樁錨聯(lián)合支護(hù)在地鐵深基坑中的應(yīng)用

陳 峰

(嘉民管理咨詢(上海)有限公司，上海 200021)

近年隨著城市交通規(guī)劃的需要，城市軌道交通建設(shè)得到高速的發(fā)展。軌道交通的建設(shè)首先面臨的是城市內(nèi)地鐵車站深基坑工程的開挖，在基坑工程施工過程中，由于城市內(nèi)地質(zhì)情況的不同以及緊鄰周邊建筑物，基坑開挖對地層產(chǎn)生擾動影響，可能會引起地表或附近構(gòu)筑物沉陷和變形，危及基坑安全且失事后果嚴(yán)重，社會影響較大。因此，在地鐵深基坑開挖過程中，要特別注意其施工安全性。在這過程中，一種合理支護(hù)方式的選擇對基坑圍護(hù)相當(dāng)重要。

本文通過對北京地鐵常營車站基坑樁錨支護(hù)體系的設(shè)計及施工工藝進(jìn)行介紹，為以后類似施工提供工程借鑒。

1 工程概況

北京地鐵6號線常營站位于朝陽北路與雙橋東路十字路口之間，沿朝陽北路東西方向布置。為地下雙層三柱四跨混凝土結(jié)構(gòu)，站長為394 m，標(biāo)準(zhǔn)寬度為36.7 m。車站頂板埋深約3.8 m，底板埋深約18.6 m，端頭井段最大開挖深度約為20.7 m。車站基坑支護(hù)采用樁錨支護(hù)體系。

車站地質(zhì)情況主要如下:①1層粉土填土、①層雜填土、③層粉土層、③1層粉土層、④層粉質(zhì)粘土、④2層粉土層、④3層粉細(xì)沙、⑤1層中粗砂、⑤2層粉細(xì)砂、⑥層粉質(zhì)粘土、⑥1層粘土層、⑥2層粉土層、⑦2層粉細(xì)層。

擬建場地內(nèi)賦存4層地下水，基坑開挖影響范圍內(nèi)地下水類型分別為上層滯水(一)、潛水(二)。上層滯水(一)水頭標(biāo)高一般在8 m～9 m之間，潛水(二)水頭標(biāo)高一般在9 m～14 m之間，含水層分別為④3層粉細(xì)砂及⑤1層中粗砂和⑤2層粉細(xì)砂。

2 支護(hù)方案

常營站支護(hù)形式采取鉆孔灌注樁+錨索支護(hù)。圍護(hù)樁采用φ800@1200 mm鉆孔灌注樁。錨索設(shè)置為4道，第一道錨索為3樁2錨，桿體配筋為3根1860級1×17-15.2鋼絞線;第二、四道錨索為一樁一錨，桿體配筋4根1860級1×17-15.2鋼絞線;第三道一樁一錨，桿體配筋為5根1860級鋼絞線。端頭井局部擴(kuò)大部位采用樁錨支撐體系和陰角處加設(shè)鋼管支撐(φ609，t=16 mm)，樁間網(wǎng)噴C20混凝土。樁頂做鋼筋混凝土冠梁。冠梁頂設(shè)置240 mm磚砌擋土墻，墻后土回填壓實(見圖1，圖2)。

圖1 車站支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

圖2 車站支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖

由于存在地下水，在基坑四周開挖線以外設(shè)置環(huán)形降水井，要求將水位降至底板下500 mm。

3 樁錨聯(lián)合支護(hù)施工步驟

基坑土方開挖及支護(hù)工程是一項系統(tǒng)性很強(qiáng)的分部工程，且屬于危險性較大分部分項工程，施工之前需要根據(jù)其地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、基坑深度等實際條件，編制詳盡的涉及施工方案的選擇、環(huán)保、監(jiān)測、質(zhì)量、安全等專項安全施工方案，經(jīng)審批且專家論證通過后，方可施工。

地下工程中，水是涉及其安全性的重要一點，故本工程在開挖一周前已完成降水、排水措施的設(shè)計及布置，并開始預(yù)降水，保證后續(xù)工作順利進(jìn)行。

樁錨聯(lián)合支護(hù)施工工藝具體為:測放基坑上口邊線→布設(shè)降水管井并預(yù)降水→上部放坡開挖至護(hù)坡排樁樁頂標(biāo)高部位并做坡面土釘噴護(hù)→測放并施工基坑周邊支護(hù)樁→施工冠梁連接支護(hù)樁→結(jié)合降水分層開挖土方并施工預(yù)應(yīng)力錨索并做好基坑監(jiān)測→根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整施工進(jìn)度直至基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)完成→持續(xù)監(jiān)測、降水維持水位降深以滿足要求。支護(hù)體系施工的關(guān)鍵是要與土方開挖相結(jié)合，施工順序及工序銜接要恰當(dāng)，嚴(yán)禁土方開挖施工超挖現(xiàn)象發(fā)生。

本工程具體施工步驟如下:

1)降水井成井施工及預(yù)降水。

降水井采用反循環(huán)工藝成井，降水井的布置、井深、管徑、水管的選擇嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求。本工程中降水井采用無砂水泥管，外包兩層濾網(wǎng)，管徑400 mm，濾料選擇時應(yīng)重點關(guān)注其粒徑及含泥量。成井后應(yīng)及時洗井，保證單井出水量，對井深進(jìn)行測量保證符合設(shè)計要求。土方開挖之前需提前1周進(jìn)行預(yù)降水，保證土方開挖時，水位在開挖面以下，同時安排專人每天對水位進(jìn)行觀測，及時發(fā)現(xiàn)水位變化。

2)圍護(hù)樁和冠梁施工。

本工程采用鋼筋混凝土灌注樁作為圍護(hù)樁，圍護(hù)樁采用樁徑φ800，間距1200 mm沿基坑周邊布設(shè)，樁身強(qiáng)度C30。施工采用旋挖鉆機(jī)成孔，水下混凝土灌注，施工完成后對圍護(hù)樁樁身完整性進(jìn)行檢測，優(yōu)良率達(dá)100%。冠梁高800 mm，寬800 mm，混凝土強(qiáng)度等級與樁身強(qiáng)度相同。

3)錨索施工。

a.鉆孔:錨索鉆孔施工采用潛孔沖擊式鉆機(jī)。錨索鉆孔主要內(nèi)容有:設(shè)備就位、施工放線、鉆進(jìn)、檢測、注漿、掃孔和終孔驗收等。

b.錨索制作:預(yù)應(yīng)力錨索是用鋼絲纏繞組成的直徑15.2 mm鋼絞線，下料長度按孔深+鋼圍檁+鋼墊板+千斤頂工作長度+0.30 m，每股長度偏差控制在50 mm以內(nèi)，采用冷切割下料。在錨固段范圍內(nèi)對每孔三束以上的錨索每隔1.0 m設(shè)一個架線環(huán)或中支架，自由段鋼絞線外包塑料波紋管。在錨索端頭套上導(dǎo)向帽。

c.錨索安裝:錨索安裝前，需核對錨索編號與孔號是否一致，并用高壓風(fēng)清孔。安裝時在保持鉆機(jī)原有鉆孔角度不變的情況下，確保鉆桿放入錨索的角度與鉆孔角度保持一致，鉆桿鉆進(jìn)放送要均勻，以保證不相互交疊和防止張拉時受力不均勻。入孔就位后，應(yīng)檢查錨束是否扭曲、彎曲，并保證自由段波紋管不受損傷。

d.錨固注漿:錨索安設(shè)完畢，對錨孔及鋼絞線驗收合格后進(jìn)行注漿。注漿采用42.5號普通硅酸鹽水泥配制水泥漿，水灰比控制在0.4 ～0.45，注漿壓力控制在 0.6 MPa～0.8 MPa并穩(wěn)壓注漿5 min，拔出注漿管，注漿充盈依實際情況確定，大于理論計算量。施工包括水泥漿制備和注漿兩道關(guān)鍵工序。水泥漿制作時，漿體攪拌時間不小于2 min，制備好在儲漿桶中的漿體應(yīng)不停地攪拌，防止沉淀。利用鉆桿作為注漿管，注漿采用從孔底到孔中返漿式注漿，錨固段內(nèi)注漿一次連續(xù)完成。錨固段注漿必須按設(shè)計壓力控制進(jìn)行注漿，對自由段必須能夠保證錨孔周邊的巖體穩(wěn)定為前堤，防止過量注漿。

e.錨索的張拉:張拉錨索前需對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。錨索張拉采用整體分級張拉的程序，每級穩(wěn)定時間2 min～3 min;為了提高錨索各鋼絞線受力的均勻度，先采用預(yù)張拉設(shè)計張拉力的10%～20%，穩(wěn)定一定時間后，放張然后再進(jìn)行張拉。本工程各層錨索預(yù)應(yīng)力自上向下分別為210 kN，350 kN，500 kN，470 kN。

f.封孔注漿:經(jīng)過補(bǔ)償張拉后，立即進(jìn)行封孔注漿。注漿管從預(yù)留孔插入，直至管口進(jìn)到錨固段頂面約500 mm。孔中的空氣經(jīng)由設(shè)在定位止?jié){環(huán)處的排氣管排出。

4)土方開挖。

土方開挖應(yīng)分層分步開挖，不得超挖，嚴(yán)格按方案進(jìn)行施工。通常出現(xiàn)基坑險情如地面沉降過大、基坑水平位移過大等導(dǎo)致地面開裂甚至坍塌等事故，其主要原因往往是土方超挖，沒有與錨索施工協(xié)調(diào)配合進(jìn)行。另外還需注意挖方時不應(yīng)碰撞或損傷支護(hù)結(jié)構(gòu)和降水設(shè)施，坡頂2 m內(nèi)不應(yīng)堆置土方或其他機(jī)械材料等重物。

5)加強(qiáng)施工監(jiān)測。

基坑自土方開挖開始至主體結(jié)構(gòu)全部完工全過程中，需要對基坑進(jìn)行監(jiān)測，以確?；蛹爸苓吔ㄖ锏陌踩Ｖ饕O(jiān)測內(nèi)容如下:地下水位變化、地表沉降、樁頂位移、錨索錨固力變化、樁體測斜等。監(jiān)測數(shù)據(jù)需定時提交技術(shù)人員，以及時指導(dǎo)施工，確保工程安全。

4 結(jié)語

1)本工程在整個地鐵車站基坑樁錨支護(hù)及主體結(jié)構(gòu)施工過程中，通過合理的控制施工進(jìn)程，嚴(yán)格按照施工方案施工，經(jīng)變形觀測，基坑邊坡穩(wěn)定，基坑水平位移及垂直沉降實際累計變形量均未達(dá)預(yù)警值，未對周圍環(huán)境造成影響;

2)雖本工程周邊地表環(huán)境及地質(zhì)、水文環(huán)境情況較為復(fù)雜，處于交通中心地段，但通過樁錨支護(hù)方案的設(shè)計和有效的施工技術(shù)措施，合理安排施工，使得地鐵工程順利進(jìn)行，亦為以后同類基坑邊坡支護(hù)設(shè)計、施工積累了經(jīng)驗。

［1］常 江，張 君.北京地鐵義和莊站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及變形監(jiān)測［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，5(3):149-153.

［2］李 波.樁錨支護(hù)體系在北京地鐵車站深基坑中的應(yīng)用［J］.市政技術(shù)，2008，26(4):348-350.

［3］曹友杰，賈述望，肖光慶.鄭州鄭東新區(qū)某深基坑樁錨支護(hù)施工與監(jiān)測［J］.探礦工程，2012，39(1):53-56.