錨索與補(bǔ)充樁支護(hù)在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

李 悅 陳 靖

（1.鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南省科學(xué)技術(shù)信息研究院，河南 鄭州 450000）

隨著城市地鐵的大量興建，深基坑開挖日益增多，各種深基坑支護(hù)技術(shù)日趨成熟。在挖方較深、鄰近有建（構(gòu)）筑物、地下管線、永久性道路等變形敏感的場(chǎng)地，部分圍護(hù)樁因場(chǎng)地受限不能施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)不能形成封閉，為了保證基坑開挖的安全，只能對(duì)基坑壁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)措施支護(hù)，及時(shí)抑制由開挖引起的內(nèi)應(yīng)力釋放，以穩(wěn)定坑壁。錨索+補(bǔ)充樁施工支護(hù)工藝就是其中一種可靠工法。

1 工程概況

5 號(hào)線全線為環(huán)線，起止于西站街站，線路全長約40.23km，設(shè)車站32 座，其中換乘站15 座；平均站間距約1.26km。

5 號(hào)線市政配套工程包含西站街站、西站街站-沙口路站部分區(qū)間AK0+341～AK1+200（與黃河路西延線隧道合建部分）、花園路站、紫荊山路站、隴海西路站共計(jì)4站1區(qū)間。

隴海西路站為5 號(hào)線市政配套工程第四座車站，車站布置在桐柏路與隴海西路交叉口處，沿桐柏路南北向呈一字型布置，為地下二層車站，車站上方為市政下穿隧道。該站在設(shè)計(jì)初期，充分聽取了規(guī)劃部門的意見，需協(xié)調(diào)好地鐵車站與該處的高架橋、市政下穿隧道在設(shè)計(jì)、施工期間的關(guān)系，避免重復(fù)開挖造成的工程浪費(fèi)，為工程實(shí)施創(chuàng)造良好的條件。經(jīng)過多方協(xié)調(diào)，最終確認(rèn)市政下穿隧道設(shè)計(jì)車站上方，兩者同期設(shè)計(jì)、分階段施工。車站有效站臺(tái)中心處軌面標(biāo)高為91.32m，埋深24.63m，車站頂板以上為市政下穿隧道，距地面約11.45m，車站高度為14.94m，底板底埋深為25.19m。地貌單元為黃河沖洪積平原，微地貌為風(fēng)積砂丘。

水文地質(zhì)：地層由上向下依次為雜填土層、粉土層、細(xì)砂層、粉質(zhì)黏土層及粉土層。地下水位在17.1m～26.0m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高在85.25m～96.11m，水位年變幅在2.0m左右。

圍護(hù)樁作為基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)回筑期間的支擋結(jié)構(gòu)，承受全部的土壓力及附加活載產(chǎn)生的側(cè)壓力，應(yīng)根據(jù)開挖工況和施工順序逐階段計(jì)算其內(nèi)力及變形，支護(hù)體系應(yīng)滿足整體穩(wěn)定、抗傾覆、抗隆起等要求。經(jīng)計(jì)算并結(jié)合工程類比情況，本站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)參數(shù)擬定如下：標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)樁采用Φ1200@1400鉆孔灌注樁，樁間設(shè)網(wǎng)噴層；支撐體系采用兩道砼支撐+四道16厚Φ609鋼管撐，局部加設(shè)一道鋼管撐。

2 施工難點(diǎn)

該站區(qū)地下有各種動(dòng)力、通訊、照明、燃?xì)狻⒆詠硭⑽鬯裙芫€，地表以下障礙物頗多。在車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中個(gè)別圍護(hù)樁受管線影響無法施工，需在車站土方開挖過程中采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)施工以確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及管線在土方開挖過程中的安全性。

3 方案比選

結(jié)合國內(nèi)地鐵車站施工的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮車站上方高架橋的高度限制，可采取的圍護(hù)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)措施有鋼筋混凝土逆做墻+土釘、錨索+補(bǔ)充樁施工工藝。

3.1 逆做墻施工

1955年哈爾濱地下人防工程中首次應(yīng)用了逆做法的施工工藝，隨后在20 世紀(jì)70～80年代對(duì)逆做法進(jìn)行了研究和探索。我國的臺(tái)灣地區(qū)和香港地區(qū)也有很多基坑工程嘗試采用了支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體工程相結(jié)合的方法［1］。

本地鐵車站圍護(hù)樁補(bǔ)強(qiáng)施工吸取相關(guān)工程施工經(jīng)驗(yàn)，制定逆做墻+土釘施工措施方案，具體措施如下（逆做墻處理側(cè)視圖見圖1，逆做墻鋼筋綁扎示意圖見圖2）：

圖1 逆做墻處理側(cè)視圖

圖2 逆做墻鋼筋綁扎示意圖

3.1.1 鑿樁。剝除兩側(cè)樁體表面雜土，使用風(fēng)鎬豎向每30cm 鑿除兩側(cè)樁體弧頂以內(nèi)7～9cm 位置及內(nèi)側(cè)混凝土保護(hù)層，露出樁體豎向主筋。

3.1.2 鋼筋綁扎。用C25 螺紋鋼制成“U 型”鋼筋作為擋墻受力主筋，與樁體豎向主筋采用單面搭接焊焊接，單面搭接焊焊縫長度不小于10d。

在擋墻主受力筋內(nèi)側(cè)豎向安裝C25 構(gòu)造筋，構(gòu)造筋和主受力筋之間采用點(diǎn)焊連接，連接點(diǎn)位不少于50%。

上下段豎向鋼筋采用直螺紋套筒連接，錨桿與水平受力主筋焊接牢固單面搭接焊焊縫長度不小于10d［2］。

3.1.3 預(yù)埋注漿管（導(dǎo)水管）。在本次澆筑土釘墻段預(yù)埋5根注漿管和1根導(dǎo)流管，注漿管采用φ50mm鋼管，分布情況如圖3所示，2根靠上，1根居中，2根靠下；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，中部注漿管位置有水從土體向外滲流，在該管旁邊增加1根導(dǎo)流管，導(dǎo)流管采用φ50mm白膠管；注漿管外露30cm，迎土測(cè)用棉絮封頭，以免澆筑砼時(shí)堵塞注漿管。逆做墻注漿管埋設(shè)圖見圖3。

圖3 逆做墻注漿管埋設(shè)圖

3.1.4 模板施工。在擋墻鋼筋外側(cè)安裝模板，模板位置大致位于兩側(cè)樁體弧頂之間，模板安裝后保證擋墻主筋保護(hù)層厚度5cm左右；立模時(shí)保證模板表面平整，錯(cuò)縫處采用雙面膠粘貼；澆注下層擋墻混凝土?xí)r，下層模板頂部預(yù)留下料口。逆做墻模板下料口示意見圖4。

圖4 逆做墻模板下料口示意圖

3.1.5 混凝土澆筑。混凝土采用商混C30 混凝土，氣泵泵送；考慮預(yù)留澆筑洞口較小無法采用常規(guī)混凝土振動(dòng)棒振搗，但應(yīng)在澆筑時(shí)插搗及振搗外側(cè)模板等方法使混凝土填充密實(shí)；澆筑時(shí)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，以免留下冷縫。

3.1.6 模板拆除。待混凝土終凝后達(dá)到1.2MPa 后方可拆除，然后進(jìn)行下一層土方開挖，開挖過程中注意保護(hù)已施工完成逆做墻墻體。

3.2 錨索+補(bǔ)充樁施工

圖5 錨索+補(bǔ)充樁施工圖

坑深度約26.0m，樁間距為1 400mm，因施工期間管線改遷滯后，未避開管線，圍護(hù)樁采取跳打的方式施工。現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需求及主管部門要求，在管線未改遷、遺留圍護(hù)樁未施工的情況下，進(jìn)行鋪蓋系統(tǒng)施工。為保證后期開挖安全需要，對(duì)目前存在問題進(jìn)行處理，制定方案如下：

①根據(jù)基坑支護(hù)計(jì)算，為滿足圍護(hù)樁彎矩和剪力滿足工程安全需要，在原未施工樁位外側(cè)補(bǔ)樁。因管線與已施工圍護(hù)樁的位置關(guān)系，管線基本居中，故需在管線兩側(cè)增補(bǔ)圍護(hù)樁。

②根據(jù)增補(bǔ)圍護(hù)樁的方案，需在樁凈間距超出1 000mm的樁間墻處設(shè)置錨索支護(hù)。

③根據(jù)樁間管線與已施工圍護(hù)樁的位置關(guān)系，采取補(bǔ)樁的方式來彌補(bǔ)缺樁問題。

④新增樁間網(wǎng)噴厚度調(diào)整為500mm，且樁凈間距超出1 000mm 時(shí)，需對(duì)樁間網(wǎng)噴墻采取附加錨索支護(hù)（錨索+補(bǔ)充樁施工見圖5）。

以上兩種圍護(hù)樁樁間補(bǔ)強(qiáng)措施均具有實(shí)際可操作性，各自都有其優(yōu)缺點(diǎn)。

4 方案選擇

4.1.1 與其他支護(hù)形式相比，錨桿支護(hù)+補(bǔ)充樁具有以下特點(diǎn)：①提供開闊的施工空間，極大地方便土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工。錨桿施工機(jī)械及設(shè)備的作業(yè)空間不大，適合各種地形及場(chǎng)地；②對(duì)巖土體的擾動(dòng)?。辉诘貙娱_挖后，能立即提供抗力，且可施加預(yù)應(yīng)力，控制變形發(fā)展；③錨桿的作用部位、方向、間距、密度和施工時(shí)間可以根據(jù)需要靈活調(diào)整；④用錨桿代替鋼或鋼筋混凝土支撐，可以節(jié)省大量鋼材，減少土方開挖量，改善施工條件，尤其對(duì)于面積很大、支撐布置困難的基坑；⑤錨桿的抗拔力可通過試驗(yàn)來確定，可保證設(shè)計(jì)有足夠的安全感。

4.1.2 逆做墻+土釘具有以下優(yōu)點(diǎn)：①施工過程中對(duì)周邊管線擾動(dòng)小，降低事故的發(fā)生概率；②墻體結(jié)構(gòu)與兩側(cè)圍護(hù)樁連接牢固，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)；③模筑混凝土施工表觀質(zhì)量好，為下一步施工提供良好的基面；④逆做墻施工所需機(jī)具設(shè)備與車站主體施工共用，利于施工作業(yè)的開展。

4.2 方案的選擇

考慮現(xiàn)場(chǎng)施工安全要求，土方開挖過程中暴露的樁間土體越少越安全，對(duì)基坑穩(wěn)定性越有利。錨桿+補(bǔ)充樁可將樁間土方外露量及外露時(shí)間降到最低，確保土方開挖過程中的基坑穩(wěn)定性。故現(xiàn)場(chǎng)采取該種措施進(jìn)行施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)施工。

5 結(jié)語

本地鐵車站現(xiàn)場(chǎng)施工采用錨桿+補(bǔ)充樁施工工藝后在基坑土方開挖過程中，車站周邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)顯示基坑數(shù)據(jù)正常，同時(shí)錨桿施工完成后可立即進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)，節(jié)約間隔時(shí)間。該種施工工藝在以后的地鐵施工過程中具有實(shí)用價(jià)值，能指導(dǎo)復(fù)雜管線情況下地鐵車站施工。

［1］劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］過鎮(zhèn)海.鋼筋混凝土原理與分析［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.