廣州地鐵二號海灣廣場站深基坑支護設(shè)計

廣州地鐵二號海灣廣場站深基坑支護設(shè)計

廣州地鐵海珠區(qū)廣場站位于廣州市海珠區(qū)廣場西側(cè)，全長147米，朝南走向。車站標(biāo)準(zhǔn)寬度21.1m,結(jié)構(gòu)4層,底板開挖深度地面以下約26.5m,最深處27.50m?；訃o結(jié)構(gòu)設(shè)計為地下連續(xù)墻,墻厚800mm(混凝土C25、S8),最深29m,平均入巖深度為9m左右。采用水平預(yù)應(yīng)力鋼管支撐?；訕?biāo)準(zhǔn)段設(shè)5道鋼管支撐,水平間距為2～5m,垂直間距為3～5.4m。南端盾構(gòu)井和北端設(shè)7排鋼管支撐,其中水平間距為2.5～5.24m,垂直間距為1.4～5.0m。車站施工場地自地表以下為雜填土、淤泥層、砂層、殘積土等,下伏基巖為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥灰?guī)r,富水性強,且地下水位與珠江水位緊密相連,有長年不枯的補給源泉。地下水位埋深2.80～4.50m。主要工程量:土石方90000m3,鋼管支撐1900t。1基本開挖1.1土方開挖和放坡,分考慮南端盾構(gòu)井必須最先移交,確定整個工程施工流向自南向北進行。采用PC200和PC300兩種型號的土方挖掘機,正常挖掘高度為4.5m。土方開挖時,要滿足鋼管支撐施工及土方施工機械在基坑內(nèi)正常的施工運作所需高度,車站挖土必須分區(qū)、分層開挖,在基坑內(nèi)采用橫向放坡,預(yù)留反壓土措施(見圖1),縱向放坡道以滿足施工需要。在標(biāo)準(zhǔn)段調(diào)整鋼管支撐間距,預(yù)留兩個出土口(出土口凈寬度不少于4m),原設(shè)計圖中南、北兩個端頭井的水平、斜向支撐組成的三角形井也可作為出土口。4個出土口,確保土石方開挖施工進度1.2支護結(jié)構(gòu)(1)巖層開挖方法基坑內(nèi)全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖均為泥巖。其中全風(fēng)化巖強度比較低,可以采用反鏟挖掘機直接開挖,強風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖強度比較高,采用液壓油炮鑿巖破碎機松動破碎,無需炸藥爆破,進展十分順利。(2)分層開挖方法(1)第1、2層土方開挖,利用基坑兩側(cè)寬6m的混凝土臨時交通道路,配備2、3臺挖掘機和十幾輛土方運輸車,以多點交叉作業(yè)為主。從表面挖至第1道鋼管支撐底以下1.00m時進行鋼管支撐的安裝。鋼管支撐施工同時,先挖去第1至第2道支撐間的中間部分土方,橫向放坡預(yù)留反壓土待第道鋼支撐完成施加預(yù)應(yīng)力后再挖除反壓土第3、4層部分土石方開挖,利用一大一小、一上一下兩臺反鏟液壓挖掘機,呈踏步式配對作業(yè)。由進入基坑內(nèi)的挖掘機挖土轉(zhuǎn)至基坑邊,再由地面上位于基坑圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)的長臂挖掘機裝上自卸車。(3)第4層以下土石方開挖,在基坑內(nèi)挖掘機將土方及破碎后的巖石裝入4.0m3吊斗,利用預(yù)留出土口由70t履帶吊吊至地面。(4)當(dāng)石方開挖接近設(shè)計底高程時,按設(shè)計規(guī)定,基底200mm巖石采用人工風(fēng)鎬鑿除。2基地維護項目2.1鋼管支撐的安裝設(shè)計鋼管支撐規(guī)格為600厚12mm和14mm,共計429根鋼管。根據(jù)設(shè)計要求,第1道鋼管支撐設(shè)通長圍檁,第2～7道鋼管支撐不設(shè)置圍檁,鋼管支撐安裝時要施加預(yù)壓力(直支撐按設(shè)計軸向力的50%～70%計,斜支撐按設(shè)計軸向力的10%～15%計)。各道支撐施加預(yù)壓力為:標(biāo)準(zhǔn)段支撐1～5分別為800、1000、1000、1000、1000kN;南北端斜支撐1～7分別為100、206、208、248、248、248、248kN。2.2管道安裝和設(shè)備的連接50t履帶吊1臺,100t液壓千斤頂6臺,30t液壓千斤頂1臺,電焊機5臺。2.3預(yù)應(yīng)力鋼管支撐的安裝(1)第1道鋼支撐圍檁的制作和安裝考慮到施工的方便和節(jié)省材料,原設(shè)計第1道通長鋼圍檁改為2.0m長,支撐點設(shè)在地下連續(xù)墻兩槽段之間工字鋼接頭處。(2)端構(gòu)件及鋼圍檁的安裝在安裝鋼管支撐前,首先進行端構(gòu)件(設(shè)有鋼圍檁的先安裝鋼圍檁)的安裝。將L75mm×75mm×8mm直接焊在鋼板上,再垂直方向焊兩條L75mm×75mm×8mm支托端構(gòu)件,并伸出200mm,以便鋼管支撐的連接安裝。(3)鋼管支撐安裝及施加預(yù)應(yīng)力原設(shè)計的預(yù)應(yīng)力鋼管支撐墊塊采用600mm、δ=14mm鋼管,焊接困難,難以施加預(yù)應(yīng)力。建議設(shè)計采用了2I45c組合型鋼替代,兼顧安裝及拆卸方便,將鋼管支撐活動端頭改造成如圖2所示的端頭。鋼管支撐在地面上拼裝后,用50t吊機采用兩點吊方法,吊到托座上。就位和校正后,頂進器施加預(yù)頂力將鋼管支撐稍為撐緊后安裝鋼楔,采用分級加壓的方法加壓到設(shè)計要求的預(yù)頂力,隨即進行鋼楔緊固。預(yù)壓應(yīng)力保壓≥30min。(4)出土口位置處理出土口位置將兩條鋼管支撐并排安裝,再在鋼管支撐兩端增加鋼圍檁與八角撐(I36c或[32)。2.4鋼管支撐換撐方案鋼管支撐拆除流程:解除鋼管支撐約束,起吊放下支撐,拆除托座及鋼板,進行下一道工序水泥砂漿批蕩支撐端頭及側(cè)墻防水施工。南端鋼管支撐布置如圖3所示,原設(shè)計南端盾構(gòu)井第1施工段底板澆完第3d,即拆除第7道支撐,第6道支撐不能同時拆。在澆筑地下4層下半側(cè)墻并恢復(fù)第7道支撐后方可拆第6道支撐,再澆筑地下4層上半側(cè)墻。根據(jù)鋼管支撐軸力和墻體位移測試結(jié)果顯示(見表1),在第7道鋼管支撐拆除完成,南端盾構(gòu)井下半截側(cè)墻鋼筋綁扎完成后,第6道鋼管支撐軸力變化幅度很小,再結(jié)合南端地質(zhì)資料分析,第7、6道支撐撐在中風(fēng)化巖層上,土壓力為零,考慮基巖裂隙較發(fā)育計入部分水壓力,側(cè)壓力很小,認為可以拆除第6道支撐,最后經(jīng)設(shè)計院反饋同意,即時調(diào)整施工作業(yè)程序,拆除第6道鋼管支撐后再進行地下4層側(cè)墻混凝土澆筑,側(cè)墻混凝土澆筑分3次,第1次澆筑高度為4.0m,第2次澆筑2.5m,第3次與地下3層樓板一起澆筑。因第5道支撐與地下3層樓板施工有沖突,為保證基坑安全和施工需要,在拆除第5道鋼管支撐,進行地下4層側(cè)墻(第3次)與地下3層樓板的鋼筋、模板、混凝土施工前,需進行換撐,其具體步驟如下:(1)確定換撐后第6道鋼支撐支撐軸線標(biāo)高為-11.100m,即比原第6道鋼支撐軸線標(biāo)高-12.031m上升了0.931m;(2)盾構(gòu)井地下4層側(cè)墻鋼筋綁扎在第6道支撐位置處預(yù)埋支撐鋼板,規(guī)格為800mm×800mm×12mm,混凝土澆筑完成72h后安裝換撐鋼管,拆除第5道支撐。3支護結(jié)構(gòu)及支護效果施工過程中對基坑圍護結(jié)構(gòu)、支撐、基坑外地下水位、土壓力和周圍環(huán)境進行了監(jiān)測工作,施工期間2d觀測一次。(1)圍護結(jié)構(gòu)(地下連續(xù)墻)的位移測試(水準(zhǔn)儀、測斜管)墻頂?shù)乃轿灰?0mm(向坑內(nèi)),主要發(fā)生在降水階段和第1道鋼管支撐裝上之前的開挖階段;墻體位移(垂直向整幅變形位移),當(dāng)挖土至21.5m,已加第5道鋼管支撐,墻體最大位移為40.03mm(深度為13.50m)。南端盾構(gòu)井當(dāng)開挖至設(shè)計底板底面時(深度為26.50m),最大位移量穩(wěn)定為39.74mm(深度為13.50m)。(2)鋼管支撐軸向力測試(鋼弦式應(yīng)力計)經(jīng)測試,南端頭井600mm鋼管斜撐在土方開挖至底板底高程時,澆筑底板混凝土前最大軸力出現(xiàn)在第5、4道支撐(NB3-YC5),測試值分別為1283.31kN,1273.16kN。(3)坑內(nèi)、坑外水位變化(水位計)和坑外附近建筑物的沉降(水準(zhǔn)儀)監(jiān)測結(jié)果表明:主體基坑外地下水位在6.70左右,變化不大,與珠江水位(龍舟節(jié)期間最高水位6.27m)高差變化不大,連續(xù)墻外側(cè)局部地面最大沉降量為39mm,周圍建筑物及地下管線未受任何影響。(4)收斂觀測(SWJ型收斂儀)3個斷面均設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)段。通過對地下連續(xù)墻的收斂觀測,量測開挖基坑時橫斷面上某兩測點組成的線段隨時間的變化而發(fā)生相對位移的變化情況。經(jīng)量測,總收斂值最大內(nèi)移15.5mm,最大外移9.9mm。4驗證施工方案合理性及結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)的必要性,進一步明確施工方