1、交通運(yùn)輸論文-M8線翔殷路車(chē)站大型端頭井施工技術(shù)【摘 要】 翔殷路地鐵站為地下一層單跨結(jié)構(gòu)，因受周?chē)h(huán)境條件影響，使北端頭井結(jié)構(gòu)尺寸特大(平面尺寸為65m×72.4m)，而施工工期緊，無(wú)法使用鋼筋混凝土支撐，只能采用609鋼支撐，這又給施工帶來(lái)很大難度。文章就北端頭井的施工作一介紹，供廣大施工技術(shù)人員參考?！娟P(guān)鍵詞】 基坑圍護(hù) 井點(diǎn)降水 注漿加固 支撐體系 四通接頭一、工程概況      上海市軌道交通M8線工程翔殷路站位于中原路和翔殷路十字交叉道路下，橫跨翔殷路呈南北走向，其北端位于中原路上，南端位于營(yíng)口路上。  

2、;    車(chē)站包括出入口、風(fēng)井及設(shè)備用房，全長(zhǎng)174.9m，寬1665m，主體結(jié)構(gòu)為地下一層單跨結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)凈高8.88m。      隧道掘進(jìn)采用了雙圓盾構(gòu)施工的新工藝，而且雙圓盾構(gòu)從南端頭井進(jìn)洞后將在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部穿過(guò)，直接到達(dá)北端頭井。車(chē)站總平面布置見(jiàn)圖1。      車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為600mm厚地下連續(xù)墻，開(kāi)挖深度達(dá)14.2m，設(shè)4道609鋼支撐；車(chē)站兩端風(fēng)井部分開(kāi)挖深度為10.8m，設(shè)3道609鋼支撐；主體結(jié)構(gòu)底板厚1.2m，側(cè)墻厚0.350.6m，頂板厚

3、0.81.2m。線路縱坡為由南向北0.2%的下坡，車(chē)站頂板覆土厚度為1.54.0m。基坑保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。      北端頭井特大(平面尺寸為65m×72.4m)是本工程的一大特點(diǎn)，為保證結(jié)構(gòu)施工安全及管線搬遷和道路翻交的需要，在北端頭井內(nèi)增設(shè)了型臨時(shí)封堵墻(墻1和墻2)，把北端頭井分成北一段(44.5m×37.5m)和北二段，從而方便了施工。二、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件      根據(jù)業(yè)主提供的翔殷路站的詳勘資料，場(chǎng)地屬長(zhǎng)江三角洲入?？跂|南前緣的濱海平原地貌類(lèi)型，微地貌屬吳淞江古河道沉積

4、層，主要由第四系上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)濱海河口相、濱海淺海相、河口沼澤相的粘性土及砂、粉性土組成，地層分布較穩(wěn)定。由于吳淞口左河道的切割，場(chǎng)地內(nèi)缺失層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，代之而分布的有厚度較大的3層砂質(zhì)粉土。各土層的埋藏分布及土層特征見(jiàn)表1。表1 地層特性表      基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)，主要為3層砂質(zhì)粉土，其結(jié)構(gòu)較松散，具較強(qiáng)滲透性，且易震動(dòng)液化，在地下水滲流作用下易產(chǎn)生流砂、管涌現(xiàn)象；場(chǎng)地潛水主要在3層土中，實(shí)測(cè)水位埋深0.60.8m(常年地下水位埋深可取0.5m)，潛水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。承壓水主要在層砂質(zhì)粉土中，實(shí)測(cè)承壓水位埋深2.6m，據(jù)DG

5、J08-11-1999規(guī)范計(jì)算，基底會(huì)產(chǎn)生突涌現(xiàn)象，需降承壓水。三、北端頭井施工技術(shù)1.地下連續(xù)墻施工      北端頭井地下墻共46幅，深度為2128m，槽段平面呈直線形、折線形、L形、T形和Z形等多種形狀，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C30，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S8。地下連續(xù)墻采用液壓抓斗挖槽機(jī)成槽施工工藝。(1)成槽難點(diǎn)      由于成槽需穿越3灰色砂質(zhì)粉土層，土層埋深為地面下4.214.3m，水平滲透系數(shù)為1.2×10-4cm/s，垂直滲透系數(shù)為2.6×10-4cm/s，流砂現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)

6、重，成槽過(guò)程中土體易坍塌、不穩(wěn)定。(2)解決措施井點(diǎn)降水      在連續(xù)墻成槽施工前一星期，先使用大口徑井點(diǎn)進(jìn)行預(yù)降水，將水位降至地面以下約8m，有效固結(jié)該區(qū)段內(nèi)的砂性土，從而增加槽壁的穩(wěn)定性。鉆孔直徑為600mm，井管直徑為273mm，井點(diǎn)管中心距地下墻邊2m，井點(diǎn)管水平間距約8m，轉(zhuǎn)角處適當(dāng)增加。井管外側(cè)空隙從孔底到地面下4m范圍回填粗砂，地面下4m至地面用粘土封堵。雙液注漿加固      在施工數(shù)幅地下墻后發(fā)現(xiàn)，直線形地下墻成槽質(zhì)量較好，而轉(zhuǎn)角幅地下墻混凝土充盈系數(shù)在1.21.4左右。經(jīng)

7、過(guò)反復(fù)研究討論后，決定對(duì)所有地下墻的陰角部位土層采取雙液注漿加固措施，加固深度為地面下7m，水灰比為11，注漿量為100L/m，孔位布置成梅花形。井點(diǎn)降水管和注漿孔位布置見(jiàn)圖2。      通過(guò)以上兩種施工措施后，地下墻混凝土充盈系數(shù)基本控制在1.051.10，從而使地下墻成槽質(zhì)量得到了很好的控制。 2.蓋挖順筑法施工     因翔殷路管線搬遷和交通道路翻交的需要，故在臨時(shí)封堵墻1南側(cè)的11m范圍采用蓋挖順筑法施工，即先施工頂板，然后在頂板上進(jìn)行管線搬遷和交通道路施工，再開(kāi)挖頂板下的土體。為此，蓋挖段頂板

8、下設(shè)計(jì)14根鉆孔樁，用以支撐頂板及地面交通荷載。(1)鉆孔灌注樁      鉆孔樁長(zhǎng)66m，分成上下兩節(jié)。下節(jié)為直徑1.2m、長(zhǎng)53m的鋼筋混凝土樁(至底板內(nèi))，上節(jié)采用609鋼管樁(從插入底板下3m至頂板)，鋼管內(nèi)澆注混凝土。(2)施工要求      由于鋼管樁是作為車(chē)站的永久立柱，因而對(duì)鋼管樁定位誤差和垂直度控制要求非常高，鉆孔樁定位誤差要求10mm，垂直度1/300；鋼管樁定位誤差10mm，垂直度1/600；單樁承載力設(shè)計(jì)值為7400kN；混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。鉆孔樁平面布置見(jiàn)圖3。(3)

9、實(shí)施措施      為保證鉆孔樁的垂直度，施工采用GPS-20型鉆機(jī)正循環(huán)鉆進(jìn)成孔。鉆孔66m深至設(shè)計(jì)標(biāo)高后放入鋼筋籠，鋼筋籠長(zhǎng)度為53m，然后開(kāi)始澆注混凝土，當(dāng)混凝土澆注至鋼筋籠下3m位置時(shí)，立刻插入609鋼管，控制好垂直度后，再在鋼管內(nèi)澆注混凝土直至管頂。      為保證鋼管樁垂直度控制在1/600內(nèi)，特在施工中改用浮球觀測(cè)法進(jìn)行控制，即先在鋼筋籠上找出中心點(diǎn)位置，然后在中心點(diǎn)上綁扎1根線繩，線繩的另一頭綁上球膽，線的長(zhǎng)度應(yīng)是系繩點(diǎn)至樁頂標(biāo)高之間的距離；將壁厚為5mm、高400mm的鋼護(hù)筒

10、固定在鋼筋籠頂部?jī)?nèi)壁鋼筋上，作為以后千斤頂?shù)闹吸c(diǎn)；在鋼管樁的底部預(yù)埋4只千斤頂，每只千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)桿用1根14的鋼筋固定并連接到地面，地面操作人員只需通過(guò)調(diào)節(jié)連接鋼筋就可以調(diào)節(jié)千斤頂?shù)念A(yù)加應(yīng)力，從而控制鋼管樁的垂直度。      蓋挖段基坑開(kāi)挖后，對(duì)鉆孔樁進(jìn)行了復(fù)測(cè)，其定位誤差和垂直度基本上都在設(shè)計(jì)要求的控制范圍內(nèi)。3.地基加固(1)雙液漿加固      為防止基坑開(kāi)挖過(guò)程中因地下連續(xù)墻產(chǎn)生過(guò)大的位移及土體回彈而影響附近地下管線和建筑物的使用安全，因而在基坑底采用抽條注漿加固土體，從而減小地下連

11、續(xù)墻的水平位移及基坑旁土體的沉降。加固深度為基坑面以下45m，加固后28d強(qiáng)度Ps1.0MPa。       由于地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處的鋼支撐集中軸力較大，故對(duì)其外側(cè)土體從基坑底至地面范圍進(jìn)行雙液注漿加固。(2)攪拌樁加固      車(chē)站主體結(jié)構(gòu)因盾構(gòu)過(guò)站需要，其底板標(biāo)高比出入口、風(fēng)井及設(shè)備用房等底板低3.2m，此部位土層為3砂質(zhì)粉土，土質(zhì)相當(dāng)差；而在北端頭井東側(cè)又有高層建筑，離基坑較近；加上北端頭井開(kāi)挖面積大、基坑暴露時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)很大。為保證在基坑開(kāi)挖階段周?chē)ㄖ锏陌踩涂拥椎姆€(wěn)定，故在主體結(jié)構(gòu)

12、與附屬結(jié)構(gòu)的底板高低錯(cuò)落處采用深層攪拌樁加固土體，加固寬度為3.2m，靠近高層建筑的基坑邊6m范圍內(nèi)采用深層攪拌樁加固，其中底板面至底板面下7.4m為強(qiáng)加固，水泥滲量為14%；底板面至地面范圍為弱加固，水泥滲量為7%。 攪拌樁28d強(qiáng)度指標(biāo)：開(kāi)挖面以下qu1.5MPa；開(kāi)挖面以上qu0.8MPa。(3)地下墻墻趾注漿加固地基加固平面布置見(jiàn)圖4。      為防止地下連續(xù)墻在基坑開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生過(guò)量沉降，須在地下墻達(dá)一定強(qiáng)度后對(duì)墻趾進(jìn)行加固。用地下墻施工時(shí)預(yù)埋的注漿管進(jìn)行注漿加固，注漿的漿液為粉煤灰、膨潤(rùn)土、水泥和水玻璃組成的雙液漿，注漿量為1.5m3

13、/m。4.井點(diǎn)降水      井點(diǎn)降水包括基坑內(nèi)潛水降水和承壓水降水兩種，因現(xiàn)場(chǎng)周?chē)ㄖ锖偷叵鹿芫€相當(dāng)多，在降水過(guò)程中，地下水位的下降會(huì)導(dǎo)致降水漏斗范圍內(nèi)地表沉降，因此降水范圍和程度需要合理控制。(1)基坑內(nèi)降潛水      通過(guò)降低基坑內(nèi)潛水，可以及時(shí)疏干開(kāi)挖范圍內(nèi)土層中的游離水，使土體得以壓縮固結(jié)，提高土體的水平抗力，防止開(kāi)挖面的土體隆起。      車(chē)站范圍內(nèi)已有攪拌樁加固和雙液注漿抽條加固，故布置降水井時(shí)應(yīng)考慮避開(kāi)地基加固位置，合理布置

14、井點(diǎn)，確保降水效果達(dá)到最好。本工程單井有效抽水面積取200m2(經(jīng)驗(yàn)值為160220m2)，井管直徑為273mm，鉆孔直徑為600mm，井管深達(dá)19m；為保證抽水效果，濾管分為2節(jié)，第1節(jié)長(zhǎng)8m，第2節(jié)長(zhǎng)4m，井管壁鉆有16個(gè)孔，孔徑為30mm。(2)降承壓水      場(chǎng)地內(nèi)承壓水主要來(lái)自層砂質(zhì)粉土中的地下水，層土頂埋深為29.631.4m，為第一承壓含水層。由于實(shí)測(cè)承壓水位在地面下2.6m，據(jù)DGJ08-11-1999規(guī)范計(jì)算，基底會(huì)產(chǎn)生突涌現(xiàn)象，若要保證基坑安全，承壓水水頭高度不得小于6m，因此在基坑內(nèi)布置了4口降水井，在基坑外布置了1口

15、觀測(cè)井。降水井直徑為273mm，鉆孔直徑為600mm，井管深達(dá)41m，水泵抽水能力為6m3/h，其中濾管布置在地面下-31-39m范圍。為避免地下水下降太快而影響地面沉降，北一段基坑開(kāi)挖至地面下8m時(shí)開(kāi)始抽承壓水，這樣既保證施工時(shí)基坑底板的穩(wěn)定，又避免了抽水時(shí)間過(guò)早而造成降水漏斗過(guò)大，導(dǎo)致地表大范圍沉降，影響周邊建筑物安全。在降低基坑內(nèi)承壓水頭的過(guò)程中，當(dāng)觀測(cè)井中的承壓水頭降至設(shè)計(jì)要求(地面下7m左右)時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整抽水量，防水因過(guò)分降水而引起地面沉降，待底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后可停止抽降承壓水，并做好封井準(zhǔn)備工作。地下潛水和承壓水降水井點(diǎn)布置及濾管構(gòu)造見(jiàn)圖5。5.北一段基坑開(kāi)挖與支撐(1)鋼

16、支撐四通接頭      北一段平面尺寸為44.5m×37.5m，中間開(kāi)挖深度為14.2m，兩側(cè)風(fēng)井及設(shè)備用房開(kāi)挖深度為11m。因受工期限制，無(wú)法采用鋼筋混凝土支撐，只能使用609鋼支撐。而在這樣大的基坑中，單根鋼支撐長(zhǎng)度將達(dá)到44.5m，因而很難保證鋼支撐的穩(wěn)定性，若基坑內(nèi)采用雙向支撐，這又使上下道支撐之間的凈高變得很小，給開(kāi)挖施工帶來(lái)困難。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家、設(shè)計(jì)院和公司總工多次討論后，決定采用鋼支撐雙榀，且雙向支撐均布在同一標(biāo)高，鋼支撐?quot;字"型，鋼支撐相互連接采用四通接頭(見(jiàn)圖6)。根據(jù)開(kāi)挖流程和安裝的便捷，南北方向鋼支

17、撐貫通連接，東西方向的鋼支撐與四通接頭、四通接頭相互之間連接均采用螺栓固定。鋼圍檁      為加強(qiáng)地下墻的整體穩(wěn)定性，在鋼支撐端部地下墻上設(shè)置雙榀H型鋼(規(guī)格700×400×40×30)作為鋼圍檁，鋼支撐撐在雙榀H型鋼上，這樣既可以使地下墻形成整體，又可以放大鋼支撐水平之間的間距，給挖土施工帶來(lái)很大方便。鋼支撐軸力設(shè)計(jì)      鋼支撐設(shè)計(jì)軸力第1道為582kN，第2道為2281kN，第3道為2630kN，第4道為2545kN。施工時(shí)，除第1道施加設(shè)計(jì)軸力的50%

18、外，其余均施加設(shè)計(jì)軸力的70%。支撐布置見(jiàn)圖7。圖7 鋼支撐布置圖(2)基坑開(kāi)挖      由于基坑內(nèi)支撐呈"字"布置，上下道鋼支撐間距約3m，因此，挖土施工時(shí)無(wú)法采用傳統(tǒng)的分段分層開(kāi)挖方式，而是采用中間向四周擴(kuò)散的盆式開(kāi)挖方式。支撐設(shè)置      基坑開(kāi)挖至第1道鋼支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高下1m，鑿平地下墻上凸出的混凝土，在四側(cè)拐角上按設(shè)計(jì)圖施工鋼筋混凝土角撐，在直撐段安裝雙榀70H型鋼。先設(shè)置好東西向鋼支撐，并在兩端同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，然后在支撐十字交叉位置放置好四通接頭，再把南北向支撐

19、與四通接頭用螺栓固定，并在兩端同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，最后在格構(gòu)柱之間用工字鋼支護(hù)鋼支撐。      依次施工第2道和第3道鋼支撐，當(dāng)?shù)?道鋼支撐安裝后，開(kāi)挖至風(fēng)井設(shè)計(jì)底板標(biāo)高(約-7.3m)，施工并澆注兩側(cè)風(fēng)井底板混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后再開(kāi)挖中間落深部位(高差約3.2m)土層，此時(shí)可采用分段分層開(kāi)挖方式，邊挖邊撐，鋼支撐撐在兩側(cè)已施工完成的混凝土底板上。注漿堵漏       開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)地下連續(xù)墻上有滲漏水的地方隨時(shí)進(jìn)行注漿堵漏，直至無(wú)滲漏水出現(xiàn)。復(fù)加支撐軸力  

20、    基坑施工過(guò)程中，支撐不可避免的會(huì)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。支撐軸力的損失與開(kāi)挖進(jìn)程、圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移、地面沉降變形、溫度變化、施工過(guò)程中的震動(dòng)等有關(guān)。支撐預(yù)應(yīng)力損失必然會(huì)引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移，所以，及時(shí)、有效地復(fù)加支撐軸力，對(duì)控制地下墻位移是一項(xiàng)非常關(guān)鍵而有效的措施。      施工中通過(guò)預(yù)放在鋼支撐端部的軸力計(jì)監(jiān)測(cè)鋼支撐軸力變化情況，當(dāng)軸力計(jì)顯示支撐軸力損失10%時(shí)，應(yīng)對(duì)支撐進(jìn)行軸力復(fù)加。6.北二段開(kāi)挖及支撐      北二段有一段頂板(約11m范圍)，由于管線搬遷和交通

21、組織需要，將采用蓋挖法施工，即先施工頂板，頂板完成后在其上鋪設(shè)管線和施工瀝青混凝土道路，然后再在頂板下挖土，施工底板和內(nèi)襯。      蓋挖段開(kāi)挖深度為5m，此深度土層為3灰色砂質(zhì)粉土，流砂現(xiàn)象特別嚴(yán)重，又緊鄰翔殷路，地面下有大量管線。而地下墻圍護(hù)只有東、西、北3側(cè)，為確保安全，在開(kāi)挖段南側(cè)打設(shè)1排40鋼板樁作圍護(hù)，鋼板樁長(zhǎng)12m，水平向設(shè)56H型鋼作為圍檁，用609鋼支撐撐住，但不加預(yù)應(yīng)力。      鋼板樁施工完成后，先開(kāi)挖至第1道鋼支撐標(biāo)高下1m，安裝雙向鋼支撐，然后開(kāi)挖至頂板設(shè)計(jì)底標(biāo)高下

22、，澆注200mm厚素混凝土，再施工頂板。待頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除支撐，進(jìn)行防水涂料施工，最后回填土、鋪設(shè)管線和施工瀝青混凝土道路。支撐布置見(jiàn)圖8。7.結(jié)構(gòu)施工      基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑底板素混凝土C30厚300mm，兼作底撐。北端頭井兩側(cè)風(fēng)井結(jié)構(gòu)底板比中間段盾構(gòu)過(guò)站結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高高出約3.1m，因此先施工兩側(cè)風(fēng)井結(jié)構(gòu)底板，然后再施工中間段盾構(gòu)過(guò)站結(jié)構(gòu)底板。      一方面由于管線搬遷、道路翻交，要求頂板施工盡快完成；另一方面為了減少?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)的后期變形，所以?xún)?nèi)襯墻采用了后澆法，即在頂板混凝土澆注并達(dá)到強(qiáng)度后，再施工內(nèi)襯墻。       為便于以后內(nèi)襯墻的混凝土澆筑，頂板和內(nèi)襯墻上部1m范圍內(nèi)的混凝土一起澆筑，內(nèi)襯墻下端作成45°的內(nèi)斜口(見(jiàn)圖9)，以方便以后混凝土澆注。四、施工監(jiān)測(cè)      為保證施工期間基坑開(kāi)挖的穩(wěn)定性及周邊道路、地