旋噴樁在地鐵三號線隧道施工中的應用

旋噴樁在地鐵三號線隧道施工中的應用

1基坑平面布置廣州市軌道交通9號線高增站位于廣州市龍洞區(qū)南部和機場高速公路東側。它是9號線和3號線的一個轉換站，與3號線和3號線的高增站平行，由北向南配置。該站基坑總長度為558.95m,起止里程YDK19+560.3~YDK20+119.2,分兩期施工,一期為車站北邊部分,二期為南邊部分。二期基坑長度193.7m、寬度11.4m、平均開挖深度10.9m,起止里程YDK19+925.6~YDK20+119.2。三號線隧道與基坑平行,位于東側距基坑4.8m處?；悠矫娌贾萌鐖D1?；臃秶鷥茸陨隙赂鲙r土分層及其特征見表1,場區(qū)地下水豐富,主要為第四系松散土層孔隙水和基巖裂隙水,埋深約3.0m。本場區(qū)地質特點如下:①巖層主要為砂巖,巖體硬度較小,連續(xù)墻入巖量較少;②淤泥質粘土層厚度較大,主要集中在基坑中部位置,且剛好位于基底以下2~10m的范圍;③砂層分布較廣,場地透水性強。2基坑支護體系基坑土方開挖過程中,由于基坑內土體卸載,將直接引起基坑底部一定范圍土體的回彈,基坑側面土體產生向基坑內滑移變形,從而導致三號線隧道產生形變?；娱_挖重點需要控制好隧道變形以及對周邊環(huán)境的影響,因此必須有一個穩(wěn)固可靠的基坑圍護結構體系?；訃o結構采用800mm厚地下連續(xù)墻(工字鋼接頭)+2道支撐的形式,第1道為鋼筋混凝土撐,第2道為鋼管支撐?；訃o結構體系剖面如圖2。2.1基坑安全防護施工基坑東側鄰近三號線隧道,連續(xù)墻采用5.0m寬的標準分幅,其余則采用6.0m寬的標準分幅。連續(xù)墻成孔施工采用抓沖結合的施工工藝,先用液壓抓斗成槽,再用沖樁機入巖,液壓抓斗成槽施工對土體的擾動小于沖樁機的影響。為保障運營中的地鐵三號線的安全,連續(xù)墻施工各環(huán)節(jié)均嚴格按照施工規(guī)范進行控制,同時還有針對性地采取了以下技術措施:⑴連續(xù)墻施工前,在東側基坑外與隧道之間先行施工雙排?600@450單管旋噴樁,以保護成槽階段三號線隧道的安全。⑵基坑東側連續(xù)墻采取隔三打一的順序跳槽施工,其他槽段則按照隔一打一的順序跳槽施工,施工順序如圖3。⑶基坑東側連續(xù)墻成槽施工過程中加大泥漿比重,控制在1.4~1.5,防止孔壁失穩(wěn)引起塌孔,清孔后控制泥漿比重為1.1~1.15。⑷沖樁機沖巖施工采用“低錘高頻”方法,控制錘的落差在1.0m以內,減少成槽過程中沖錘土體的擾動,降低錘擊振動對隧道的影響,沖孔樁沖巖盡量安排在地鐵不運營的夜晚進行施工。2.2確定水灰比,確定樁身強度⑴試樁:在雙排?600@450單管保護旋噴樁施工前,我們組織進行了試樁,以獲取優(yōu)化的施工參數,具體如下:①提升速度20cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉速度25rmin時,水灰比為1.0,1.2,1.5;②提升速度25cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉速度25rmin時,水灰比為1.0,1.2,1.5。根據成樁效果及對土體擾動的判斷,選定提升速度25cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉速度25r/min,水灰比為1.0,水泥含量不少于350kgm。⑵按照設計要求,在東側連續(xù)墻施工前先施工保護旋噴樁,樁長按進入相對不透水層1.5m控制,待旋噴樁樁身強度達到設計要求后再進行連續(xù)墻成槽施工。⑶旋噴樁的施工順序是先施工連續(xù)墻一側的排樁,后施工靠近隧道的排樁,并采取隔二打一的順序跳孔施工,保證樁身質量。2.3試樁的布置方式⑴對基底淤泥質粘土層采用?600@1000單管旋噴樁進行加固處理,呈梅花狀布置,施工前同樣進行試樁,并根據成樁質量選擇提升速度20cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉速度20rmin,水灰比1.0,水泥含量不少于360kgm,加固范圍如圖1,旋噴樁布置方式如圖4。⑵旋噴樁的施工順序:按照單樁按由西往東連續(xù)施工,并由南往北分排施工。2.4基坑降水井施工根據基坑長度,按照單井有效抽水半徑20m的經驗值,共布置5個鋼管降水井,其具體位置根據現場實際情況作適當調整,避開支撐梁位置。⑴降水井采用?1000沖孔樁成孔,比基坑底深5m,井身采用?600鋼管制作,管身開小孔,外包塑料濾網和鐵絲網并用鐵絲扎牢,鋼管下孔后要清孔,鋼管外面回填3~5cm碎石至地面。⑵降水井施工后及時用潛水泵從井底進行抽水,同時從井外回填的碎石處灌注自來水,將管內泥漿水抽凈,土方開挖半個月前啟動基坑的降水井進行抽水,及時降低基坑內地下水位。⑶抽水過程安排專人跟蹤記錄,并及時分析整理,以指導基坑施工。3施工組織施工“平衡挖土”的原則根據地鐵基坑施工經驗以及“豎向分層,縱向分段,先撐后挖,平衡挖土”的原則組織施工。由于本基坑較狹長,且為降低基底土方卸載速度,土方開挖由南向北施工,采用反鏟挖掘機接力傳土和分段分層放坡退挖法流水施工,如圖5~6所示。3.1梁代施工流程⑴第1道支撐為鋼筋混凝土支撐,對撐截面700×800,琵琶撐截面500×700,斜撐截面600×800,支撐梁支頂在冠梁上,梁面齊平,冠梁和支撐梁中心線標高為廣州高程13.5m,冠梁截面800×800。⑵施工流程:基坑土方開挖至鋼筋混凝土支撐梁底→梁底土方平整加蓋油氈布作支撐梁底?！叵逻B續(xù)墻頂與冠梁連接面鑿毛(地下連續(xù)墻墻身鑿除保護層)→綁扎支撐梁和冠梁(或腰梁)鋼筋→支立側模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護、拆模、清理。⑶鋼筋混凝土支撐梁、冠梁和腰梁均采用C30普通混凝土。鋼筋混凝土支撐混凝土強度達到設計強度80%后,進行下一層土石方開挖,支撐拆除前主體結構混凝土強度應達到80%。3.2鋼支撐安裝施工⑴第2道支撐對撐采用?600(t=12)鋼管支撐,腰梁均為2I45a鋼腰梁;角撐采用鋼筋混凝土支撐,角撐截面600×800,混凝土腰梁截面700×800。第2道支撐中心線標高為廣州高程8.00m,鋼支撐預加軸力為600kN。⑵鋼支撐安裝施工流程:土方開挖至鋼支撐梁底→清理墻面→支撐位置彈線就位→三角托架安裝→鋼圍檁安裝→水平鋼支撐吊裝→鋼支撐施加預應力→鋼鍥安設、固定→保壓一定時間→拆除千斤頂。⑶當底板混凝土強度達到80%以上時,便可拆除第2道f600鋼支撐和鋼圍檁。3.3基坑開挖和苗木開挖第3層土方采用機械開挖至基底以上20cm后,改用人工開挖找平,并在旋噴樁加固區(qū)域換填15cm厚碎石?；讟烁?.5m,第3層土方開挖采用盆式開挖原理,在基坑兩側盆邊留土,盆底開挖,穩(wěn)定后再挖盆邊土(如圖5)?；娱_挖完畢進行基底找平處理后,立即分塊澆筑15cm厚C15混凝土墊層,按“先挖先做、隨挖隨做”和“限時施工”的原則,每塊墊層緊緊跟上土方開挖的進度和節(jié)奏。3.4鋼筋綁扎搭接接頭根據基坑長度,將主體結構按每段長度24m分為8段,主體結構跟隨土方開挖的進度按底板、側墻、頂板的鋼筋、模板、混凝土形成流水作業(yè)。主體結構施工采取以下措施:⑴施工縫采用快易收口網封口,接縫處采用鍍鋅止水鋼板增加水流路徑;⑵同一構件中相鄰受力鋼筋的綁扎搭接接頭宜相互錯開。鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段長度為1.3倍搭接長度,凡接頭中點位于該連接區(qū)段長度內的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段,區(qū)段內縱向受拉鋼筋搭接接頭面積百分率分別為≤25%,50%,100%的,其搭接長度分別為(1.2,1.4,1.6)LaE。⑶底板、側墻、頂板采用C30、S8抗?jié)B混凝土,澆筑前24h內對墊層進行灑水濕潤,采用“一個坡度、分層澆筑、循序推進、一次到頂”的斜面分層法澆筑,邊澆筑邊振搗,振搗器插入可采用行列式或交錯式,振動棒移動距離不應大于50cm,每點振動時間10s~30s,以混凝土表面不再顯著下沉,出現氣泡及表面泛漿為準。4施工監(jiān)控4.1異常情況分析地鐵基坑施工中,我們對基坑圍護結構體系變形及周邊環(huán)境按設計要求布點進行動態(tài)監(jiān)測,及時反饋信息和指導施工,確保變形不超過控制值,發(fā)現施工過程中的異常情況及時報警。布點情況如圖1,監(jiān)測項目控制值及報警值見表2。對于測斜光滑的變化曲線,若出現明顯拐點也應做出報警處理?；又ёo結構體系中,圍護結構變形監(jiān)測信息最能反映基坑的安全穩(wěn)定性。本基坑共布設了40個連續(xù)墻變形監(jiān)測點,通過變形量最大的S8#測斜孔(位于基坑西側中間的連續(xù)墻內)的位移曲線(如圖7),說明各階段施工過程中基坑安全穩(wěn)定性得到了有效控制。4.2人工變形監(jiān)測系統(tǒng)在隧道⑴由于地鐵運營采用封閉式管理,頻繁進出隧道進行監(jiān)測作業(yè)難以實現且不安全。我們對三號線隧道結構的三維變形采用自動化監(jiān)測,只需一次請點進入地鐵隧道,安放自動化監(jiān)測儀、鋪設電線、布設監(jiān)測點、基準點及校核點,之后便可通過計算機獲取隧道結構的變形數據并進行分析。⑵采用徠卡Geomos軟件進行自動變形監(jiān)測,該系統(tǒng)具有自動控制及變形數據分析功能,將自動完成測量周期、實時評價測量成果、實時顯示變形趨勢等智能化的功能合為一體。將TCA自動化全站儀安置在隧道側壁的強制對中托盤架上,現場通過變壓穩(wěn)壓設備對其進行不間斷供電,保證對其本身的長效供電電池充電,全站儀數據通過CDMA模塊傳輸到數據中心(辦公室),同時將監(jiān)測指令傳輸到采集設備(全站儀)。實現遠程自動的變形監(jiān)測。⑶專業(yè)監(jiān)測單位在對應的三號線隧道左、右線隧道各布設7條斷面,斷面間距30m;每斷面內布設4個監(jiān)