吊腳連續(xù)墻在深圳地鐵5號(hào)線深基坑施工中的應(yīng)用

許滿吉

(中鐵六局集團(tuán)盾構(gòu)分公司,北京 100036)

吊腳連續(xù)墻在深圳地鐵5號(hào)線深基坑施工中的應(yīng)用

許滿吉

(中鐵六局集團(tuán)盾構(gòu)分公司,北京 100036)

深圳地鐵5號(hào)線地質(zhì)復(fù)雜,地層變化大,大量存在上軟下硬地層,對(duì)連續(xù)墻施工工期有很大影響。大學(xué)城站局部進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖,施工進(jìn)度緩慢,難以滿足工期要求。從實(shí)際出發(fā),為確保工期、安全、質(zhì)量等要求,在連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)中局部使用吊腳連續(xù)墻。從方案、計(jì)算、吊腳墻施工技術(shù)、錨索施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

地鐵車站;深基坑;圍護(hù)結(jié)構(gòu);施工

1004 -2954(2011)

08 -0089 -05

在地鐵車站施工中,周邊建筑物離基坑近、地下管線眾多、基坑處于軟土地層尤其在砂層中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)常采用地下連續(xù)墻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的快慢是車站施工控制工期的關(guān)鍵之一,標(biāo)準(zhǔn)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)在地質(zhì)為軟土地層中施工工期一般控制在5～6個(gè)月,在遇到中微風(fēng)化巖層中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度將大大滯后,一般車站需提供盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地或礦山法隧道施工場(chǎng)地,為確保施工工期,圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí),需要局部調(diào)整為吊腳連續(xù)墻或吊腳樁,下面以大學(xué)城站為例,介紹吊腳連續(xù)墻在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的綜合運(yùn)用情況。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

大學(xué)城站是深圳地鐵5號(hào)線工程第11站,設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程YDK12+424.910,終點(diǎn)里程YDK12+800.0,中心里程YDK12+624.300,全長(zhǎng)375.09 m,標(biāo)準(zhǔn)段外包尺寸22.50m(寬)×13.29m(高),大學(xué)城站西端為西麗站～大學(xué)城站區(qū)間盾構(gòu)施工始發(fā)場(chǎng)地。車站位于留仙大道主干道,地下管線眾多,場(chǎng)地南側(cè)為紅花嶺南工業(yè)區(qū),北側(cè)為紅花嶺農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)及平山村,房屋建筑較多。大學(xué)城站西端提供盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地。

車站采用明挖法施工,基坑底板高程-1.76～-0.96m,基坑埋深16.0～17.8 m。本基坑支護(hù)工程的安全等級(jí)為一級(jí)。

車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻基本幅寬6.0 m,地下連續(xù)墻接頭采用鎖口管。

主體結(jié)構(gòu)基坑內(nèi)支撐設(shè)3道水平鋼管支撐,所有鋼管內(nèi)支撐均采用φ600mm,t=16mm Q235鋼管,腰梁采用2I45c組合工字鋼。

1.2 地質(zhì)情況

車站地質(zhì)從上到下雜填土、粗砂、淤泥質(zhì)黏土、礫質(zhì)黏性土、黏性土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,基坑局部進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖,底板基本位于全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。西區(qū)南側(cè)連續(xù)墻在祥勘和補(bǔ)勘揭示從盾構(gòu)井端頭往東120m范圍內(nèi),編號(hào)D-125′～D-143′共19幅連續(xù)墻在離地面平均8m進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖,最高11 m進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖,平面見圖1,地質(zhì)剖面見圖2。

圖1 大學(xué)城西區(qū)吊腳連續(xù)墻平面示意(單位:mm)

2 吊腳連續(xù)墻方案

2.1 方案概述

為了保證在2個(gè)月內(nèi)完成連續(xù)墻施工,提前進(jìn)行基坑開挖,西區(qū)入巖較早的地下連續(xù)墻改為吊腳連續(xù)墻,吊腳連續(xù)墻方案為外放1m、吊腳連續(xù)墻進(jìn)入微風(fēng)化巖層1.5m、錨索錨固+鋼支撐內(nèi)支撐系統(tǒng)。這樣一幅連續(xù)墻施工時(shí)間為25 d,能在2個(gè)月施工完成。

D-125′～D-143′共19幅連續(xù)墻外放1m進(jìn)行施工,進(jìn)入微風(fēng)化深度1.5 m,設(shè)吊腳,預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固,直徑9.5mm,每2m布置1道,長(zhǎng)度16m,自由端長(zhǎng)度5 m,錨固段長(zhǎng)度11m。主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間空隙盾構(gòu)井段采用C10素混凝土回填,其余部位采用石粉回填,具體見圖3、圖4。

2.2 方案計(jì)算

地下連續(xù)墻支護(hù)方案應(yīng)用于存在上覆軟弱土層的"嵌巖"基坑中,通常面臨"吊腳樁"問題,其設(shè)計(jì)計(jì)算在規(guī)范中無明確設(shè)計(jì)方法或計(jì)算模型.根據(jù)分步開挖工況不同,結(jié)合工程實(shí)際,采取多種模型設(shè)計(jì)方法,最大限度地利用巖土體自身強(qiáng)度,分別以連續(xù)墻模型、"吊腳樁"模型等多種計(jì)算方法綜合確定設(shè)計(jì)參數(shù),使設(shè)計(jì)方案做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便可行,經(jīng)多方比較采用地下連續(xù)墻模型進(jìn)行計(jì)算。

2.2.1 方案受力模型

此方案受力模型采用地下連續(xù)墻模型,如圖5所示。

2.2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

(1)墻體計(jì)算

根據(jù)受力模型,計(jì)算截面參數(shù)見表1,內(nèi)力取值見表2,計(jì)算后連續(xù)墻的選筋見表3。

圖2 吊腳地下連續(xù)墻南側(cè)地質(zhì)剖面示意(單位:mm)

圖3 標(biāo)準(zhǔn)段吊腳連續(xù)墻施工示意(單位:mm)

圖4 盾構(gòu)井段吊腳連續(xù)墻施工示意(單位:mm)

圖5 連續(xù)墻受力模型(單位:m)

表1 截面參數(shù)

表2 內(nèi)力取值

(2)錨索計(jì)算

吊腳墻懸吊部分底部采用錨索錨固,錨索自由段長(zhǎng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖6,錨索參數(shù)取值見表4,錨索內(nèi)力參數(shù)見表5。

表3 地下連續(xù)墻選筋結(jié)果

圖6 錨索自由段長(zhǎng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位:m)

_表4 錨索參數(shù)

表5 錨索內(nèi)力

經(jīng)計(jì)算后,錨索長(zhǎng)度取值見表6。

表6 錨索長(zhǎng)度

(3)整體穩(wěn)定驗(yàn)算

對(duì)采用吊腳連續(xù)墻,經(jīng)計(jì)算、配筋、錨索長(zhǎng)度確認(rèn)后,進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算,整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖見圖7。

計(jì)算方法采用瑞典條分法進(jìn)行驗(yàn)算。

應(yīng)力狀態(tài):總應(yīng)力法

條分法中的土條寬度:0.40m

圖7 整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖(單位:m)

滑裂面數(shù)據(jù):整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=7.887;圓弧半徑R=13.594 m;圓心坐標(biāo)X=-3.789 m;圓心坐標(biāo)Y=12.297m。

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算:抗傾覆安全系數(shù)的計(jì)算公式

式中 Mp——被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的彎矩,對(duì)于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定;對(duì)于錨索,支點(diǎn)力為錨索的錨固力和抗拉力的較小值;

Ma——主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩。,滿足規(guī)范要求。

3 吊腳連續(xù)墻施工技術(shù)

3.1 吊腳連續(xù)墻施工

吊腳連續(xù)墻施工工藝與正常地下連續(xù)墻施工技術(shù)是一致的,這里不再細(xì)說,主要介紹有區(qū)別地方的施工技術(shù)。

3.1.1 吊腳連續(xù)墻底部不在同一個(gè)面上

吊腳連續(xù)墻墻底部不在同一水平面上,按照實(shí)際取樣,每幅進(jìn)入微風(fēng)化深度1.5m,同時(shí)連續(xù)墻深度超過第三道鋼支撐1 m,第三道鋼支撐兩端撐在連續(xù)墻上。

因巖面傾斜,不在同一水平面上,導(dǎo)致連續(xù)墻底部不在同一水平面上,施工時(shí)存在兩相鄰連續(xù)墻鎖口管不在同一高程的問題,處理施工工藝如下。

(1)先施工巖面線較高的連續(xù)墻,后施工巖面線較低的連續(xù)墻(圖8)。處理方案為:施工地下連續(xù)墻A時(shí)將鎖口管位置沖孔至連續(xù)墻B底部,待A的混凝土澆筑完成后,拔出鎖口管,再施工B槽段。

(2)先施工巖面線較低的連續(xù)墻,后施工巖面線較高的連續(xù)墻,處理施工工藝為:施工地下連續(xù)墻B時(shí)鎖口管位置沖孔至連續(xù)墻B的底部,澆筑完B的混凝土后拔出鎖口管,施工A幅地下連續(xù)墻。此時(shí)A槽段底部比鎖口管底部要高,然后對(duì)鎖口管位置重新修孔和清孔,清孔完成后立即吊放鋼筋籠,減少工序間隔時(shí)間,A槽段和鎖口管位置混凝土整體澆筑。

圖8 鎖口管位置施工示意

3.1.2 裂隙水處理

吊腳連續(xù)墻進(jìn)入中微風(fēng)化巖層,由于沒有到達(dá)基坑底部,裂隙水會(huì)從吊腳墻底部向基坑內(nèi)流出,采取地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋注漿管,實(shí)施墻趾注漿。

3.1.3 吊腳墻在中微風(fēng)化巖層內(nèi)的基坑開挖

基坑開挖按照分層分段進(jìn)行開挖,開挖前臨時(shí)立柱、冠梁、降水井施工完畢,開挖過程中鋼支撐緊跟,到微風(fēng)化巖層地段進(jìn)行爆破作業(yè),爆破采用預(yù)裂爆破開挖,減小對(duì)保留巖體的影響,爆破過程采用沙袋覆蓋。進(jìn)入到吊腳位置時(shí),先施工錨索,等張拉達(dá)到預(yù)加力后,再往下開挖,在巖面上掛網(wǎng)噴射20 cm厚C20混凝土,并打設(shè)φ22mm砂漿錨桿,長(zhǎng)3m,錨桿間距1.5m× 1.5m,梅花形布置,雙排鋼筋網(wǎng)片采用φ8 mm鋼筋,間距200mm×200 mm。在盾構(gòu)井開洞處第四道支撐按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行支撐,與錨索有沖突的地方,適當(dāng)調(diào)整錨索位置,同時(shí)在盾構(gòu)井7m范圍內(nèi)采用斜鋼管支撐2道,兩側(cè)進(jìn)行錨索錨固(圖9)。

圖9 盾構(gòu)井角撐及錨索平面布置示意(單位:mm)

3.2 錨索施工

3.2.1 錨索施工工藝流程

每根錨索施工工藝流程(圖10)。

圖10 錨索施工工藝流程

3.2.2 錨索施工

錨索施工配合石方開挖進(jìn)行,從上向下開挖,開挖一層施作一層錨索。首先測(cè)量放線定出錨孔位,在錨孔位處現(xiàn)澆錨座(或預(yù)制安裝),錨座嵌入連續(xù)墻,并使錨座托面和錨孔方向垂直,利用CLG-110潛孔鉆機(jī)干鉆錨索孔,鉆完孔后用高壓風(fēng)清洗鉆孔,清除孔中石渣和粉塵,然后穿入錨索并壓漿。待孔內(nèi)砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后進(jìn)行張拉和封錨。

(1)錨索制作

錨索在鋼筋加工棚內(nèi)制作,錨索錨固段首先清除油污并除銹,然后按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度利用擴(kuò)張環(huán)、緊箍環(huán)等組裝錨固段,對(duì)于自由段涂油并套塑料管,前端安裝導(dǎo)向帽。

(2)壓漿

使用M35水泥砂漿(砂漿由試驗(yàn)室選配)并加入水泥質(zhì)量1.5%的速凝劑。使用KUBJ型砂漿泵,注漿壓力≥0.35 MPa,注漿通過錨索中間注漿管從錨索孔底開始一次注滿,中間不間斷。錨索自由段用防護(hù)油和塑料管進(jìn)行隔離,防止和砂漿連結(jié)。

(3)張拉

每束錨索張拉力預(yù)計(jì)為1 100 kN,采用2次4級(jí)張拉,每級(jí)間隔時(shí)間5～10 min,每級(jí)張拉力為254 kN。一根錨索由6束組成,需要總張拉力900 kN,采用YCW -120型千斤頂,其張拉力為1 200 kN,可以滿足要求。配ZB4/50型高壓油泵,錨索最后張拉至設(shè)計(jì)拉力的110%,并穩(wěn)定5min以后,采用OVM群錨體系錨具錨固在C50鋼筋混凝土錨座上。對(duì)自由段進(jìn)行注漿封閉,最后利用C15混凝土封頭,封住錨具。一根張拉完后,移至下一根進(jìn)行張拉,直至完成全部錨索。

4 結(jié)語

在整體地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi),如果地質(zhì)情況復(fù)雜,尤其存在局部上軟下硬,下硬為中微風(fēng)化巖,在該種地層中靈活采用吊腳連續(xù)墻,可以有效地縮短施工工期,操作簡(jiǎn)單,節(jié)省成本。

[1] 趙志縉,應(yīng)惠清.建筑施工[M].4版.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.

[2] 楊和禮,何亞伯.土木工程施工[M].2版.武漢:武漢大學(xué)出版社,2010.

[3] 叢藹森.地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工應(yīng)用[M].北京:水利水電出版社,2002.

[4] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東,等.基坑工程手冊(cè)[M].2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[5] 北京城建設(shè)計(jì)研究總院.GB50157—2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2003.

Application of Partial Diaphragm W alls in the Deep Foundation Pits on Shenzhen metro Line 5

Xu Manji
(Shield Subcompany,China Railway 6thEngineering Bureau Group Co.,Ltd.,Beijing 100036)

Line 5 of Shenzhen metro features complex geology,great variations in ground and a lot ofmixed upper soft rocks and bottom hard rocks,causing trouble for the construction of diaphragm walls.At Daxuecheng station,weak-weathered granites were encountered which slowed down the construction progress and the project schedule was difficult to satisfy.In order to ensure the project schedule,requirements for safety and quality,considering the practical situation,partial diaphragms,i.e.,diaphragm walls without footings,were adopted at some places.The paper describes in detail the scheme,computation,partial wall fabrication and anchor cable technique.

Metro station;Deep foundation pit;Protection enclosure structure

U231+.3

B

2011 -03 -17;

2011 -03 -29

許滿吉(1973—),男,工程師,1996年畢業(yè)于華東交通大學(xué)。