高壓線下地鐵附屬基坑圍護方案比選

張加春

(蘇交科集團股份有限公司,江蘇 南京 210019)

隨著城市公共交通的迅猛發展,地鐵線網也越來越縱橫交錯,地鐵車站或者附屬結構不可避免與已建架空高壓線在空間上形成交叉的情況。因此越來越多地鐵附屬結構位于架空高壓線保護范圍內,附屬基坑圍護設計時,需選擇合適的方案,保證在不影響架空高壓線的情況下,安全施工。

1 工程概況

蘇州某地鐵站1 號出入口位于220kv 高壓線正下方,出入口通道呈L 型,長度約65 米,通道寬度約7.4 米,基坑深度約11米,高壓線懸高約22 米,高壓線最外側兩條線間距10.5 米。

圖1 1 號出入口平面圖

2 工程地質水文條件

2.1 工程地質條件

場地巖土層的分布狀況、分析評價巖土層的強度、變形特征、對工程的影響見下。

①-2 雜填土層(全新統Q4)：土質不均勻,欠固結,中等～高壓縮性,工程特性差。本層主要分布于沿線市政道路部位,層厚2.00～5.60m。

①-3 素填土層(全新統Q4)：結構松散,土質不均勻,欠固結,高壓縮性,工程特性差。本層主要分布于道路兩側空地及局部路基層以下部位。層厚1.40～5.80m。

③-1 粘土層(上更新統Q3)：土質較均勻。中等壓縮性,工程性質良好。本層場地遍布。層厚0.80～5.00m。

③-2 粉質粘土層(上更新統Q3)：土質尚均勻。中等壓縮性,工程特性一般。本層場地基本遍布,零星局部位置缺失,層厚0.80～4.20m。

③-3 粉土層(上更新統Q3)：土質欠均勻。中等壓縮性,工程特性一般。本層場地遍布,層厚1.50～5.10m。

④-2 粉砂夾粉土層(上更新統Q3)：土質欠均勻。中等壓縮性,工程性質較好。本層場地遍布。層厚8.30～13.50m。

⑤-1 粉質粘土層(上更新統Q3)：土質較均勻。中等壓縮性,工程特性較差。本層局部位置缺失,層厚0.50～2.10m。

⑥-1 粘土層(上更新統Q3)：土質較均勻。中等壓縮性,工程性質良好。本層場地遍布,層厚2.50～5.60m。

2.2 水文條件

本工點地下水分為潛水、微承壓水及承壓水三類：

2.2.1 潛水：擬建場地淺層孔隙潛水賦存于表層填土層中,相應穩定水位標高為1.52～1.78m。

2.2.2 微承壓水：場地內的微承壓水貯存于(③-3)、(④-2)層土中。微承壓水穩定水頭標高為1985 國家高程基準1.48m。

2.2.3 第Ⅰ承壓水：⑦-2 粉土夾粉砂層,⑥-2A 粉土層也有賦存,該層承壓水含水隔水層頂板為⑤-1、⑥-1、⑥-2 等層。勘察期間,該承壓水穩定水頭標高為1985 國家高程基準-1.06m。

表1 地鐵車站土體物理性質

3 圍護方案比選

一般出入口基坑圍護采用型鋼水泥土擋墻(SMW 工法),該工法是利用攪拌設備,在地層中形成連續水泥土墻體,并在水泥土墻體中插入型鋼,形成剛度大、防滲性能好的勁性復合圍護結構。

考慮到1 號出入口位于220kv 高壓線正下方,高壓線懸高約22m,除去6m 高度的保護范圍,施工高度為16m,常規的SMW 工法樁因機械高度至少30m,無法在高壓線下施工,擬采用多種圍護方案進行比選。

3.1 方案一：TRD+內插型鋼

TRD 工法(Trench-Cutting Re-mixing Deep Wall Method,等厚度水泥土地下連續墻工法) 是把插入地基中的鏈鋸式刀具與主機進行連接,并橫向移動、切割及灌注水泥漿,使水泥漿在槽內形成對流,從而混合、攪拌和固結在原來位置上的泥土的一種施工方法。該工法源于日本,21 世紀以來TRD 工法迅速在美國、西歐和東南亞世界各地得到廣泛應用,近年來國內引進了TRD 工法技術及配套設備,并已在上海、杭州、蘇州、武漢等地應用。該工法可用作止水帷幕,也可插入型鋼以增加攪拌墻的剛度和強度作為基坑的圍護結構。

1 號出入口采用 850 厚 TRD 止水帷幕, 內插HN700x300x13x24 H 型鋼,型鋼間距1.2m,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,型鋼插入比約1:1,型鋼長度約23m,施工過程中采用分節吊裝進行焊接,焊接采用坡口等強焊接,焊縫等級不低于二級。TRD+內插型鋼方案圍護結構綜合造價約525 萬。

圖2 型鋼TRD 工法平面布置圖

3.2 方案二：鉆孔樁+旋噴樁止水

鉆孔樁+止水帷幕基坑支護形式應用比較廣泛,鉆孔樁樁體剛度較大,控制基坑變形好、施工工藝較簡單,同時對各種土層的適應性強、無擠土效應、承載力高。

1 號出入口采用φ800@950 鉆孔灌注樁+兩排半高壓旋噴樁止水帷幕,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,鉆孔樁插入比約0.85,鉆孔樁鋼筋籠采用分節吊裝,鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁施工機械高度不到10m,滿足高壓線下施工要求。鉆孔灌注樁+旋噴樁止水方案圍護結構造價約990 萬。

圖3 鉆孔樁+旋噴樁止水平面布置圖

3.3 方案三：鉆孔樁+TRD 止水

鉆孔樁+止水帷幕基坑支護形式應用比較廣泛,鉆孔樁樁體剛度較大,控制基坑變形好、施工工藝較簡單,同時對各種土層的適應性強、無擠土效應、承載力高。

1 號出入口采用φ800@950 鉆孔灌注樁+600 厚TRD 止水帷幕,止水帷幕進入隔水層至少1.5m,鉆孔樁插入比約0.85,鉆孔樁鋼筋籠采用分節吊裝,鉆孔灌注樁及TRD 施工機械高度不到10m,滿足高壓線下施工要求。鉆孔灌注樁+TRD 止水方案圍護結構綜合造價約712 萬。

圖4 鉆孔樁+TRD 止水平面布置圖

4 不同方案優缺點對比

方案一采用TRD+內插型鋼,該方案優點：TRD 工法施工機械凈高低,成墻連續、垂直度容易保證,防水性能好；兼有擋土與防滲功能,型鋼可回收,綜合造價低；缺點：基坑轉角會形成冷縫,需另外補充旋噴止水。

方案二采用鉆孔樁+旋噴樁止水,該方案優點：鉆孔樁機械高度凈高低,樁體剛度大,布置靈活,旋噴樁止水施工方便；缺點：綜合造價高,旋噴樁止水效果難以保證。

方案三采用鉆孔樁+TRD 止水,該方案優點：鉆孔樁剛度大,凈高低,布置靈活,TRD 成墻連續、垂直度容易保證,防水性能好；缺點：止水帷幕轉角處形成冷縫,需另外補充旋噴樁止水,綜合造價略高。

5 結論

通過以上三個方案綜合比較,可以看出TRD+內插型鋼方案既能滿足高壓線下施工機械的凈高要求,又能保證圍護結構的防水效果,同時綜合造價最經濟,故設計推薦高壓線下附屬基坑圍護結構采用TRD+內插型鋼方案。通過對具體工程的方案比選,充分論證,為日后類似工程提供了現實意義。