高壓線下地鐵附屬基坑圍護方案比選

張加春

(蘇交科集團股份有限公司,江蘇 南京 210019)

隨著城市公共交通的迅猛發(fā)展,地鐵線網(wǎng)也越來越縱橫交錯,地鐵車站或者附屬結(jié)構(gòu)不可避免與已建架空高壓線在空間上形成交叉的情況。因此越來越多地鐵附屬結(jié)構(gòu)位于架空高壓線保護范圍內(nèi),附屬基坑圍護設計時,需選擇合適的方案,保證在不影響架空高壓線的情況下,安全施工。

1 工程概況

蘇州某地鐵站1 號出入口位于220kv 高壓線正下方,出入口通道呈L 型,長度約65 米,通道寬度約7.4 米,基坑深度約11米,高壓線懸高約22 米,高壓線最外側(cè)兩條線間距10.5 米。

圖1 1 號出入口平面圖

2 工程地質(zhì)水文條件

2.1 工程地質(zhì)條件

場地巖土層的分布狀況、分析評價巖土層的強度、變形特征、對工程的影響見下。

①-2 雜填土層(全新統(tǒng)Q4)：土質(zhì)不均勻,欠固結(jié),中等～高壓縮性,工程特性差。本層主要分布于沿線市政道路部位,層厚2.00～5.60m。

①-3 素填土層(全新統(tǒng)Q4)：結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)不均勻,欠固結(jié),高壓縮性,工程特性差。本層主要分布于道路兩側(cè)空地及局部路基層以下部位。層厚1.40～5.80m。

③-1 粘土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)較均勻。中等壓縮性,工程性質(zhì)良好。本層場地遍布。層厚0.80～5.00m。

③-2 粉質(zhì)粘土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)尚均勻。中等壓縮性,工程特性一般。本層場地基本遍布,零星局部位置缺失,層厚0.80～4.20m。

③-3 粉土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)欠均勻。中等壓縮性,工程特性一般。本層場地遍布,層厚1.50～5.10m。

④-2 粉砂夾粉土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)欠均勻。中等壓縮性,工程性質(zhì)較好。本層場地遍布。層厚8.30～13.50m。

⑤-1 粉質(zhì)粘土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)較均勻。中等壓縮性,工程特性較差。本層局部位置缺失,層厚0.50～2.10m。

⑥-1 粘土層(上更新統(tǒng)Q3)：土質(zhì)較均勻。中等壓縮性,工程性質(zhì)良好。本層場地遍布,層厚2.50～5.60m。

2.2 水文條件

本工點地下水分為潛水、微承壓水及承壓水三類：

2.2.1 潛水：擬建場地淺層孔隙潛水賦存于表層填土層中,相應穩(wěn)定水位標高為1.52～1.78m。

2.2.2 微承壓水：場地內(nèi)的微承壓水貯存于(③-3)、(④-2)層土中。微承壓水穩(wěn)定水頭標高為1985 國家高程基準1.48m。

2.2.3 第Ⅰ承壓水：⑦-2 粉土夾粉砂層,⑥-2A 粉土層也有賦存,該層承壓水含水隔水層頂板為⑤-1、⑥-1、⑥-2 等層?？辈炱陂g,該承壓水穩(wěn)定水頭標高為1985 國家高程基準-1.06m。

表1 地鐵車站土體物理性質(zhì)

3 圍護方案比選

一般出入口基坑圍護采用型鋼水泥土擋墻(SMW 工法),該工法是利用攪拌設備,在地層中形成連續(xù)水泥土墻體,并在水泥土墻體中插入型鋼,形成剛度大、防滲性能好的勁性復合圍護結(jié)構(gòu)。

考慮到1 號出入口位于220kv 高壓線正下方,高壓線懸高約22m,除去6m 高度的保護范圍,施工高度為16m,常規(guī)的SMW 工法樁因機械高度至少30m,無法在高壓線下施工,擬采用多種圍護方案進行比選。

3.1 方案一：TRD+內(nèi)插型鋼

TRD 工法(Trench-Cutting Re-mixing Deep Wall Method,等厚度水泥土地下連續(xù)墻工法) 是把插入地基中的鏈鋸式刀具與主機進行連接,并橫向移動、切割及灌注水泥漿,使水泥漿在槽內(nèi)形成對流,從而混合、攪拌和固結(jié)在原來位置上的泥土的一種施工方法。該工法源于日本,21 世紀以來TRD 工法迅速在美國、西歐和東南亞世界各地得到廣泛應用,近年來國內(nèi)引進了TRD 工法技術及配套設備,并已在上海、杭州、蘇州、武漢等地應用。該工法可用作止水帷幕,也可插入型鋼以增加攪拌墻的剛度和強度作為基坑的圍護結(jié)構(gòu)。

1 號出入口采用 850 厚 TRD 止水帷幕, 內(nèi)插HN700x300x13x24 H 型鋼,型鋼間距1.2m,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,型鋼插入比約1:1,型鋼長度約23m,施工過程中采用分節(jié)吊裝進行焊接,焊接采用坡口等強焊接,焊縫等級不低于二級。TRD+內(nèi)插型鋼方案圍護結(jié)構(gòu)綜合造價約525 萬。

圖2 型鋼TRD 工法平面布置圖

3.2 方案二：鉆孔樁+旋噴樁止水

鉆孔樁+止水帷幕基坑支護形式應用比較廣泛,鉆孔樁樁體剛度較大,控制基坑變形好、施工工藝較簡單,同時對各種土層的適應性強、無擠土效應、承載力高。

1 號出入口采用φ800@950 鉆孔灌注樁+兩排半高壓旋噴樁止水帷幕,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,鉆孔樁插入比約0.85,鉆孔樁鋼筋籠采用分節(jié)吊裝,鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁施工機械高度不到10m,滿足高壓線下施工要求。鉆孔灌注樁+旋噴樁止水方案圍護結(jié)構(gòu)造價約990 萬。

圖3 鉆孔樁+旋噴樁止水平面布置圖

3.3 方案三：鉆孔樁+TRD 止水

鉆孔樁+止水帷幕基坑支護形式應用比較廣泛,鉆孔樁樁體剛度較大,控制基坑變形好、施工工藝較簡單,同時對各種土層的適應性強、無擠土效應、承載力高。

1 號出入口采用φ800@950 鉆孔灌注樁+600 厚TRD 止水帷幕,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,鉆孔樁插入比約0.85,鉆孔樁鋼筋籠采用分節(jié)吊裝,鉆孔灌注樁及TRD 施工機械高度不到10m,滿足高壓線下施工要求。鉆孔灌注樁+TRD 止水方案圍護結(jié)構(gòu)綜合造價約712 萬。

圖4 鉆孔樁+TRD 止水平面布置圖

4 不同方案優(yōu)缺點對比

方案一采用TRD+內(nèi)插型鋼,該方案優(yōu)點：TRD 工法施工機械凈高低,成墻連續(xù)、垂直度容易保證,防水性能好；兼有擋土與防滲功能,型鋼可回收,綜合造價低；缺點：基坑轉(zhuǎn)角會形成冷縫,需另外補充旋噴止水。

方案二采用鉆孔樁+旋噴樁止水,該方案優(yōu)點：鉆孔樁機械高度凈高低,樁體剛度大,布置靈活,旋噴樁止水施工方便；缺點：綜合造價高,旋噴樁止水效果難以保證。

方案三采用鉆孔樁+TRD 止水,該方案優(yōu)點：鉆孔樁剛度大,凈高低,布置靈活,TRD 成墻連續(xù)、垂直度容易保證,防水性能好；缺點：止水帷幕轉(zhuǎn)角處形成冷縫,需另外補充旋噴樁止水,綜合造價略高。

5 結(jié)論

通過以上三個方案綜合比較,可以看出TRD+內(nèi)插型鋼方案既能滿足高壓線下施工機械的凈高要求,又能保證圍護結(jié)構(gòu)的防水效果,同時綜合造價最經(jīng)濟,故設計推薦高壓線下附屬基坑圍護結(jié)構(gòu)采用TRD+內(nèi)插型鋼方案。通過對具體工程的方案比選,充分論證,為日后類似工程提供了現(xiàn)實意義。