地鐵穿越建筑物時(shí)基礎(chǔ)托換的應(yīng)用

地鐵穿越建筑物時(shí)基礎(chǔ)托換的應(yīng)用

1托換樁基基礎(chǔ)廣州東站軌道線和廣州站后，復(fù)合線的土建工程隧道的右側(cè)線與廣州火車(chē)站的南北線相交。南站是一層混凝土和兩層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。施工中需對(duì)一號(hào)線侵入三號(hào)線右線隧道的4根樁基礎(chǔ)進(jìn)行托換。一號(hào)線樁基托換位于紅層微風(fēng)化巖層中,圍巖屬于Ⅳ類(lèi),在地下水位以下,微風(fēng)化帶風(fēng)化裂隙發(fā)育,富水性弱,為微、弱透水性。地震基本烈度為Ⅶ度。地鐵一號(hào)線與車(chē)站主體隧道右線位置見(jiàn)圖1。2地鐵1號(hào)線樁基托換方案2.1托換梁施工后的基礎(chǔ)施工根據(jù)既有建筑物為多層框架結(jié)構(gòu)的變形要求和一號(hào)線站臺(tái)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及托換結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果,本方案采用主動(dòng)托換方式:即先行開(kāi)挖工作隧道,施工托換梁;并在托換梁施工完畢、右線隧道上臺(tái)階開(kāi)挖前采用素混凝土將工作隧道回填,水泥砂漿注漿密實(shí);再施工托換梁套拱,拆除臨時(shí)支撐,完成被托換樁的荷載轉(zhuǎn)移;最后開(kāi)挖主體右線隧道下臺(tái)階,模筑永久襯砌。施工時(shí)要充分利用一號(hào)線車(chē)站底板和三號(hào)線隧道之間的空間實(shí)施托換,托換結(jié)構(gòu)采用縱梁加拱式。其中托換梁為鋼筋混凝土連續(xù)梁,截面尺寸3500mm×3000mm,長(zhǎng)27.4m,套拱截面尺寸為1400mm×5000mm。2.2隧道開(kāi)挖施工地鐵一號(hào)線樁基托換施工主要包括施工準(zhǔn)備、豎井第一次開(kāi)挖區(qū)域開(kāi)挖、工作隧道施工、托換縱梁、工作隧道回填、右線隧道上臺(tái)階施工、套拱施工、全方位施工監(jiān)測(cè)等。其施工順序及技術(shù)措施見(jiàn)表1。3在樁基托換施工中，微振動(dòng)法得到了控制3.1爆破方案確定工作隧道開(kāi)挖應(yīng)能滿足托換梁施工需要,按寬6.9m,高4.06m,長(zhǎng)27.8m開(kāi)挖,爆破方案的確定必須考慮一號(hào)線地板安全和振動(dòng)要求,減少對(duì)動(dòng)載下樁基的擾動(dòng)。3.1.1雷管、挖掘評(píng)估根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,掏槽眼和輔助眼部位選用防水效果好的乳化炸藥,周邊眼部位選用小直徑2#巖石硝銨炸藥。雷管采用國(guó)產(chǎn)Ⅱ系列非電毫秒延期雷管爆破,低段跳段使用,并在實(shí)際施工中,根據(jù)爆破試驗(yàn)效果逐步調(diào)整段別,以保證合理的起爆時(shí)差。掏槽采用直眼掏槽形式。地鐵一號(hào)線樁基托換開(kāi)挖鉆爆參數(shù)見(jiàn)表2。3.1.2爆破震速基準(zhǔn)單段最大裝藥量根據(jù)爆破震速的大小確定。(1)控制基準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范規(guī)定及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)地面建筑爆破垂直震速允許值:砼或鋼筋砼結(jié)構(gòu):2.5cm/s,一般磚石結(jié)構(gòu):1.5cm/s,磚砌平房:0.8～1.0cm/s。針對(duì)本托換隧道的實(shí)際情況,采用爆破震速基準(zhǔn)為:2.5cm/s。(2)單段最大裝藥量計(jì)算式中:V為震速控制值,cm/s;R為爆源中心到震速控制點(diǎn)的距離,m;Q為最大裝藥量,kg;K為爆破振動(dòng)傳播途徑介質(zhì)系數(shù),取120～160;α為爆破振動(dòng)衰減系數(shù)1.6～1.8。防護(hù)地鐵一號(hào)線所允許最大段發(fā)藥量計(jì)算:V=2.5cm/s,R=4.0m,K=140,α=1.8,計(jì)算得:Q=0.17kg。根據(jù)計(jì)算的值和施工經(jīng)驗(yàn)確定:工作隧道與一號(hào)線底板之間的人工填土層,較為松散,可以其視為“減震溝”,因此樁基托換允許最大段發(fā)藥量確定為0.20kg,嚴(yán)格控制掏槽眼和底眼的最大段發(fā)藥量。3.1.3炮孔的布置及實(shí)施每循環(huán)進(jìn)尺為0.8m,臨近既有樁基時(shí),開(kāi)挖掘進(jìn)進(jìn)尺不大于0.5m,并根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及實(shí)際爆破振動(dòng)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)整。隧道開(kāi)挖采用分區(qū)錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖,其炮孔布置見(jiàn)圖2,爆破一區(qū)超前二區(qū)3～5m,短進(jìn)尺1.2m,及時(shí)支護(hù)。掏槽眼設(shè)在開(kāi)挖區(qū)下部,當(dāng)開(kāi)挖面臨近既有樁時(shí),應(yīng)距離樁基較遠(yuǎn)處掏槽,開(kāi)挖進(jìn)尺減為0.5m,并距樁基0.5m處,打一排減震孔,剩下巖石人工清除。必要時(shí)地板下0.9m,打一排空孔作為減震孔,因地板下存在超挖回填0.4～0.9m,可視為減震溝。爆破防護(hù)采用雙層竹排加工字鋼防護(hù)擋板擋在既有柱與開(kāi)挖面間,并在工作隧道口處加一層防護(hù)網(wǎng),網(wǎng)格10mm×10mm。3.1.4藥種及藥劑管理采用人工配合鑿巖機(jī)鉆孔,鑿巖機(jī)采用7655式型。鉆眼完畢經(jīng)檢查合格后裝藥。裝藥量嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,特別是起爆毫秒延期雷管段別不能弄混。周邊眼采用小藥卷連續(xù)裝藥或間隔裝藥結(jié)構(gòu)。所有炮眼在裝藥后均要進(jìn)行堵塞,堵塞長(zhǎng)度不得小于300mm。起爆前要對(duì)網(wǎng)路進(jìn)行檢查,每束塑料導(dǎo)爆管要捆扎結(jié)實(shí),一切就序后方能起爆。3.1.5下向上爆破+左右串聯(lián)爆破工作隧道開(kāi)挖爆破掏槽區(qū),再爆破擴(kuò)眼區(qū),擴(kuò)眼區(qū)的爆破順序是由下向上爆破,再左右依次爆破,主線隧道同樣先爆破小導(dǎo)洞中掏槽眼區(qū),再擴(kuò)眼區(qū),底眼區(qū),周邊眼區(qū)?？紤]到眼數(shù)較多,一次起爆,規(guī)模較大,為了減少爆破振動(dòng),采取分段間隔起爆。3.1.6爆炸網(wǎng)絡(luò)采用并串聯(lián)聯(lián)合起爆,最大段發(fā)藥量確定為200g。3.2托換拱部位開(kāi)掃當(dāng)工作隧道回填完畢達(dá)到要求后,即可進(jìn)行樁基托換對(duì)應(yīng)位置的第一次開(kāi)挖區(qū)域(南站廳豎井第二開(kāi)挖區(qū))的開(kāi)挖,到達(dá)主線隧道的上臺(tái)階位置時(shí),安設(shè)臨時(shí)立柱和千斤頂,采用微振控制爆破技術(shù)開(kāi)挖繼續(xù)開(kāi)挖主線隧道的上臺(tái)階。分區(qū)錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖3～5m,先開(kāi)挖兩個(gè)2.3m×2.0m的小導(dǎo)洞前行,再側(cè)擴(kuò)爆破到整個(gè)開(kāi)挖斷面位置,到達(dá)托換拱位置時(shí)側(cè)擴(kuò)到托換拱斷面,每達(dá)到臨時(shí)立柱尺寸時(shí),架設(shè)臨時(shí)立柱后再行開(kāi)挖。主線隧道上臺(tái)階爆破開(kāi)挖爆眼布置見(jiàn)圖2,托換梁套拱部位炮眼布置見(jiàn)圖3,參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3,表4。爆破時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)鉆孔裝藥參數(shù)施工,注重了對(duì)被托換樁及臨時(shí)立柱的防護(hù)安全。在靠近樁及立柱時(shí)堅(jiān)持少裝藥,縮短進(jìn)尺到0.5m,樁周?chē)鷰r石最后用風(fēng)鎬剝離。托換拱側(cè)擴(kuò)時(shí),一端先側(cè)擴(kuò)到位,再按托換拱部位的正常炮眼布置進(jìn)行施工。爆破時(shí)作好對(duì)立柱和既有樁的保護(hù),及時(shí)清除危石和進(jìn)行初噴射混凝土初期支護(hù)。保證爆破振動(dòng)速度在允許的范圍內(nèi),確保地鐵一號(hào)線運(yùn)營(yíng)的安全。開(kāi)挖出碴采用人工配合小推車(chē)運(yùn)至第二次開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)。支護(hù)結(jié)構(gòu)為開(kāi)挖后先噴5.0cm厚的C20鋼纖維混凝土,再打設(shè)Φ22砂漿錨桿,掛網(wǎng),網(wǎng)格尺寸為Φ8鋼筋200mm×200mm,再補(bǔ)噴砼至設(shè)計(jì)厚度,托換拱拱腳處每米設(shè)置4根Φ25砂漿錨桿,待托換拱施工時(shí)錨入托換拱內(nèi),在靠近既有柱處增加型鋼鋼架支護(hù)。初支背后預(yù)留注漿管,初支達(dá)到要求后進(jìn)行初支背后注漿,使托換拱與圍巖密貼。4微振動(dòng)爆破開(kāi)挖地下鐵道的技術(shù)突破由于采用微振動(dòng)控制爆破技術(shù),施工組織得當(dāng),技術(shù)措施嚴(yán)密,在極為復(fù)雜的施工條件下,完成了安全、質(zhì)量、工期、效益的目標(biāo),保證了周?chē)?構(gòu))筑物的安全及火車(chē)東站、地鐵一號(hào)線的正常運(yùn)營(yíng),實(shí)現(xiàn)了在高大樓群復(fù)雜環(huán)境條件下采用控制爆破開(kāi)挖地下鐵道的技術(shù)突破。主要體會(huì)為:(1)針對(duì)本工程與既有隧道近距離斜向垂直交叉隧道的復(fù)雜條件,因地制宜地優(yōu)化微振動(dòng)爆破參數(shù),并輔以其他技術(shù)保障措施,有效地保證了圍巖穩(wěn)定和鄰近建(構(gòu))筑物的安全。(2)根據(jù)隧道施工建筑測(cè)量規(guī)范及相關(guān)規(guī)范規(guī)定,對(duì)工程范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物進(jìn)行了地面及鐵路軌面沉降、地下管