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摘要：介绍广州地铁六号线,黄沙车站1#出入口深基坑施工,采用排桩+钢管支撑体系基坑支护技术,施工操作性强,且钢管支撑系统可循环利用,有效控制了深基坑开挖过程中的围护结构变形位移,防止了由此引起基坑外地面沉降,保证了施工工期和安全,取得了巨大的经济效益。
关键词：明挖法；深基坑；排桩支护；施工技术
Abstract: this paper introduces the guangzhou metro line 6, yellow # 1 the station entrance and exit to the deep foundation pit construction, the row pile + steel pipe support system foundation pit supporting technology, construction of high maneuverability, and steel pipe support system can recycling, effective control of the deep foundation pit excavation in the process of palisade structure deformation displacement, prevent the cause the ground settlement of foundation pit, and to ensure the construction period and safety, and made great economic benefits.
Keywords: Ming WaFa; Deep foundation pit; Row pile support; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
黄沙站事故风道及1#通道工程为广州市轨道交通六号线黄沙站附属工程，拟采用明挖法进行施工。本工程位于广州市荔湾区，地面为交通繁忙的珠江隧道口、六二三路及密集的商业区、居民区，南侧有广州市内环路高架桥，地下穿行地铁1#线及人行隧道，地下管网错综复杂，地面交通流量很大，1#线黄沙站位于本基坑西侧，距本工程主体基坑40m，其围护结构底埋深约为20.3m。黄沙地下人行过街隧道与2#通道相连。地貌形态为珠江三角洲冲积平原地貌，地势低平，沿线地面标高基本介于7.00～8.30m。
由于1#通道基坑底部为软弱地层，为了防止附属结构的下沉，基坑土方开挖挖到距基底1.0m的距离时，对基坑底部进行加固，根据本工程的地质条件和施工条件，只好采取直壁式支护开挖施工方法。基坑围护结构采用Φ800mm混凝土灌注排桩和钢管支撑体系,桩顶设0.8m高冠梁将排桩连接成整体,钢支撑采用Φ400钢管,支撑水平间距3.0～4.5m,竖向设3道，排桩间及附属结构支护桩与主体结构连续墙的接缝处用高压旋喷桩加固，防止漏水。
2、施工技术
2.1 降水施工
基坑开挖前,需将坑内的地下水位降低并排除,使坑内土体在基坑开挖时,通过排水固结达到一定强度,提高坑内土体的水平抗力,减少基坑的变形量;增强基坑底部稳定性,减少坑底土体的隆起。本出入口结构范围地层地下水主要为:①上层滞水,位于地面下3～4 m,含水层为人工填土层和粉土层,透水性弱;②潜水,位于地面下8～9 m,含水层为粉质粘土层和粉土层,透水性一般;③承压水,位于地面下12 m以下,含水层为粘土层、粉砂、中粗砂和砂砾层,透水性强。基坑降水采用管井+渗井方式,降水早于基坑开挖前20天开始。降水过程中对临近建筑物和地下管线的安全进行观察监测,同时在坑外地面设回灌井,必要时应采取回灌措施,确保周边建筑物安全。
2.2 基坑围护施工
基坑四周设800 mm混凝土灌注排桩围护结构,桩间距1.0～1.2m,转角部位局部加强。围护桩采用旋挖钻机成孔,导管法水下浇注混凝土成桩。钻孔施工时,为减少对邻桩的干扰,保证成桩质量,采用隔三打一的办法施工(即每隔三根桩施工一根桩)。
冠梁将围护桩连接成整体排架,使全体围护桩形成共同受力体系,抵抗外部土体或围岩侧向荷载。围护桩施工完成后,立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理,围护桩主筋锚入冠梁,冠梁采用与围护桩同标号混凝土现场浇注,浇注时同时安装预埋钢板,满足下部钢支撑安装需要。土方开挖后围护桩间采用喷锚支护,防止桩间土体掉块。
2.3 基坑土方开挖施工
基坑土方开挖遵循“分段、分层、分块挖土,先中间后两边,随挖随撑,限时完成”的原则,利用土体在基坑开挖过程中位移的变化规律,对基坑开挖作动态管理,采用监控量测手段实行信息化施工,确保基坑变形量在设计允许之内。
水平开挖采用从一端先向另一端分段顺序开挖,竖向开挖采用由上到下顺序分层开挖。开挖时支撑和挖土紧密配合,随挖随撑。基坑沿纵向分段分层开挖,每层每段开挖长度不宜超过支撑的间距,第一层一般为7～8 m,在第二层及以下土层一般为4 m左右,每层开挖面标高以该层支撑的底面或设计基坑底标高为准,开挖完成及时安装钢支撑施加预应力。
为防止边坡失稳,施工前先清除基坑边堆土等荷载,同时在基坑四周做好防排水和管线保护措施。基坑开挖主要采用挖掘机进行,每一开挖区域分别配备长臂挖掘机和小型挖掘机。长臂挖掘机置于地面垂直开挖和装运土方,小型挖掘机主要用于底部、边角清理开挖和收集土方。
基坑开挖分层进行,从上到下、按层次序进行开挖,严禁掏底开挖。土方开挖分三层进行,每层均挖至钢支撑以下0.5 m位置,坡度和台阶满足挖掘机作业要求同时尽量缩短长度。
2.4 钢支撑施工
围护桩外加钢支撑构成基坑空间受力体系,来支撑基坑外巨大的土压力和诸多外加荷载,达到安全施工的目的。因此围护结构支撑的质量控制十分关键,支撑采用Φ400 mm钢管(一般均采用Φ400 mm、Φ600 mm和Φ800 mm钢管,管径视基坑宽度和支撑间距而定)。钢管支撑为轴心受力结构,支撑直接撑在冠梁或钢围檩(俗称“腰梁”),通过钢围檩直接承受排架桩传递的土体荷载或外力,以控制围护桩向基坑内部位移变形。支撑一端设置应力调节装置(俗称“活络头”),主要通过千斤顶施加预应力来调节支撑长度,用于控制支撑轴力。
钢支撑和钢围檩均采用工厂制作,现场安装时支撑必须直顺无弯曲,接头紧密牢固。围檩与围护桩墙必须密贴,若有间隙须用速凝细石混凝土填实;当有角撑时,围檩或围护桩墙的连接处除设专门的斜支座确保支撑轴心受力外,还应在围檩与围护桩墙间设置剪力传递的措施。
钢支撑安装后立即按设计值在支撑一头或二端施加第一次预应力,并检查接头拧紧螺栓。一般在第一次施加预应力后12 h内监测预应力损失及围护结构水平位移情况,并复加预应力至设计值。施加支撑预应力应注意以下事项。
(1)当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,立即在当天低温时复加预应力至设计值。
(2)当基坑变形的速率超过控制范围,接近警戒值,而支撑轴力未达到自身的规定值时,可增大支撑轴力来控制变形。
(3)当围护结构变形过大,采用被动区注浆控制围护结构位移时,应在注浆后1～2 h内对在注浆范围的支撑复加预应力至设计值,以减少围护结构外移所造成的应力损失。
(4)当支撑的轴力接近或超过设计值时,通过增设支撑来分解轴力,提高抗变形能力,阻止基坑变形进一步增大。
钢支撑拆除分层进行,当基坑内结构施做到钢支撑处时,并且此时的结构混凝土达到设计强度75%时,便可拆卸钢支撑。在钢支撑拆卸前先施加预应力将预加力端的钢楔卸去,放散支撑轴力,然后吊出钢支撑,拆除钢围檩。
3、施工监测
深基坑监测是信息化施工常用的一种方法,在确保深基坑开挖安全上起着十分重要的作用。监测的主要内容有支撑轴力、围护桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑周边管线的位移沉降、基坑周边构建物的位移沉降、基坑隆起、地下水位变化等。在基坑开挖施工中,发现监控数据接近或超过警戒值时,应立即分析原因,准确地找出施工过程中存在的问题,及时调整施工步骤,采取相应的对策,便能有效控制基坑变形,确保基坑安全。
4、施工注意事项
(1)施工降水不宜过快,降水过程中应加强周边建筑物、管线和地表沉降监测。土方开挖必须在水位监测指导下进行。
(2)施工过程中注意基坑周边用水管理,加强管线渗漏情况观测,切断基坑周边水源补给途径。若放线坑壁有渗漏情况,应查清原因,切忌盲目注浆堵漏。
(3)在施工中应严格控制基坑周边堆载,基坑周边2 m范围内严禁堆载,基坑周边1.4倍坑深范围应控制堆载。
(4)土方开挖必须与支撑架设同步施工,按设计要求分层开挖,严禁超挖和掏底开挖。开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定,不宜过长。当基坑挖至设计标高后,必须马上浇筑垫层混凝土,进一步减少基坑变形值。底板混凝土必須在5~7 d内完成,相应结构层施工及时跟上,以建立永久的受力平衡体系,从根本上控制住基坑变形。
(5)加强施工监测,掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护效果,以便随时调整设计参数及基坑施工方案,确保基坑安全可靠。
5、总结
由于受施工场地限制,该工程采用排桩支护具有较大优势,排桩刚度大能有效保证基坑和周边环境安全;排桩施工和土方开挖错开进行,能缩短基坑暴露时间,有效保证施工工期;钢支撑施工技术简单易行,且可以重复使用,比一般的支护结构节省费用,综合效益显著(同类型基坑常采用排桩+锚索支护方式或土钉支护方式,锚索和土钉均为一次性投入,无法重复利用)，成为基坑开挖支护中一种很有竞争力的技术手段，在未来的工程中必将得到更广泛的应用和发展。
作者简介：李富（1984－），男，水工建筑助理工程师，主要从事施工技术工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：明挖法；深基坑；排桩支护；施工技术
Abstract: this paper introduces the guangzhou metro line 6, yellow # 1 the station entrance and exit to the deep foundation pit construction, the row pile + steel pipe support system foundation pit supporting technology, construction of high maneuverability, and steel pipe support system can recycling, effective control of the deep foundation pit excavation in the process of palisade structure deformation displacement, prevent the cause the ground settlement of foundation pit, and to ensure the construction period and safety, and made great economic benefits.
Keywords: Ming WaFa; Deep foundation pit; Row pile support; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
黄沙站事故风道及1#通道工程为广州市轨道交通六号线黄沙站附属工程，拟采用明挖法进行施工。本工程位于广州市荔湾区，地面为交通繁忙的珠江隧道口、六二三路及密集的商业区、居民区，南侧有广州市内环路高架桥，地下穿行地铁1#线及人行隧道，地下管网错综复杂，地面交通流量很大，1#线黄沙站位于本基坑西侧，距本工程主体基坑40m，其围护结构底埋深约为20.3m。黄沙地下人行过街隧道与2#通道相连。地貌形态为珠江三角洲冲积平原地貌，地势低平，沿线地面标高基本介于7.00～8.30m。
由于1#通道基坑底部为软弱地层，为了防止附属结构的下沉，基坑土方开挖挖到距基底1.0m的距离时，对基坑底部进行加固，根据本工程的地质条件和施工条件，只好采取直壁式支护开挖施工方法。基坑围护结构采用Φ800mm混凝土灌注排桩和钢管支撑体系,桩顶设0.8m高冠梁将排桩连接成整体,钢支撑采用Φ400钢管,支撑水平间距3.0～4.5m,竖向设3道，排桩间及附属结构支护桩与主体结构连续墙的接缝处用高压旋喷桩加固，防止漏水。
2、施工技术
2.1 降水施工
基坑开挖前,需将坑内的地下水位降低并排除,使坑内土体在基坑开挖时,通过排水固结达到一定强度,提高坑内土体的水平抗力,减少基坑的变形量;增强基坑底部稳定性,减少坑底土体的隆起。本出入口结构范围地层地下水主要为:①上层滞水,位于地面下3～4 m,含水层为人工填土层和粉土层,透水性弱;②潜水,位于地面下8～9 m,含水层为粉质粘土层和粉土层,透水性一般;③承压水,位于地面下12 m以下,含水层为粘土层、粉砂、中粗砂和砂砾层,透水性强。基坑降水采用管井+渗井方式,降水早于基坑开挖前20天开始。降水过程中对临近建筑物和地下管线的安全进行观察监测,同时在坑外地面设回灌井,必要时应采取回灌措施,确保周边建筑物安全。
2.2 基坑围护施工
基坑四周设800 mm混凝土灌注排桩围护结构,桩间距1.0～1.2m,转角部位局部加强。围护桩采用旋挖钻机成孔,导管法水下浇注混凝土成桩。钻孔施工时,为减少对邻桩的干扰,保证成桩质量,采用隔三打一的办法施工(即每隔三根桩施工一根桩)。
冠梁将围护桩连接成整体排架,使全体围护桩形成共同受力体系,抵抗外部土体或围岩侧向荷载。围护桩施工完成后,立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理,围护桩主筋锚入冠梁,冠梁采用与围护桩同标号混凝土现场浇注,浇注时同时安装预埋钢板,满足下部钢支撑安装需要。土方开挖后围护桩间采用喷锚支护,防止桩间土体掉块。
2.3 基坑土方开挖施工
基坑土方开挖遵循“分段、分层、分块挖土,先中间后两边,随挖随撑,限时完成”的原则,利用土体在基坑开挖过程中位移的变化规律,对基坑开挖作动态管理,采用监控量测手段实行信息化施工,确保基坑变形量在设计允许之内。
水平开挖采用从一端先向另一端分段顺序开挖,竖向开挖采用由上到下顺序分层开挖。开挖时支撑和挖土紧密配合,随挖随撑。基坑沿纵向分段分层开挖,每层每段开挖长度不宜超过支撑的间距,第一层一般为7～8 m,在第二层及以下土层一般为4 m左右,每层开挖面标高以该层支撑的底面或设计基坑底标高为准,开挖完成及时安装钢支撑施加预应力。
为防止边坡失稳,施工前先清除基坑边堆土等荷载,同时在基坑四周做好防排水和管线保护措施。基坑开挖主要采用挖掘机进行,每一开挖区域分别配备长臂挖掘机和小型挖掘机。长臂挖掘机置于地面垂直开挖和装运土方,小型挖掘机主要用于底部、边角清理开挖和收集土方。
基坑开挖分层进行,从上到下、按层次序进行开挖,严禁掏底开挖。土方开挖分三层进行,每层均挖至钢支撑以下0.5 m位置,坡度和台阶满足挖掘机作业要求同时尽量缩短长度。
2.4 钢支撑施工
围护桩外加钢支撑构成基坑空间受力体系,来支撑基坑外巨大的土压力和诸多外加荷载,达到安全施工的目的。因此围护结构支撑的质量控制十分关键,支撑采用Φ400 mm钢管(一般均采用Φ400 mm、Φ600 mm和Φ800 mm钢管,管径视基坑宽度和支撑间距而定)。钢管支撑为轴心受力结构,支撑直接撑在冠梁或钢围檩(俗称“腰梁”),通过钢围檩直接承受排架桩传递的土体荷载或外力,以控制围护桩向基坑内部位移变形。支撑一端设置应力调节装置(俗称“活络头”),主要通过千斤顶施加预应力来调节支撑长度,用于控制支撑轴力。
钢支撑和钢围檩均采用工厂制作,现场安装时支撑必须直顺无弯曲,接头紧密牢固。围檩与围护桩墙必须密贴,若有间隙须用速凝细石混凝土填实;当有角撑时,围檩或围护桩墙的连接处除设专门的斜支座确保支撑轴心受力外,还应在围檩与围护桩墙间设置剪力传递的措施。
钢支撑安装后立即按设计值在支撑一头或二端施加第一次预应力,并检查接头拧紧螺栓。一般在第一次施加预应力后12 h内监测预应力损失及围护结构水平位移情况,并复加预应力至设计值。施加支撑预应力应注意以下事项。
(1)当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,立即在当天低温时复加预应力至设计值。
(2)当基坑变形的速率超过控制范围,接近警戒值,而支撑轴力未达到自身的规定值时,可增大支撑轴力来控制变形。
(3)当围护结构变形过大,采用被动区注浆控制围护结构位移时,应在注浆后1～2 h内对在注浆范围的支撑复加预应力至设计值,以减少围护结构外移所造成的应力损失。
(4)当支撑的轴力接近或超过设计值时,通过增设支撑来分解轴力,提高抗变形能力,阻止基坑变形进一步增大。
钢支撑拆除分层进行,当基坑内结构施做到钢支撑处时,并且此时的结构混凝土达到设计强度75%时,便可拆卸钢支撑。在钢支撑拆卸前先施加预应力将预加力端的钢楔卸去,放散支撑轴力,然后吊出钢支撑,拆除钢围檩。
3、施工监测
深基坑监测是信息化施工常用的一种方法,在确保深基坑开挖安全上起着十分重要的作用。监测的主要内容有支撑轴力、围护桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑周边管线的位移沉降、基坑周边构建物的位移沉降、基坑隆起、地下水位变化等。在基坑开挖施工中,发现监控数据接近或超过警戒值时,应立即分析原因,准确地找出施工过程中存在的问题,及时调整施工步骤,采取相应的对策,便能有效控制基坑变形,确保基坑安全。
4、施工注意事项
(1)施工降水不宜过快,降水过程中应加强周边建筑物、管线和地表沉降监测。土方开挖必须在水位监测指导下进行。
(2)施工过程中注意基坑周边用水管理,加强管线渗漏情况观测,切断基坑周边水源补给途径。若放线坑壁有渗漏情况,应查清原因,切忌盲目注浆堵漏。
(3)在施工中应严格控制基坑周边堆载,基坑周边2 m范围内严禁堆载,基坑周边1.4倍坑深范围应控制堆载。
(4)土方开挖必须与支撑架设同步施工,按设计要求分层开挖,严禁超挖和掏底开挖。开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定,不宜过长。当基坑挖至设计标高后,必须马上浇筑垫层混凝土,进一步减少基坑变形值。底板混凝土必須在5~7 d内完成,相应结构层施工及时跟上,以建立永久的受力平衡体系,从根本上控制住基坑变形。
(5)加强施工监测,掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护效果,以便随时调整设计参数及基坑施工方案,确保基坑安全可靠。
5、总结
由于受施工场地限制,该工程采用排桩支护具有较大优势,排桩刚度大能有效保证基坑和周边环境安全;排桩施工和土方开挖错开进行,能缩短基坑暴露时间,有效保证施工工期;钢支撑施工技术简单易行,且可以重复使用,比一般的支护结构节省费用,综合效益显著(同类型基坑常采用排桩+锚索支护方式或土钉支护方式,锚索和土钉均为一次性投入,无法重复利用)，成为基坑开挖支护中一种很有竞争力的技术手段，在未来的工程中必将得到更广泛的应用和发展。
作者简介：李富（1984－），男，水工建筑助理工程师，主要从事施工技术工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。