談成都地鐵2號線東門大橋站深基坑錨固技術(shù)

劉 宇

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

成都地鐵2號線東門大橋站位于府河以東芷泉街的南半幅路面下。車站北側(cè)有已建的啟明公寓、四川省民政廳辦公大樓;南側(cè)為正在修建的天府時代廣場,其基坑為已挖開的深基坑,深約13 m。芷泉街地下管線密集,經(jīng)過前期管線遷改后,車站北側(cè)仍然有大量管線,均靠近基坑邊埋深2 m～5 m。本站范圍內(nèi)土層分布如下:①人工填土,層厚 2.0 m～6.8 m。②砂、卵石層,埋深5.4 m～6.5 m,層厚約為10.7 m。③基巖層,基巖埋深約為17.3 m,地質(zhì)勘察未揭穿,由全風化泥巖、強風化泥巖、中等風化泥巖組成。

1.2 設(shè)計概況

1.2.1 車站總體設(shè)計情況

車站總長134 m,為地下3層島式車站,采用明挖法施工。車站標準段寬25 m,基坑開挖深度20.345 m,東西兩端盾構(gòu)井開挖深度約22.3 m。

1.2.2 采用復合型圍護結(jié)構(gòu)的原因及設(shè)計情況

本站圍護結(jié)構(gòu)形式多樣:車站西端上部采用“放坡噴錨支護”,下部采用“圍護樁+鋼管內(nèi)支撐”;車站西端北側(cè)及標準段采用“放坡噴錨支護+圍護樁+預應力錨索+鋼管內(nèi)支撐”;東端盾構(gòu)井的北側(cè)采用“圍護樁+預應力錨索+鋼管內(nèi)支撐”;車站東側(cè)被作為基坑開挖期間出土的通道,所以上部采用全放坡,下部采用“圍護樁+鋼管內(nèi)支撐”(見圖1)。

2 本站圍護結(jié)構(gòu)施工控制要點

1)控制好鉆孔角度和鉆孔深度。具體施工方法:鉆機安放平臺要平整、堅實、不變形、不振動且不小于 8 m2,平臺的高度在錨孔以下0.5 m～1 m左右。施工時鉆機操作員首先通過羅盤測量的方法調(diào)整入射角度,然后測量組再通過全站儀,測量鉆桿三維坐標,計算其實際角度進行復核。角度誤差在1°以內(nèi)方為合格,然后開始鉆進。2)嚴格控制自由段長度。本站采用的方法為:在清除鋼絞線上的污物、銹斑后,采用在自由段涂抹防腐涂料和潤滑脂(黃油)后套PVC管并在兩頭用膠布密封的方法以保證自由段長度,如錨索安裝期間PVC管有破損要立即更換。3)控制好注漿質(zhì)量。影響注漿質(zhì)量的主要因素有兩個方面:a.成都地質(zhì)特點,地面以下6 m到泥巖基層共10 m左右范圍內(nèi)為砂卵石層,巖層滲透系數(shù)大且地下水位已降至10 m以下,漿體在一定的注漿壓力作用下,易流動,難以保證錨固段錨固體的密實度,處理方法為:采用漿液中摻減水劑或速凝劑及間歇式反復注漿的辦法,控制漿液向周邊流動,直至注漿壓力達到設(shè)計壓力為止;b.地鐵車站施工期間基坑需要降水,一般采用井管法降水,降水井距基坑邊緣5 m左右,因此在錨索注漿時,因降水井運行增加了井點周圍地下水的流動性,將大量漿體抽出,增加了注漿量的同時也影響了錨索錨固段質(zhì)量,處理方法為:在進行降水井點周圍錨索注漿時,暫停降水井運作,待注漿完成24 h后重開。4)要求鋼腰梁連接成一個有效的整體并保證平直度。鋼腰梁雖然不影響錨索的質(zhì)量,但其一方面防止樁體與錨索接觸點應力集中導致樁體局部壓碎的同時也在保持基坑整體穩(wěn)定及變形均勻方面起著重要的作用。它將基坑圍護樁連接成一個整體,使之變形均勻。因此鋼腰梁連接成一個有效的整體并保證平直度是控制基坑整體穩(wěn)定的一個重要環(huán)節(jié)。控制要點有兩個方面:a.鋼腰梁縱向連接上下槽鋼必須錯開30 cm以上滿焊連接,并焊接牛腿以保證腰梁連接牢固;b.在鋼腰梁連接前必須對鋼腰梁安裝區(qū)域拉線鑿平,局部有空隙區(qū)域必須用C30以上碎石混凝土填充,待強度達到后方可進行張拉作業(yè)。

3 基坑變形、穩(wěn)定性監(jiān)測結(jié)果及與一般圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)越性對比

3.1 基坑變形、穩(wěn)定性監(jiān)測結(jié)果

本基坑所定各項變形數(shù)據(jù)界限為:樁體位移及土體位移預警值為+20 mm,最大變形不超過+30 mm;鋼支撐及錨索軸力變化預警值為不超過設(shè)計軸力的2/3。監(jiān)測斷面中變形最大的一根樁向基坑內(nèi)側(cè)最大累計位移2 mm,向基坑外側(cè)最大位移8 mm;土體位移向基坑內(nèi)側(cè)最大累計位移4 mm,向基坑外側(cè)最大位移12mm;均在安全范圍內(nèi),未超過警戒值。鋼支撐、錨索軸力變化均在設(shè)計軸力的2/3范圍內(nèi)符合設(shè)計要求,基坑處于穩(wěn)定狀態(tài)。證明了采用此種復合圍護結(jié)構(gòu)形式能滿足深基坑安全穩(wěn)定的要求。

3.2 與一般圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)越性對比

1)工期方面。工期方面的優(yōu)越性主要體現(xiàn)于兩個方面:a.受周圍環(huán)境的干擾減少:本站基坑如全部采用鋼管內(nèi)支撐則需要等待車站南側(cè)的天府時代廣場提供支撐條件時才能進行下部土方開挖及支撐架設(shè),于2009年年底才具備地鐵車站基坑開挖支撐條件,工期受到嚴重影響。而采用錨索錨固的方式便可提前(于2009年7月)進入基坑開挖,不受干擾,保證了工期要求。b.施工過程中時間的節(jié)約:鋼管內(nèi)支撐是隨開挖隨支撐,也隨主體結(jié)構(gòu)的施作逐步拆除,因此采用鋼管內(nèi)支撐支護體系對主體結(jié)構(gòu)施工在用時上有一定影響,而采用錨索錨固,不用拆除,可節(jié)省主體結(jié)構(gòu)施工時間。2)安全方面。錨索錨固的安全優(yōu)越性遠比鋼管內(nèi)支撐優(yōu)越的多,主要體現(xiàn)在:a.基坑整體穩(wěn)定性方面。采用鋼管內(nèi)支撐,對基坑變形的控制有一定局限性,基坑局部向外側(cè)變形過大,易造成鋼支撐軸力減小,嚴重的會導致鋼支撐脫落;向基坑內(nèi)側(cè)變形過大,鋼支撐軸力增加再加之鋼支撐自重影響易造成鋼支撐撓度變形過大,支撐脫落;以上均易造成基坑失穩(wěn)。b.操作過程方面。鋼支撐安裝及拆除過程中,包含了高空作業(yè)、起重吊裝等安全隱患,采用錨索錨固則減少了在圍護結(jié)構(gòu)施工過程中的安全隱患,降低了安全事故發(fā)生的概率。3)業(yè)主投資成本方面。采用鋼管內(nèi)支撐,鋼管可倒換使用且可回收利用,錨索不可回收且成本較高,采用錨索錨固代替鋼管內(nèi)支撐增加了業(yè)主投資。

4 結(jié)語

地鐵明挖車站采用“土釘噴錨+混凝土灌注樁+預應力錨索+鋼管內(nèi)支撐”支護形式非常少見,成都地鐵2號線東門大橋車站深基坑的這種支護體系復雜多樣,非常典型。主體圍護結(jié)構(gòu)已施工完成,經(jīng)基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,基坑變形(樁體及土體位移)在安全范圍內(nèi),圍護結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。這個結(jié)果在驗證了這種復合式深基坑圍護結(jié)構(gòu)形式的可行性的同時也驗證了本施工方法的成功。不管是從設(shè)計方面,還是從施工方面來說,都對我們在復雜環(huán)境下選擇支護形式和組織施工具有很強的借鑒作用。

[1]程良奎,李象范.巖土錨固土釘噴射混凝土——原理、設(shè)計與應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008:12.

[2]GB 50086-2001,錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范[S].