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談地鐵深基坑支護結構設計及施工技術

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談地鐵深基坑支護結構設計及施工技術

摘要:當前,城市軌道交通的運營已成為緩解地上交通壓力的重要途徑。在此背景下,地鐵工程建設規(guī)模也逐步擴大。對此,在實際工程項目中,為確保地鐵深基坑支護穩(wěn)定性需注重對支護結構的設計,施工單位必須根據(jù)施工要求來選擇相適應的支護施工技術。本文根據(jù)某地鐵工程深基坑的施工狀況,圍繞其支護結構展開設計,并總結其施工技術要點,最終取得了良好的施工效果。

關鍵詞:地鐵工程;深基坑支護;支護設計

前言

地鐵深基坑支護結構對車站整體穩(wěn)定性具有重要影響,因此,合理的設計方案以及科學的施工技術十分關鍵,是地鐵車站保持正常功能的重要前提。故而,施工單位需高度注重與地鐵深基坑有關的各項工作,并經(jīng)全方位分析后提出合適的設計方案,同時將其作為指導,輔以科學的支護施工技術,以最終提高施工安全性,創(chuàng)造高品質工程項目。

1工程概況

汽車東站的功能定位是2號線與4號線的換乘站,站址位于山東省青島市遼陽東路與深圳路交叉口,總長度204.8m。本車站施工選擇的是半明挖半暗挖相結合的方式,主要分兩部分,即北側明挖與南側暗挖,對應施工長度分別為117.71、87.09m。在結構方面,明挖段采取的是兩層兩跨框架結構,暗挖段施作拱頂曲墻,并輔以仰拱。

2地鐵深基坑支護結構設計分析

2.1前期的工程勘察分析

1)創(chuàng)造安全的深基坑施工環(huán)境是首要目標,經(jīng)前期勘察后掌握施工現(xiàn)場的整體情況,對地下水分布的分析,以此為基礎提出適應于深基坑支護結構的可行設計方案,以便為后續(xù)施工提供引導,確保結構穩(wěn)定性,從源頭上消除安全隱患。2)勘察工作涵蓋的覆蓋面較廣。其中,巖土勘察是重點內(nèi)容,有助于掌握現(xiàn)場的巖土性質,為支護結構設計方案的制定提供指導。

2.2設計前的準備分析

1)根據(jù)地鐵深基坑支護結構的基本施工要求,收集與之相關的參考資料,并結合實際勘察結果來做好各項準備工作,以便給支護結構設計提供依據(jù)。2)分析與工程主體有關的勘察資料,如平面布置圖等,并以此為參考確定合適的支護類型,從而為地鐵深基坑提供可靠的支護。3)地鐵深基坑支護施工中應得到大量設施的支持。因此,施工單位需對其展開全方位的檢查,并將設計前的各項準備工作落實到位。

2.3深基坑支護結構設計要點分析

1)從深基坑施工的現(xiàn)場情況出發(fā),選擇合適的支護類型,此項工作是確保深基坑支護合理性的必要前提。2)根據(jù)支護技術應用狀況,如鋼板樁、鉆孔灌注樁等都是較為典型的支護結構,在設計時應結合實際情況合理選擇。3)由高水平的設計人員完成本次深基坑支護設計工作,并完善設計方案,以提高其可行性。

3初期支護

南側采取暗挖的方式,形成A-A斷面和B-B斷面,具體分布情況見圖1。1)A-A斷面支護工藝:①設置間距為0.75m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結構;③搭設雙層鋼筋網(wǎng)片,操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規(guī)格為長3.5mΦ25中空注漿錨桿,該結構置于拱墻范圍內(nèi),按1.2m×0.75m的間距依次布設;⑤每步開挖拱腳處采取支護措施,增設4根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼,置于導洞中部,此部分結構可發(fā)揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設計方案,完成臨時支撐的搭設作業(yè),于該處噴射C25混凝土。2)B-B斷面支護工藝:①設置間距為0.5m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結構;③搭設雙層鋼筋網(wǎng)片,操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規(guī)格為長3.5mΦ25中空注漿錨桿,該結構置于拱墻范圍內(nèi),按1.2m×0.5m的間距依次布設;⑤每步開挖拱腳處采取支護措施,增設2根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼,置于導洞中部,此部分結構可發(fā)揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設計方案,完成臨時支撐的搭設作業(yè),于該處噴射C25混凝土。

3.1格柵鋼架施工

在暗挖段施工中,所采取的支護方式是搭建格柵鋼架:①鋼筋主筋選擇的是Φ28mm螺紋鋼,由4根構成;②連接筋均使用的是Φ28mm鋼筋;③設置有橫撐與豎撐結構,所用構件均為I22a工字鋼。另外,要以設計要求為準,洞外搭建格柵鋼架(應重點考慮圍巖預留變形量),首先需完成第一榀拼裝,在各項指標都滿足要求后,進入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)。經(jīng)過初噴混凝土處理后(厚度4cm),即可搭設鋼架:①要求該結構與定位錨桿通過焊接的方式形成穩(wěn)定的整體;②格柵鋼架內(nèi)側增設縱向拉結筋Φ28@1000,并以相同的方法在外側設置;③所有鋼筋結構都采取的是單面搭接焊的方式[1]。

3.2錨桿、鋼筋網(wǎng)施工

1)中空注漿錨桿:①基于暗挖段的施工要求,在其拱部180°內(nèi)設置Φ25中空注漿錨桿,利用該構件形成支護結構,所用錨桿長3.5m,呈梅花形布置;②鉆孔并設置中空注漿錨桿,現(xiàn)場適配電動注漿機,在其支持下完成注漿作業(yè);③檢驗注漿壓力,若該值上升至設計終壓后不可隨即降壓,需維持該狀態(tài)達20min,觀察注漿狀況,要求錨桿孔的漿液足夠飽滿;④設置的錨桿應有部分超出孔口,目的在于完成止?jié){塞和墊板螺栓的設置。2)鋼筋網(wǎng)片施工:①本段選擇的是Φ8@200×200mm鋼筋網(wǎng),以格柵鋼架間距為基本依據(jù),在指定場地加工并形成網(wǎng)片,統(tǒng)一轉移至工作區(qū)域安裝;②結束初噴混凝土施工后,在設置鋼架時兼并完成鋼筋網(wǎng)的安裝。

3.3小導管施工

3.3.1超前小導管設計超前小導管選擇的是Φ42小導管,原材料為熱軋無縫鋼管,經(jīng)加工后制得滿足施工要求的導管,要求壁厚達3.5mm,長3.5m。在處理鋼管前端時,要將其設置為錐形,并通過焊接的方式在其尾部設Φ6.5鋼筋加箍筋;同時,根據(jù)壓漿要求,分別在管壁四周鉆孔,規(guī)格均為Φ6mm,布設方式為四排[2]。超前小導管要足夠穩(wěn)定,其端部應通過焊接手段設置在型鋼支撐上。拌制性能良好的注漿混合料,參數(shù)有:①注漿壓力0.5~1.0MPa;②水灰比1∶0.4~1∶0.6;③水泥標號為425;④本次注漿使用到水泥水玻璃漿液,通過對注漿效果的檢驗后及時調(diào)整。在施工設備上,要在YT-29型風鉆的支持下鉆孔,再使用雙液注漿機完成對各孔的注漿處理。

3.3.2小導管施工要點1)加強對注漿現(xiàn)場的檢驗,將各項信息記錄完整,如注漿時間、壓力等。2)注漿前做好準備工作,通過注入清水的方式檢驗排氣管道的狀況,明確其是否存在堵塞的情況。3)嚴格把控鋼管質量。4)設置超前小導管時,需要與支撐結構形成穩(wěn)定的連接關系。5)嚴格控制小導管縱向搭接長度。6)以設計要求為準,拌制性能良好的漿液。7)控制注漿壓力,檢驗注漿情況,要求漿液能夠有效地填充鋼管。8)注重鉆孔深度,要求比導管長度略大。

3.4噴射混凝土

1)施工方法:選擇的是C25混凝土,現(xiàn)場配備小型攪拌站,并根據(jù)施工用料需求生產(chǎn)混凝土,運輸車轉移到指定的下料區(qū)域。2)技術要點:①注重設備選型,混凝土噴射機的工作性能要足夠良好,如密封性優(yōu)良、輸送連續(xù)等;②精確稱量各類物料,將其誤差控制在許可范圍內(nèi),水泥±1%、砂石±2%;③深度清理受噴面,設置混凝土厚度標志,為正式施工提供參考;④嚴格控制噴射混凝土的質量,不可出現(xiàn)表面裂縫、滲漏水等問題;⑤噴層與圍巖要有效粘結,可通過錘擊法檢查,每10m進行一次斷面檢查,設置適量的檢查點,要求從拱頂中線起依次設置,彼此間距均控制為2m,檢查各點的噴射厚度情況,要求至少有60%的點在該指標上達到設計厚度要求,并檢驗厚度總平均值,其必須滿足“不小于設計厚度”的要求;⑥從拱、墻兩部分結構處以20m為間距依次取抗壓強度試件[3]。

4結束語

地鐵深基坑由于施工難度較大,在多方面擾動之下易發(fā)生安全事故。對此,需在該處設置支護結構,通過前期的勘察確定支護設計方案,選擇合適的施工技術將支護作業(yè)落實到位,在確保深基坑施工質量的基礎上,為其他環(huán)節(jié)的施工創(chuàng)造良好條件。在工程中,施工單位還要加強對深基坑的檢驗,以確保支護結構的有效性。

參考文獻:

[1]吳一超,王浩,馮文明.地鐵深基坑支護方案優(yōu)選決策研究[J].低碳世界,2019,9(10):221-222.

[2]李春睿.地鐵深基坑支護和土方開挖施工探析[J].中國高新科技,2019,3(11):76-77.

[3]張偉.對地鐵深基坑支護結構設計及支護施工技術的探討[J].工程建設與設計,2018,66(19):54-55,58.

作者:韓旭 單位:中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司