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【摘 要】 随着当前城市发展进程的加快,交通压力成为制约城市的一项重要的因素,为了缓解城市的交通压力,大部分城市选择了地铁建设。一般情况下地铁需要穿越市中心,其周边有很多高大的建筑,为了减小地铁建筑施工中对周边建筑物的影响,地铁深基坑支护技術被广泛的采用。
【关键词】 地铁车站;深基坑施工;地质条件;支护方案
在地铁车站施工的过程中采用深基坑支护技术是经常采用的施工方法,本文以某工程为例,对地铁站的深基坑支护技术施工中采取的技术措施进行探讨分析,以供相关从业人员借鉴参考。
一、某工程概况
本文分析的地铁车站为地下双层岛式车站,车站总长259.6m(含渡线长度100m),车站宽度18.9m。地下一层为站厅层,地下二层为站台层,整个车站由车站主体、出入口及风道组
二、地质条件
该车站土程建设场地地基土属中软场地土,场地类别为Ⅲ类,土石等级和类别为I级松土。地层分布从上到下依次为:杂填土;砂质粉土;砂质粉土夹粉砂;砂质粉土;砂质粉土夹粉砂;淤泥质粉质薪土;粉质薪土;粉质薪土加薪质粉土;中细砂;圆砾加卵石。
基坑开挖深度约18m,在开挖深度范围内,除层杂填土外,其它土层为粉土,其特征为饱和振动易液化,极易坍塌变形,稳定性差,易产生流砂现象。基坑底部位于砂质粉土层中,且下卧高压缩性的淤泥质粉质黏土层,土程性能差,易产生坑底回弹隆起现象。基坑开挖范围内主要为第砂质粉土,该层土透水性好,易产生流砂、涌水。
三、地铁车站深基坑工程的现状和特点
地铁车站的建设是为了解决人口众多的城市交通拥挤和建筑面积较少的现状,因此,地铁车站施上现场一般比较拥挤狄小,不能占用大面积及使用大型的机械进行施上,这种情况下对技术施上要求较高。另一方面,地铁施上肯定在某}tL,建筑的下方,因此,需要综合考虑施上周边现有建筑物的特点,尤其对于浅基础的旧建筑,在不影响已有建筑的隋况下实现地铁的建设,将影响降到最低甚至降为零。所以,地铁车站深基坑技术的最终确定需要考虑当地的地质条件和周边环境,以及在施上过程中根据意外情况及时作出调整最重要的是,地铁车站的建设一般地形比较复杂,路程较氏,深度时刻变化,出现什么样的情况有时候很难预料,具有一定的不确定性,所以,必须多方面考虑可能会发生的情况,制定相应的应急措施及应急方案,不能简单地一概而论。
四、地铁车站深基坑施工中遇到的问题
4.1防护结构渗漏导致的水土流失
在地铁的深坑施上中,如果围护结构存在缺陷,封堵不良就会造成很大问题,比如维护结构背后土体沉降,严重的会造成防护能力丧失从而出现基坑倾覆,造成事故的发生。
4.2围护架构的施上质量不良造成的危险因素
施工质量差主要包括几个方面比如施上方法的不当造成的断桩、火渣、强度不够等,从而导致结构的水平刚度不够,容易造成事,这种事故的发生往往是非常严重的,因为这里的仃一步都显的非常重要,对整个结构的作用是不容忽视的。因此我们应该仔细排除这种情况的发生
4.3地铁车站的周边地表的塌陷严重
一般情况下正常的地铁施上都会造成或多或少的地表沉陷,但是如果地表沉陷过大就会对周围的道路,管线甚至建筑物造成危害,不仅使居民的安个受到威胁而且对上程的实施也造成了很大的威胁。因此我们应该综合考虑所有因素,尽量使危害降到最不。
五、基坑支护方案验算
5.1计算原则
围护构件根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别进行承载能力的计算和稳定、变形验算,不进行裂缝验算。土压力标准值采用朗肯理论公式分层计算。地下水位以上采用总应力法计算主、被动土压力;地下水位以下土层的土、水压力,对钻性土和粉土采用总应力法,对粉、细砂采用有效应力法。地面超载均按20Kg进行计算。
5.2计算分析
本车站采用天汉软件进行计算,根据车站结构形式、基坑深度和地质条件的不同,将车站分为六个计算断面,由计算可知,桩排结构设计参数:间距=1.3m,D=lm、设计桩长=21.6m、嵌人深度=5.5m满足桩长构造要求、桩身弯矩设计值:(正工况)=1097KN.m,(逆工况)=1355KN.m;撑锚力设计参数:支撑1轴向压力设计值:(正工况)=159KN.m,支撑2轴向压力设计值:(正工况)=811KN.m、(逆工况)=1075KN.m,支撑3轴向压力设计值:(正工况)=902KN.m;逆工况换撑设计参数:第1道换撑(深度=9.8m)轴向压力设计值=1050KN.m、第2道换撑轴向压力设计值=120KN.m。
六、基坑支护方案优化
该基坑工程量较大,不同的支护方案在工期、造价及施工便利性等方面差异很大,如何在满足基坑安全的前提下降低工程造价、提高经济性以及施工的方便性成为基坑支护方案选型的重要问题。原基坑支护方案为:(1)开挖较浅且环境条件允许的部位,采用一级放坡土钉墙,坡率1:1.5;(2)开挖较深的坑中坑部位,采用三、四级放坡+格构式锚索(杆)支护体系。排桩直径为1m,桩心距为1.8m,桩顶冠梁为1.2mx0.5m。格构式预应力锚索支护结构的格构梁间距为2.5mx2.5m;设置锚杆2排-3排压力型锚索,杆芯选用4x∮15.2mm型钢绞线。钢筋网双层双向∮16.0@200x200,混凝土强度为C30。从安全稳定方而看,此支护方案有一定的优越性,但从施工工艺、经济效益等方而看,却过于保守。
根据支护设计经验和土压力原位试验,将原基坑支护结构总体设计方案优化为开挖较浅且环境条件允许的部位,采用不同坡率的一级放坡土钉墙,坡率为1:1和1:0.5;对开挖较深的坑中坑部位,采用排桩加锚杆支护体系,排桩上部能放坡的尽量放;对于无放坡空间、环境条件较为紧张的部位,垂直开挖,并对桩锚支护结构进行合理优化。第一道锚杆设于桩顶(冠梁),与桩形成整体,使其传力路径更为明确,可有效控制基坑开挖过程中产生的变形。
具体支护桩桩径为0.8m,桩心距为2m,冠梁为0.8mx0.5m}混凝土强度为C35。设置1排—2排15m预应力锚杆,锚杆钢筋为1cp32;第一道锚杆设置在冠梁上,1桩1锚,第一道锚杆位于冠梁下,腰梁采用两根25a槽钢。混凝土而板钢筋网为∮6.5@250x250,混凝土强度为C20。相比原支护方案,该支护方案在满足安全性的同时,将基坑支护费用由原来的1.3亿元降为现在的0.75亿元,产生了巨大的经济效益。
为确保施工安全,在基坑开挖过程中进行了位移、沉降和内力回等项目监测,作为信息化施工的必要手段,客观反映了被观测实体所处的状态,为预测险情、优化方案提供依据。根据位移监测结果分析可知,基坑整个施工过程一般位移为10mm-20mm,仅P016点最大位移为29.12mm,未达到警戒值3cm;日前,基坑主体结构已基本完工,未出现异常。说明优化后的支护方案满足了安全、经济性要求。
七、结束语
在地铁车站施工的过程中,为了避免对周围建筑的影响,采用深基坑支护技术是一种普遍的施工方法。在施工的过程中我们要对相关的受力情况和地质情况进行分析,保证地铁施工的安全。
参考文献:
[1]黄雪峰,杨校辉,朱彦鹏,等.西宁地区常用基坑支护结构对比分析[J].岩土工程学报,2010
[2]陈秋南,周国华,张帆,等.湿陷性黄土地区地铁深基坑支护设计[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2011
【关键词】 地铁车站;深基坑施工;地质条件;支护方案
在地铁车站施工的过程中采用深基坑支护技术是经常采用的施工方法,本文以某工程为例,对地铁站的深基坑支护技术施工中采取的技术措施进行探讨分析,以供相关从业人员借鉴参考。
一、某工程概况
本文分析的地铁车站为地下双层岛式车站,车站总长259.6m(含渡线长度100m),车站宽度18.9m。地下一层为站厅层,地下二层为站台层,整个车站由车站主体、出入口及风道组
二、地质条件
该车站土程建设场地地基土属中软场地土,场地类别为Ⅲ类,土石等级和类别为I级松土。地层分布从上到下依次为:杂填土;砂质粉土;砂质粉土夹粉砂;砂质粉土;砂质粉土夹粉砂;淤泥质粉质薪土;粉质薪土;粉质薪土加薪质粉土;中细砂;圆砾加卵石。
基坑开挖深度约18m,在开挖深度范围内,除层杂填土外,其它土层为粉土,其特征为饱和振动易液化,极易坍塌变形,稳定性差,易产生流砂现象。基坑底部位于砂质粉土层中,且下卧高压缩性的淤泥质粉质黏土层,土程性能差,易产生坑底回弹隆起现象。基坑开挖范围内主要为第砂质粉土,该层土透水性好,易产生流砂、涌水。
三、地铁车站深基坑工程的现状和特点
地铁车站的建设是为了解决人口众多的城市交通拥挤和建筑面积较少的现状,因此,地铁车站施上现场一般比较拥挤狄小,不能占用大面积及使用大型的机械进行施上,这种情况下对技术施上要求较高。另一方面,地铁施上肯定在某}tL,建筑的下方,因此,需要综合考虑施上周边现有建筑物的特点,尤其对于浅基础的旧建筑,在不影响已有建筑的隋况下实现地铁的建设,将影响降到最低甚至降为零。所以,地铁车站深基坑技术的最终确定需要考虑当地的地质条件和周边环境,以及在施上过程中根据意外情况及时作出调整最重要的是,地铁车站的建设一般地形比较复杂,路程较氏,深度时刻变化,出现什么样的情况有时候很难预料,具有一定的不确定性,所以,必须多方面考虑可能会发生的情况,制定相应的应急措施及应急方案,不能简单地一概而论。
四、地铁车站深基坑施工中遇到的问题
4.1防护结构渗漏导致的水土流失
在地铁的深坑施上中,如果围护结构存在缺陷,封堵不良就会造成很大问题,比如维护结构背后土体沉降,严重的会造成防护能力丧失从而出现基坑倾覆,造成事故的发生。
4.2围护架构的施上质量不良造成的危险因素
施工质量差主要包括几个方面比如施上方法的不当造成的断桩、火渣、强度不够等,从而导致结构的水平刚度不够,容易造成事,这种事故的发生往往是非常严重的,因为这里的仃一步都显的非常重要,对整个结构的作用是不容忽视的。因此我们应该仔细排除这种情况的发生
4.3地铁车站的周边地表的塌陷严重
一般情况下正常的地铁施上都会造成或多或少的地表沉陷,但是如果地表沉陷过大就会对周围的道路,管线甚至建筑物造成危害,不仅使居民的安个受到威胁而且对上程的实施也造成了很大的威胁。因此我们应该综合考虑所有因素,尽量使危害降到最不。
五、基坑支护方案验算
5.1计算原则
围护构件根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别进行承载能力的计算和稳定、变形验算,不进行裂缝验算。土压力标准值采用朗肯理论公式分层计算。地下水位以上采用总应力法计算主、被动土压力;地下水位以下土层的土、水压力,对钻性土和粉土采用总应力法,对粉、细砂采用有效应力法。地面超载均按20Kg进行计算。
5.2计算分析
本车站采用天汉软件进行计算,根据车站结构形式、基坑深度和地质条件的不同,将车站分为六个计算断面,由计算可知,桩排结构设计参数:间距=1.3m,D=lm、设计桩长=21.6m、嵌人深度=5.5m满足桩长构造要求、桩身弯矩设计值:(正工况)=1097KN.m,(逆工况)=1355KN.m;撑锚力设计参数:支撑1轴向压力设计值:(正工况)=159KN.m,支撑2轴向压力设计值:(正工况)=811KN.m、(逆工况)=1075KN.m,支撑3轴向压力设计值:(正工况)=902KN.m;逆工况换撑设计参数:第1道换撑(深度=9.8m)轴向压力设计值=1050KN.m、第2道换撑轴向压力设计值=120KN.m。
六、基坑支护方案优化
该基坑工程量较大,不同的支护方案在工期、造价及施工便利性等方面差异很大,如何在满足基坑安全的前提下降低工程造价、提高经济性以及施工的方便性成为基坑支护方案选型的重要问题。原基坑支护方案为:(1)开挖较浅且环境条件允许的部位,采用一级放坡土钉墙,坡率1:1.5;(2)开挖较深的坑中坑部位,采用三、四级放坡+格构式锚索(杆)支护体系。排桩直径为1m,桩心距为1.8m,桩顶冠梁为1.2mx0.5m。格构式预应力锚索支护结构的格构梁间距为2.5mx2.5m;设置锚杆2排-3排压力型锚索,杆芯选用4x∮15.2mm型钢绞线。钢筋网双层双向∮16.0@200x200,混凝土强度为C30。从安全稳定方而看,此支护方案有一定的优越性,但从施工工艺、经济效益等方而看,却过于保守。
根据支护设计经验和土压力原位试验,将原基坑支护结构总体设计方案优化为开挖较浅且环境条件允许的部位,采用不同坡率的一级放坡土钉墙,坡率为1:1和1:0.5;对开挖较深的坑中坑部位,采用排桩加锚杆支护体系,排桩上部能放坡的尽量放;对于无放坡空间、环境条件较为紧张的部位,垂直开挖,并对桩锚支护结构进行合理优化。第一道锚杆设于桩顶(冠梁),与桩形成整体,使其传力路径更为明确,可有效控制基坑开挖过程中产生的变形。
具体支护桩桩径为0.8m,桩心距为2m,冠梁为0.8mx0.5m}混凝土强度为C35。设置1排—2排15m预应力锚杆,锚杆钢筋为1cp32;第一道锚杆设置在冠梁上,1桩1锚,第一道锚杆位于冠梁下,腰梁采用两根25a槽钢。混凝土而板钢筋网为∮6.5@250x250,混凝土强度为C20。相比原支护方案,该支护方案在满足安全性的同时,将基坑支护费用由原来的1.3亿元降为现在的0.75亿元,产生了巨大的经济效益。
为确保施工安全,在基坑开挖过程中进行了位移、沉降和内力回等项目监测,作为信息化施工的必要手段,客观反映了被观测实体所处的状态,为预测险情、优化方案提供依据。根据位移监测结果分析可知,基坑整个施工过程一般位移为10mm-20mm,仅P016点最大位移为29.12mm,未达到警戒值3cm;日前,基坑主体结构已基本完工,未出现异常。说明优化后的支护方案满足了安全、经济性要求。
七、结束语
在地铁车站施工的过程中,为了避免对周围建筑的影响,采用深基坑支护技术是一种普遍的施工方法。在施工的过程中我们要对相关的受力情况和地质情况进行分析,保证地铁施工的安全。
参考文献:
[1]黄雪峰,杨校辉,朱彦鹏,等.西宁地区常用基坑支护结构对比分析[J].岩土工程学报,2010
[2]陈秋南,周国华,张帆,等.湿陷性黄土地区地铁深基坑支护设计[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2011