随着经济的发展,城市化步伐的加快,地下空间开发规模越来越大,基坑的深度也越来越深。本文以天津市滨海新区于家堡站交通枢纽工程为例,其基坑开挖深度最深 29.5m,地下连续墙 61m。结合滨海地区特有海相上软下硬地层,针对 61m 超深地下连续墙施工进行详细的研究,总结一套上软下硬不良地质条件下超深地下连续墙施工法,对在天津滨海新区内施工地下连续墙提出参考意见,以便为今后同类工程施工提供有用的数据,这具有重要的工程价值和现实意义。
【关键词】地下连续墙;深层大型基坑;施工技术;研究
一、工程概况
于家堡站交通枢纽是集城际铁路、城市轨道交通、公交、出租和其他交通方式于一身的大型综合枢纽,座落于滨海新区的核心区,规划区域位于塘沽区海河北岸,于家堡半岛北端。滨海新区轨道交通网中的骨干线 2 号线,连接滨海新区和市区的市域快线
Z1 线、Z4 线,沟通滨海新区与天津、北京及环渤海京津冀地区其他城市的京津城际延伸线等四条轨道交通线聚集于此。工程总建筑面积约 17.93万平方米(不含由国铁项目承担的城际地下站房8万平方米,城际地下站房位于地下空间中部),为一座主体地下
二层(局部一层或三层)结构的地下空间,结构主体高度约16m。于家堡工程概况如图1所示。
(二)于家堡工程地质特征
于家堡工程区域范围内地层主要为第四系全新统人工填土层(人工堆积 Q4ml)、第Ⅰ陆相层(第四系全新统上组河床~河漫滩相沉积 Q43al)、第Ⅰ海相层(第四系全新统中组浅海相沉积 Q42m)、第Ⅱ陆相层(第四系全新统下组河床~河漫滩相沉积
Q41al)、第Ⅲ陆相层(第四系上更新统五组河床~河漫滩相沉积Q3eal)、第Ⅱ海相层(第四系上更新统四组滨海~潮汐带相沉积 Q3dmc)、第Ⅳ陆相层(第四系上更新统三组河床~河漫滩相沉积 Q3cal)、第Ⅲ海相层(第四系上更新统二组浅海~滨海相
沉积 Q3bm)、第Ⅴ陆相层(第四系上更新统一组河床~河漫滩相沉积 Q3aal)、第Ⅳ海相层(第四系中更新统上组滨海三角洲相沉积 Q23mc)。
(三)水文特征
场地表层地下水类型为第四系孔隙潜水。赋存于第Ⅱ陆相层与第Ⅴ陆相层之间的粉土、砂土层中的地下水具承压性,为浅层承压水。第Ⅴ陆相层以下的粉土、砂土层中的地下水与浅层地下水没有直接联系或联系很小,为深层承压水。
二、挖槽与施工平台施工技术
(一)挖槽设备选择
地下连续墙成槽设备的选型是成槽施工工艺中的一个关键环节,必须针对实际工程的地层特性、开挖深度、墙体厚度和强度、施工条件、机械设备特性、工期、造价等方面的要求进行总体分析,科学合理的进行比选。根据 Z1 线与 Z4 线的地质情况,开挖
槽段大部分为粘土、粉土、粉质粘土、粉砂、细砂,在地面下 30~60m 范围内主要为粉砂和细砂层,标贯值大。槽深为61m,墙体厚度分别为 Z1 线:1.2m,Z4 线:1.2m,混凝土强度等级为 C40P8。Z1 线拟采用三台 SG40A 型液压抓斗挖槽机,Z4 线拟采
用三台 SG40A 型液压抓斗挖槽机进行挖槽施工,并配以自卸汽车运至临时渣土堆场,经晾晒后再转运出场。
(二)施工平台
按照 SG40A 型液压抓斗挖槽机、300t 履带吊、YTR220 旋挖钻操作规程及安全信息规定,因主机重量较大,且在工作过程中可能会产生振动,要求地面必须具有较大的地基承载力(100kPa 以上),因此在挖槽机、履带吊、旋挖钻行走工作路段修筑混凝
土施工平台。因 300t 吊车在基坑中间运行,故基坑中间铺设 Φ14@200单层钢筋网片,采用标号 C30 混凝土,混凝土厚度为 30cm。施工平台混凝土直接倒入垫层面上,用人工找补均匀,采取一次摊铺,其松料厚度保持 2cm 以上。摊铺后迅即用 2.2KW 平板
振捣器均匀振捣混合料。
三、钢筋笼的制作与吊装施工技术
(一)钢筋笼的制作
钢筋笼施工之前,要在特殊的模具加工钢筋笼的桁架,以确保每一件桁架保持平直且高度一致,另外还要保证钢筋笼达到足够的厚度。桁架通过力学采用机械制作成一根直径一样的超长钢筋,又称“通长钢筋”,作为整个钢筋笼的主筋。在操作平台上先安放
钢筋笼下层横向分布的钢筋再放主筋,确定安装正确后再根据设计好的位置安放上一层的钢筋和桁架,每个钢筋笼的纵向安装五排的桁架,另外除了吊点外每隔5米设置一道加强横向稳固的桁架,处于对导管的考虑,在有导管处的桁架不安设腹杆。考虑到起吊
时的刚度和强度的要求,在钢筋笼的上下部加设Φ16剪力拉条,双列设置钢筋笼顶部横向钢筋,再在横向的桁架上增加斜筋。
(二)钢筋笼吊装技术
制作钢筋笼之前,应核实实际单元槽的宽度和成型的钢筋尺寸,毫无问题时才可以上平台操作。对于槽部闭合的,应提前再次测试槽部的宽度,根据钢筋笼宽度的实际进行调整。钢筋笼需要严格依照计划进行焊接,保证焊缝的长度和质量。钢筋的焊接质
量应达到设计的要求,吊攀、吊点要加强的地方必须是满焊,主筋处与水平筋处要以点焊的方式连接,钢筋笼周围和吊点上下1米的范围内必须达到全部点焊,其余的位置可以减少50%的点焊,但要严格控制焊接的质量。钢筋笼在制作完成后应通过三个层级的
检查,完全符合标准后才能进入卡槽。根据标准要求,导墙订面粗糙度为5毫米,在钢筋笼安放之前,再次检查导墙上四个支撑的高度,吊筋长度精确计算后确保误差在可承受范围之内。在放置钢筋笼到指定位置后,由于测量的地点和吊点的实际位置会出现偏
差,或是吊筋在安放过程中被拉长等原因,都会影响钢筋笼的标高。因此为了确保其标高准确,应马上使用水准仪测量钢筋笼顶部的标高,然后根据实际情况调整至设计好的高度。在吊放钢筋笼时不可强行入槽,同时注意禁止防反钢筋笼的基坑面与迎土面。
搁置点槽钢必须根据实测导墙标高焊接。对于异形钢筋笼的起吊,应合理布置吊点的设置,避免扰度的产生,并在过程中加强焊接质量的检查,避免遗漏焊点。当钢筋笼刚吊离平台后,应停止起吊,注意观察是否有异常现象发生,若有则可立即予以电焊加
固。
四、水下混凝土灌注施工技术
砼配合比,应按流态砼设计,设计强度为 C40,抗渗等级 P8,砼坍落度以20±2(单位为 cm)为宜。采用混凝土浇筑机架进行地下连续墙的混凝土浇筑,机架跨在导墙上沿轨道行驶。按规定安装砼导管,导管采用法兰盘连接式导管,导管连接处用橡胶垫
圈密封防水。在首次使用导管前,要先做地面的水密压力测试。导管的放置应确保砼和泥浆隔离管塞(橡胶球胆等)。底部应该和坑底为300-500毫米,另外导管口要接一个方形的漏斗。混凝土的填充量应预先经过测试。第一批混凝土的数量应满足第一埋置
深度的与导管底部填充物的需要。要在钢筋笼入坑四小时之内开始浇筑砼,在浇筑之前检查坑的深度,判断泥沙的厚度是否适宜,有无泄漏,计算需要浇筑的砼的体积。在开始浇筑砼之前,要先在导管中放一个水球(橡胶球等)起到隔水的作用,利于在浇筑
砼时排除管内的泥沙。浇筑砼采用砼车直接浇筑法,刚开始浇筑时要保证每根导管有6方砼的备用数量。在浇筑时要确保连续均匀,砼面的增长速度不小于2米/小时,导管埋置在2-6米左右的深度,在施工过程中在仔细观察,及时测量和记录砼面的标高和管道
的埋深,禁止把导管口提出砼面。同时通过观察和测量砼面的变化情况,推断预算是否会出现坍塌现象。若浇筑途中出现故障,则不得中断超过30分钟。在进行浇筑砼时,两根导管要与浇筑情况同步进行,维持砼面的稳定水平上升,砼表面的高度差不得超过
500毫米。以防止因砼面高差过大而产生夹层现象。在浇筑过程中,导管不能作横向运动,导管横向运动会把沉渣和泥浆混入混凝土内。
砼浇筑时严防砼从漏斗溢出流入槽内污染泥浆,否则会使泥浆质量恶化,反过来又会给砼的浇筑带来不良影响。在砼顶面存在一层浮浆层,需要凿去,因此砼浇筑面应高出设计标高 30~50cm。对砼浇筑过程作好详细记录。
五、小结
本文通过对上软下硬地层地下连续墙施工工法的研究,获得以下几点结论:
(1)试挖槽施工的成功是关键,针对不同的具体工程条件,根据试挖槽结果选择不同的施工方法及参数。
(2)由于地下连续墙较深,下部砂层开挖难度大,导致地下连续墙成槽时间过长,为缩短施工周期、防止槽壁坍塌,钢筋笼应一次性整体吊装,故需合理设计钢筋笼吊点并进行吊装前试吊。
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