西安地铁凤栖原站深基坑开挖支护技术综述

来源:用户上传      作者:

　　摘要：西安地铁二号线TJSG-23标明挖地铁车站深基坑车站钻孔灌注桩加钢支撑支护施工技术、降水与排水施工技术、土方开挖施工技术、深基坑监测施工技术等。
　　关键词：明挖；地铁；车站；施工
　　1工程概况
　　西安市地铁2号线凤栖原站为地下三层明挖岛式站台车站，外包总长137.2m，标准段宽20.9米，标准段高19.66米。车站主体基坑开挖深度23.04～24.6m，为特级深基坑。
　　主体明挖结构的标准段围护结构分别采用Φ1000@1400和Φ1000@1350钻孔灌注桩，最小嵌固深度7.0m。基坑内共设4道钢支撑。
　　2车站深基坑开挖支护施工
　　2.1施工流程及安排
　　车站深基坑开挖支护按照施工顺序，首先施工钻孔灌注桩、冠梁及挡土墙，基坑开挖前进行基坑预降水，降水持续进行，开始分层分段开挖基坑、桩间喷射混凝土、架设钢支撑，基坑开挖过程中始终开展基坑监控量测，确保基坑开挖支护稳定。
　　3主要施工方法及施工工艺简介
　　3.1围护结构施工
　　3.1.1钻孔灌注桩加钢支撑支护施工技术
　　（1）钻孔灌注桩支护
　　开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列为间隔式，桩顶设置冠梁及挡土墙，优点是：施工方便、安全度好、费用低。缺点：止水性差。
　　（2）钢支撑支护
　　本工程钢支撑支护系统由预埋件、标准节、固定端、活络端、钢楔块和钢围檩及其连接件组成。
　　钢支撑采用直径φ609mm壁厚14―16mm钢管制作，钢围檩由两根普通热轧45b工字钢及厚度12mm和20mm的钢板加工制作。
　　基坑从上至下共设置4道钢支撑，第一道设置在桩顶冠梁上，第二、三、四道设置在钢围檩上。
　　钢支撑安装主要方法为：
　　①施工冠梁时在设计位置安装预埋钢板。（第二、三、四层安装在钢围檩上）
　　②根据现场测出的基坑宽度，组装钢支撑。
　　③吊车及龙门吊配合吊装钢支撑到设计位置。
　　④千斤顶预加轴力到设计值，加钢楔铁并楔紧。
　　⑤松开千斤顶，拆除吊装钢丝绳。
　　钢支撑及钢围檩拆除施工与架设施工流程互逆。
　　3.2地基与基础工程施工技术
　　3.2.1降水与排水施工技术
　　施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。
　　（1）明排水法
　　排水主要的作用是防止雨水及地表积水流入基坑内，在实际施工过程中，采取“截、疏、抽”的方法。
　　截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域；
　　疏：在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；
　　抽：在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。
　　（2）人工降低地下水位法
　　本车站场地内地下潜水位埋深位于13.90m～16.60m之间，车站主体结构基坑开挖深度23.04～24.6m，为了满足基坑干开挖施工及车站主体结构施工的要求，施工过程中必须采取降水措施。
　　降水施工的主要目的是：
　　①疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和施工人员在坑内施工作业。
　　②降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度。
　　③保证基坑的稳定，防止基坑突涌水。
　　根据本工程地下土层及西安地下水情况，选用坑外管井井点降水，沿基坑四周布设15cm直径通长PVC管，排除井点抽水的降水方案。
　　管井井点由滤水井管、吸水器和抽水机组成，根据降水面积、深度及渗透系数计算管井埋设深度为40m，间距11―15.6m，共布设20口井。井径φ750mm，管径460mm，井管采用无砂管。
　　3.2.2土方开挖施工技术
　　（1）基坑开挖总体原则
　　基坑开挖遵循“时空效应”理论，横向按照先中间后两侧，纵向采用“分段、分层、分块、限时、对称、均匀、平衡”的原则，要求开挖、支护、排水、监控量测、结构施工等相关工序紧密配合。
　　施工过程中遵循“分层、分段挖土，随挖随撑（支护），限时完成”的原则，严格控制基坑无支撑暴露时间在24小时之内，对基坑开挖实行动态管理，将监测结果及时反馈到施工现场，指导施工，运用信息化施工，把基坑变形量始终控制在合格指标之内。
　　（2）基坑开挖顺序及方法
　　基坑土方开挖分五层、自上而下、台阶式整体推进开挖，每层土方挖至钢支撑下0.8m，停止开挖、架设钢支撑，最后一层土方开挖至设计标高以上0.2～0.3m采用人工开挖至设计标高。开挖至基底标高验收合格后，及时施工接地网及垫层混凝土封闭基底。
　　3.3车站施工监控量测
　　凤栖原站基坑深度为22.2―24.5m，基坑变形控制等级为特级。基坑监控量测过程中，采用变形量和变形速率两个指标来控制监测，指导施工。
　　车站施工监控量测项目主要有：桩顶水平位移、土体侧向变形、桩体变形、支撑轴力、地下水位、建筑物沉降与位移、地面沉降、基坑底回弹、地下管线沉降与位移、桩体内力、孔隙水压力、围护结构侧向土压力。
　　（1）围护桩顶水平位移
　　桩顶位移监测采用全站仪放样出桩顶轴线控制点，控制点设在基坑降水、开挖影响范围外，按精密导线点要求埋设，观测采用全站仪，频率按设计要求。
　　（2）围护桩变形监测、土体变形监测
　　采用测斜仪对预埋在围护桩内的测斜管及基坑外侧土体内的测斜管进行测量，以确定围护桩及基坑周边土体变形情况。
　　（3）支撑内力监测
　　采用轴力计来监测支撑轴力的变化，轴力计安装在钢支撑一端。
　　（4）工程地下水位监测
　　利用水位管及水位计测量地下水位变化情况，以指导基坑开挖。
　　（5）建（构）筑物沉降、倾斜
　　利用精密水准仪和铟钢尺及全站仪观测基坑周围建筑物沉降及位移的变化情况。
　　（6）地表沉降监测
　　利用精密水准仪和铟钢尺观测基坑周围地表测点高程的变化情况。
　　（7）地下管线沉降及位移监测
　　利用精密水准仪和铟钢尺及全站仪对基坑内存在各类市政管道在施工期间进行观测，以保证管线安全。
　　（8）钻孔桩内力监测
　　钻孔桩内力监测采用钢筋计来监测钻孔桩混凝土内部的钢筋应力。
　　（9）土压力监测
　　利用预埋在围护桩内的土压力盒及频率接收仪测量围护桩后土体变形情况。
　　4结语
　　通过西安地铁凤栖原车站施工，总结了地铁车站明挖顺筑关键施工技术，同时也得出以下几点体会：
　　（1）基坑围护结构施工要确保垂直度及精确度，并防止侵入主体结构限界。
　　（2）基坑开挖支护是明挖车站施工成败的关键因素，施工前要编制详细的施工方案并通过专家论证，开挖过程中加强监测，确保基坑变形稳定。
　　参考文献：
　　[1]GB50299-1999，地下铁道工程施工及验收规范[S].
　　[2]GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].
　　[3]GB50307-1999，地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范[S].
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-5451456.htm