裝富兩邊的腰三梁，這兩電步工序要悼同時、平非行進行，劣取完中心渣島部位土柱體后，及公時架設鋼擁支撐并施駝加撞80%陪設計值預約應力，以炕控制基坑遺變形。如悶圖雨11京、圖恰12邀所示。永圖融11租窄槽段挖坊土工況圖潑（縱斷面賺）涉圖羅12匙窄槽段挖竭土工況圖尋（橫斷面喜）附寬槽段采燃用確“振兩側島式邁”勒配合胃“會中心盆式達”擊開挖，在傻挖除兩個凝“連側島傘”抗土體的同辰時，組織席人力安裝凈兩邊的腰狼梁，這兩鏟步工序要陪同時、平阻行進行，糧取完兩礙“練側島勒”允土體后，瀉及時架設擠鋼支撐并焰施加育80%咽設計值預誕應力，以吐控制基坑斃變形。如送圖嚇13間、圖貿14旅所示。期圖蓮13養(yǎng)寬槽段挖拐土工況圖筋（縱斷面攜）升圖撥14喪寬槽段挖詢土工況圖截（橫斷面歡）奧實踐證明霸，運用以聚上開挖方舊法能夠有獻效地控制屋圍護樁體委變形及周膏邊土體滑床移，對減梅少基坑無林支撐暴露逐時間，合垮理組織挖謹土與支撐孤架設兩道妙工序的穿嫁插與配合益，確保基皮坑安全，夕保護周圍演環(huán)境是有職顯著效果放的。盟4紙支撐體系煤轉換估基坑支撐飛體系轉換研流程如下戶：化支撐體系霧轉換過程刻要嚴格按地照技術要吹求進行，虹加強基坑輸監(jiān)測，保宣證基坑安肝全。實踐倆證明，上稠述體宅系轉換方臉法能夠避僑免支撐倒橫換，減少置對基坑的難擾動，為錯緊后工序嗽創(chuàng)造了工五作面和工驗作空間，濃提高了工思程質量，商是一種安支全、合理結、高效、離經(jīng)濟的轉懲換方法。夏5連施工信息盛化監(jiān)測梁地膝鐵雜x教x株車站地處聞天津市中零心地帶，扛基坑深達勵12.5陣m演，由于主差體結構的菊影響，三店層支撐標遺高的調整蝶幅度比較純大，故施瓦工過程中蛙進行信息央化監(jiān)測是全確?；臃喊踩闹貕|要環(huán)節(jié)。歇支護結構救與周圍環(huán)籮境的監(jiān)測錫主要分為械應力監(jiān)測逝與變形監(jiān)礙測。變形圈監(jiān)測儀器服主要采用奏經(jīng)緯儀、蘋水準儀和惠測斜儀等膨，應力監(jiān)段測儀器主氧要采用應槍變計、鋼溪筋計、壓納力傳感器華和孔隙水蔬壓力計等第。雷從深基坑愚施工安全谷性考慮：曠灌注樁、賭鋼支撐是遙深基坑施播工主要的土受力構件泊，其受力緞的大小是騎否符合理鉆論計算是旋進行監(jiān)測犁的重要目源的之一，宅根據(jù)前述候圍護結構淚受力特點斜分析選擇癥－而8.8m薦標高處、惱－雖4.3m話標高處位嬌置作為應對力監(jiān)測點庭。由于鋼于支撐主要療承受壓力鼠，我們在方鋼支撐的恢端部設應歐力監(jiān)測點登。贈深基坑施膽工中必將妨引起基坑啞周圍及坑劈底土體的漆變化，其館變形量的低大小直接緩影響到周暴圍建筑物誓（構筑物桿）的結構禁安全，因籃此施工過缺程中在基丑坑周圍及門坑底設立利數(shù)個變形息量監(jiān)控點啊。嚷工程中的鑒監(jiān)測項目毛及結構斷牢面測點布疑置圖如圖鐵15存所示：壞圖負15慘監(jiān)測斷面劫測點布置捎圖惡監(jiān)測項目襪一覽表績在這里，滴我們選取取DK1+酸612.勺00腸、曲DK1+露659.鎖00梅、食DK1+摸684.嗽00荷斷面測點駱對監(jiān)測數(shù)飼據(jù)進行分皆析，可得之出如下規(guī)剃律：肅⑴努．實測值絡較理論計腳算值偏小悉，原因有氣：計算方賤法尚需進束一步完善市；計算取辛值及邊界六條件皆偏管安全；監(jiān)渠測方法及葉手段尚需侵改進；監(jiān)蠅測數(shù)據(jù)的媽游離性；捧施工時支羊撐架設的淋及時性有率差異；挖螞土工況與高計算模型法之間存在乘差異；現(xiàn)江場堆載、贈車輛行駛僻、地下水菊、雨季及爆其它不確廊定因素的煌影響。太⑵赤．在澆筑獎封底砼后潮，隨著基僑坑兩側土衫體的重新待固結穩(wěn)定者，灌注樁派內力、支隔撐內力變趨化趨于平繭穩(wěn)且略有求下降。渣⑶迅．支撐軸