旋噴樁在地鐵三號線隧道施工中的應(yīng)用

旋噴樁在地鐵三號線隧道施工中的應(yīng)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(cè)。它是9號線和3號線的一個轉(zhuǎn)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(cè)距基坑4.8m處?；悠矫娌贾萌鐖D1?；臃秶鷥?nèi)自上而下各巖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(zhì)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(zhì)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(hù)體系基坑土方開挖過程中,由于基坑內(nèi)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(cè)面土體產(chǎn)生向基坑內(nèi)滑移變形,從而導(dǎo)致三號線隧道產(chǎn)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(hù)結(jié)構(gòu)體系。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)體系剖面如圖2。2.1基坑安全防護(hù)施工基坑?xùn)|側(cè)鄰近三號線隧道,連續(xù)墻采用5.0m寬的標(biāo)準(zhǔn)分幅,其余則采用6.0m寬的標(biāo)準(zhǔn)分幅。連續(xù)墻成孔施工采用抓沖結(jié)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(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行控制,同時還有針對性地采取了以下技術(shù)措施:⑴連續(xù)墻施工前,在東側(cè)基坑外與隧道之間先行施工雙排?600@450單管旋噴樁,以保護(hù)成槽階段三號線隧道的安全。⑵基坑?xùn)|側(cè)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?xùn)|側(cè)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(nèi),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(jìn)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(hù)旋噴樁施工前,我們組織進(jìn)行了試樁,以獲取優(yōu)化的施工參數(shù),具體如下:①提升速度20cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度25rmin時,水灰比為1.0,1.2,1.5。根據(jù)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(zhuǎn)速度25r/min,水灰比為1.0,水泥含量不少于350kgm。⑵按照設(shè)計要求,在東側(cè)連續(xù)墻施工前先施工保護(hù)旋噴樁,樁長按進(jìn)入相對不透水層1.5m控制,待旋噴樁樁身強度達(dá)到設(shè)計要求后再進(jìn)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(cè)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(zhì)量。2.3試樁的布置方式⑴對基底淤泥質(zhì)粘土層采用?600@1000單管旋噴樁進(jìn)行加固處理,呈梅花狀布置,施工前同樣進(jìn)行試樁,并根據(jù)成樁質(zhì)量選擇提升速度20cmmin,注漿壓力20MPa,旋轉(zhuǎn)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(jù)基坑長度,按照單井有效抽水半徑20m的經(jīng)驗值,共布置5個鋼管降水井,其具體位置根據(jù)現(xiàn)場實際情況作適當(dāng)調(diào)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(wǎng)和鐵絲網(wǎng)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(jìn)行抽水,同時從井外回填的碎石處灌注自來水,將管內(nèi)泥漿水抽凈,土方開挖半個月前啟動基坑的降水井進(jìn)行抽水,及時降低基坑內(nèi)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(dǎo)基坑施工。3施工組織施工“平衡挖土”的原則根據(jù)地鐵基坑施工經(jīng)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(biāo)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(hù)層)→綁扎支撐梁和冠梁(或腰梁)鋼筋→支立側(cè)模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、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(dá)到設(shè)計強度80%后,進(jìn)行下一層土石方開挖,支撐拆除前主體結(jié)構(gòu)混凝土強度應(yīng)達(dá)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(biāo)高為廣州高程8.00m,鋼支撐預(yù)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(yù)應(yīng)力→鋼鍥安設(shè)、固定→保壓一定時間→拆除千斤頂。⑶當(dāng)?shù)装寤炷翉姸冗_(dá)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?biāo)高4.5m,第3層土方開挖采用盆式開挖原理,在基坑兩側(cè)盆邊留土,盆底開挖,穩(wěn)定后再挖盆邊土(如圖5)。基坑開挖完畢進(jìn)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(jìn)度和節(jié)奏。3.4鋼筋綁扎搭接接頭根據(jù)基坑長度,將主體結(jié)構(gòu)按每段長度24m分為8段,主體結(jié)構(gòu)跟隨土方開挖的進(jìn)度按底板、側(cè)墻、頂板的鋼筋、模板、混凝土形成流水作業(yè)。主體結(jié)構(gòu)施工采取以下措施:⑴施工縫采用快易收口網(wǎng)封口,接縫處采用鍍鋅止水鋼板增加水流路徑;⑵同一構(gòu)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(nèi)的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段,區(qū)段內(nèi)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(cè)墻、頂板采用C30、S8抗?jié)B混凝土,澆筑前24h內(nèi)對墊層進(jìn)行灑水濕潤,采用“一個坡度、分層澆筑、循序推進(jìn)、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(yīng)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(xiàn)氣泡及表面泛漿為準(zhǔn)。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(hù)結(jié)構(gòu)體系變形及周邊環(huán)境按設(shè)計要求布點進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,及時反饋信息和指導(dǎo)施工,確保變形不超過控制值,發(fā)現(xiàn)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(xiàn)明顯拐點也應(yīng)做出報警處理。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)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(cè)中間的連續(xù)墻內(nèi))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(jìn)出隧道進(jìn)行監(jiān)測作業(yè)難以實現(xiàn)且不安全。我們對三號線隧道結(jié)構(gòu)的三維變形采用自動化監(jiān)測,只需一次請點進(jìn)入地鐵隧道,安放自動化監(jiān)測儀、鋪設(shè)電線、布設(shè)監(jiān)測點、基準(zhǔn)點及校核點,之后便可通過計算機獲取隧道結(jié)構(gòu)的變形數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。⑵采用徠卡Geomos軟件進(jìn)行自動變形監(jiān)測,該系統(tǒng)具有自動控制及變形數(shù)據(jù)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(cè)壁的強制對中托盤架上,現(xiàn)場通過變壓穩(wěn)壓設(shè)備對其進(jìn)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(shù)據(jù)通過CDMA模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心(辦公室),同時將監(jiān)測指令傳輸?shù)讲杉O(shè)備(全站儀)。實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動的變形監(jiān)測。⑶專業(yè)監(jiān)測單位在對應(yīng)的三號線隧道左、右線隧道各布設(shè)7條斷面,斷面間距30m;每斷面內(nèi)布設(shè)4個監(jiān)