地鐵論文-地鐵施工樁-撐深基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1、1前言北運河?xùn)|站為北京地鐵6號線二期北運河西站郝家府 站盾構(gòu)區(qū)間新增地下車站。該站為地下雙層雙柱三跨島式車 站，車站全長307. 35m,標準段明挖基坑寬21. lm、深18. 4m。 車站主體結(jié)構(gòu)底板厚800mm,側(cè)墻厚700mm,中板厚400mm，頂 板厚700mm，站臺中心線覆土 3. 5m。車站主體結(jié)構(gòu)標準段斷 面如圖1所示。工程實施過程中，我們對傳統(tǒng)的"樁-撐"深 基坑支護結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，研究并采用了"先隧后站"條件下 的管片快速拆除與交叉工序施工組織技術(shù)，確保了本工程的 安全、順利、快速推進。2先隧后站法施工特點及難點（1）工程水文地質(zhì)條件差

2、，明挖深基坑施工風(fēng)險高基坑 開挖范圍地層以房渣層、細粉砂3層、粉細砂層、粉 土2層為主，其中細粉砂3層為典型液化砂層（埋深3. 5 9.6m），施工擾動過大易出現(xiàn)涌砂、坍塌現(xiàn)象（標準段地質(zhì) 斷面詳見圖1）;場區(qū)地層地下水以潛水為主，地下水水位 高，水位埋深為8. 411. 0m，該層水屬于中等透水層，施工 降水難度大，明挖深基坑施工風(fēng)險高。（2） 先隧后站"法 施工"先隧后站"地鐵車站明挖法施工在國內(nèi)幾乎沒有可借 鑒的工程實例，端頭圍護樁施工、鋼支撐架設(shè)與深基坑開挖、 管片快速拆除等工序都存在著較大的難度，技術(shù)風(fēng)險較高。（3）節(jié)點工期緊，施工組織難度大車站工期緊、

3、任務(wù)重， 涉及區(qū)間盾構(gòu)掘進、土方開挖、鋼支撐架設(shè)、管片拆除及車 站主體結(jié)構(gòu)交叉施工，施工組織難度大。3深基坑支護技術(shù)3. 1"樁-撐"圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化北京地鐵類似明挖車站傳統(tǒng)的/樁-撐"圍護結(jié)構(gòu)一般為圍護樁+三道鋼支撐+倒撐的支護 形式，不滿足本工程工期緊、"先隧后站"的特殊工況，其中 第三道支撐（一般位于隧道中部位置）及倒撐的存在對管片 拆除、下部土方開挖、主體結(jié)構(gòu)施工等工序的工效影響巨大。 為降低鋼支撐對下部土方開挖、管片拆除、主體施工的影響， 加快施工進度，盡早為車站主體結(jié)構(gòu)施工提供工作面，我們 對傳統(tǒng)的"樁-撐"圍護結(jié)構(gòu)

4、進行了變更優(yōu)化設(shè)計，將原設(shè)計/0801400鉆孔灌注樁（嵌固深度4.5m） +三道o609x16鋼管撐（水平間距3.5m）"的圍護結(jié)構(gòu)支護形式調(diào)整為 010001500鉆孔灌注樁（嵌固深度6. 5m） +二道鋼管撐（首 道為0609x 16鋼管撐、第二道為0800x16鋼管撐，水平 間距均為3m）"，該形式的圍護結(jié)構(gòu)在北京地鐵明挖車站深 基坑施工中為首次應(yīng)用。3.2圍護樁支護技術(shù)圍護結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機成 孔、25t汽車吊吊裝鋼筋籠、水下混凝土灌注成樁。為降低 相鄰樁作業(yè)的相互影響，采用跳挖法作業(yè)，20根圍護樁為一 個施工單元，間隔2根樁施工，混凝土達到設(shè)計強度的70

5、% 以后，相鄰樁方可成孔施工。（1）端頭圍護樁端頭圍護樁 位于車站基坑兩端擴大端，受力情況復(fù)雜，其穩(wěn)定性是保證 車站基坑穩(wěn)定的關(guān)鍵。端頭圍護樁施工，既要保證車站深基 坑圍護結(jié)構(gòu)的安全，又要保證盾構(gòu)能安全、順利穿越車站端 頭圍護樁，采用的主要技術(shù)措施如下：鉆進成孔采用旋挖 鉆機成孔，嚴格控制樁位、鉆孔進尺與標高。鉆孔過程先快 后慢，距盾構(gòu)隧道頂標高上部約2m處時必須緩慢鉆進。鉆 進過程中，每鉆進50cm提起一次鉆頭并進行孔深測量，達 到設(shè)計孔深后，停止鉆進并進行孔深測量。鋼筋籠制作與 吊放與常規(guī)鋼筋籠制作方法相同，但鋼筋籠底端不進行收 口，距最底端處增設(shè)一道加強箍筋；鋼筋籠吊放以鋼筋籠底 標高進

6、行控制，鋼筋籠底標高控制在隧道頂標高上部50cm。 水下混凝土灌注西端頭圍護樁（盾構(gòu)通過之前施工圍護 樁）：隧道穿越的樁身范圍灌注強度等級較低的混凝土。灌 注程序：先進行低等級的混凝土灌注，灌注過程中及時進行 混凝土液面測量，距隧道頂標高下部20cm處時，緩慢灌注， 實時測量，直至灌注至隧道頂標高上部30cm處；拔管，導(dǎo) 管控制在混凝土液面下30cm,換小料斗緩慢灌注原設(shè)計強度 等級的混凝土，灌注過程中禁止傾倒混凝土，直至灌注至樁 頂設(shè)計標高。3. 3基坑外管井降水技術(shù)本站基坑外降水采用延長式管井 降水方案，降水井采用大口徑無砂水泥濾管。基坑開挖范圍 內(nèi)地下水水位降至基底以下至少lm是保證明挖

7、深基坑安全 及管片安全快速拆除的關(guān)鍵。本工程主要采取了以下技術(shù)措 施：（1）井位測放與鉆進成孔根據(jù)現(xiàn)場情況，可局部調(diào)整 降水井間距，但間距最大不超過8m,且降水井總數(shù)不變；采 用反循環(huán)泥漿護壁工藝成孔，鉆進過程中及時換漿和排渣， 注入孔口的泥漿比重1. 1，排出孔口的泥漿比重1. 2。（2） 濾管安置與濾料填筑結(jié)合本工程的細粉砂、細中砂含水層地 質(zhì)條件，為保證降水井的出水量及抽水的含砂率，濾管外纏 層80目細目網(wǎng)，濾管外的孔隙采用人工均勻回填26mm 的混合濾料（含泥量$3%）。（3）洗井成井后及時洗井， 做到隨打隨洗。由潛水位開始分段洗井，達到水清砂少后方 能達到洗井要求。洗井后，如濾料下沉

8、應(yīng)及時補填，如井深 達不到設(shè)計要求，應(yīng)重新洗井或補打降水井。（4）水泵的 安裝水泵的放置深度需考慮降深、沉砂、揚程及抽水量的影 響，本工程潛水泉安裝吊放于井底以上68m。3. 4深基坑開挖與支護技術(shù)結(jié)合工程現(xiàn)場情況與水文地質(zhì) 特點，充分考慮基坑開挖時空效應(yīng)，遵循"縱向分段、豎向 分層、中部拉槽、側(cè)向擴邊、隨挖隨噴、先撐后挖、隨挖隨 撐"的原則進行開挖與支護。開挖順序為：由車站兩端向中 間分層分段臺階式后退挖土，分臺階配合鋼支撐安裝及管片 拆除；豎向分為上部土方與下部土方兩部分，上部土方開挖 至隧道拱頂以上1. 55m，下部土方在端頭地面深孔注漿及隧/道內(nèi)徑向注漿加固完成后開

9、始開挖；上部土方開挖與管片拆 除的工作面間距不小于30m。為保證深基坑施工安全，采取 了如下技術(shù)措施：（1）進行深基坑開挖條件驗收，并建立 中拉槽"試驗段，對基坑變形進行監(jiān)測，驗收合格后方可正 式開挖。（2） 土方開挖至設(shè)計標高后，及時進行鋼支撐架 設(shè)及樁間網(wǎng)噴，滯后架設(shè)的鋼支撐數(shù)量不得超過兩根，無支 撐暴露時間控制在12小時以內(nèi)。（3）確保鋼支撐軸力：千 斤頂、油泵成配套使用，且標定合格；鋼支撐、圍檁按設(shè)計 要求安裝牢固，做好防墜及保護措施，避免交叉工序碰撞及 破壞鋼支撐；鋼圍檁背后細石砼要回填密實，達到設(shè)計強度 的80%以后，按設(shè)計要求分級均勻?qū)Σ呤┘虞S力；加強支撐 軸力及變形監(jiān)

10、測，支撐軸力變化超過預(yù)加軸力的30%時，可 會同設(shè)計減小或補增預(yù)加軸力至設(shè)計范圍。4管片快速拆除與交叉工序施工組織技術(shù)4. 1拆除順序區(qū)間洞通后進行管片拆除與下部土方開挖。 首先拆除車站范圍內(nèi)第一環(huán)完整管片，之后采用切割機切除 車站內(nèi)的洞門環(huán)管片，最后按照由車站兩端向中間的順序， 每5環(huán)管片為一個拆除循環(huán)，依次拆除其余環(huán)管片。同一環(huán) 管片的拆除順序為先拆除上部三塊管片，下層土方開挖完成 后再拆除下部三塊管片。錯縫拼裝的管片，整環(huán)拆除后再拆 下一環(huán)；通縫拼裝的管片，28環(huán)可劃分為一個拆除段，整 段上部管片拆除完成后再拆下部管片。4. 2前置條件與施工準備（1）端頭洞門位置50環(huán)范圍內(nèi) 的管片安裝

11、縱向拉緊聯(lián)系裝置，洞門環(huán)梁達到設(shè)計強度后方 可拆除。（2）采取降水、地表深孔注漿加固、隧道內(nèi)徑向 補強注漿加固措施對基坑端頭地層進行加固，使加固后的端 頭地層具有良好的自穩(wěn)性。（3）管片背后注漿固結(jié)體及余土清理干凈護樁與管片之間的注漿固結(jié)體及余土采用u15-3s小型挖掘機清理，空間不足時采用人工清理。（4） 地下水水位降至基底以下至少lm，確保管片拆除時地層及樁 間土的穩(wěn)定性。4.3管片快速拆除施工技術(shù)4. 3. 1拆除程序鑿?fù)ü芷菟滓坏跹b螺栓安裝-4斥除管 片連接螺栓一吊運。4. 3. 2管片拆除方法（1）上部管片拆除方法（b、c塊一 起拆除）吊裝螺栓安裝：將c塊吊裝孔打穿，將專用吊裝

12、螺栓安裝在該吊裝孔上，利用鋼絲繩將該吊裝螺栓吊掛在龍 門吊吊鉤上。管片連接螺栓拆除：緩慢起吊，使鋼絲繩處 于拉直但b、c塊不受拉力狀態(tài)，拆除管片縱向連接螺栓螺 母并頂出縱向連接螺栓；縱向連接螺栓拆除后，采用同樣方 法拆除管片環(huán)向連接螺栓。管片起吊：垂直提升龍門吊吊 鉤，拆除的管片臨時集中存放于基坑內(nèi)。（2）下部管片拆 除方法由上至下依次拆除其余三塊a塊管片，拆除方法與上 部管片拆除方法相同。（3）第一環(huán)管片拆除方法該環(huán)管片 拆除時，整條隧道為一個完整的受力體系，管片拆除會形成 應(yīng)力集中，會造成管片局部擠壓、螺栓拔除困難，導(dǎo)致管片 拆除困難。通過沿該環(huán)管片的環(huán)縫打一圈環(huán)向水鉆鉆孔，卸 除管片縱向頂力，可順利將該環(huán)管片分塊拆除5實施效果分析5. 1變形監(jiān)測分析通過對地表沉降、樁頂位移、樁體位移、 鋼支撐軸力的監(jiān)測結(jié)果分析，可得出如下結(jié)論：基坑開挖 引起的地表沉降：距基坑邊一倍基坑深度位置處沉降最大， 距離基坑邊超過2倍基坑深度位置沉降值接近零，如圖2所 示。圍護樁變形量不大，端頭及拐角處為關(guān)鍵部位，變形 較其他位置大。5. 2管片拆除效率與實施效果2013年8月16日開工，2014 年3月15日基坑開挖完成，2014年5月3日主體結(jié)構(gòu)封頂 （較節(jié)