地铁基坑支护与施工的研究分析金瑜

地铁基坑支护与施工的研究分析金瑜

上海隧道工程有限公司上海200082

摘要:地铁车站土建施工工法大致分三类,即明挖法、暗挖发和盖挖法。其中明挖法以其施工便利性被广泛应用。明挖施工最重要的就是基坑的安全和稳定,在对于地铁的建设中,地铁基坑需要有支护与维护设施,同时在施工时候基坑土方开挖施工的要点,基坑工程环境,都是需要去关注的。

关键词:基坑支护与维护;基坑土方开挖施工;基坑工程环境

1引言

在地铁施工过程中,其所处的地理位置有着特殊性,尽管基坑支护只是临时性的辅助工程,但是对于地铁的施工,却起着十分重要的作用。对地铁施工项目中的基坑支护进行合理的设计,不但是施工项目的需要,同时也是对地铁周边建筑及设施的安全的一项重要防护措施。

2地铁结构基坑支护的设计要点

基坑支护自身具备完整的结构性,必须能够满足变形可控以及稳定性的要求,也就是行业规范内常说的极限状态下的防护需求。极限状态所指的是负荷能力的极限和正常使用的极限。负荷极限所指的是支护结构在受到强大外力时候发生的滑动、倾斜或者是损坏的现象,由此产生的大规模的失稳现象,在地铁结构的基坑支护设计中,一般都是严禁出现此类极限负荷状态。正常使用极限所指的是支护结构因为开挖土石所引起的土体变形过大,进而使得支护结构也发生变形的现象,这使得支护结构正常的使用功能受到了影响,可是结构并没有失稳。在设计的过程中,对基坑所属的安全等级进行精确的划分,通常可以分为三级。一级基坑安全支护对于位移的要求是:其周围的建筑物或者附属构筑物设施所需要保护的力度很大,因此基坑的变形一定要控制在最小的范围内;三级基坑安全支护对于位移的要求是:其周边没有需要的进行保护的建筑物或者是附属构筑物,因此对于位移量的限制较为宽松,其控制的标准也在基坑整体整体安全的范围内,并没有额外的要求;二级基坑安全支护的控制标准在一级和三级之间。在基坑位移量话控制的标准当中,水平最大位移是一项最为重要的指标,一般来讲,一级基坑基本都不超过30毫米,如果出现基坑深度较大的情况,水平最大位移必须控制在开挖深度的3‰以内,普通的基坑水平最大位移则不可以超出50毫米。通过相关的施工经验我们可以发现,当基坑水平的位移不足30毫米的时候,地表并不会出现裂纹,可是一旦基坑位移达到了40-50毫米,地表的裂纹便会非常明显的展现出来。一般来讲都会选择挡土桩或者是连续墙的支护形式,伴随着的位移都不大,而且具有良好的可控性,可以把水平位移控制在30毫米之内,而土钉型的支护方式对于地质条件的要求也非常高,如果不通过锚杆或者超前支护这些强化巩固措施,基坑水平位移基本上都会超过30毫米。

3基坑支护施工的要点

3.1基坑土方开挖施工

基坑土方开挖施工的要点是要具备深基坑工程的土方开挖施工组织,而这个组织中需要有建设要求、施工条件和施工管理等要求,要有施工进度计划,对施工现场的规划,对施工平面布置,物资供应以及成本控制等。基坑土方施工应重视基坑维护结构的质量,包括维护桩、支撑等;需要注重土方开挖养护龄期,这样可以保证强度和寿命;在基坑的四周禁止堆放一切材料;注重现场车辆和挖土机械的现场行走路线,防止对围护结构的影响和破坏;了解基坑开挖时候影响工程的薄弱环节,严格按照施工程序进行施工。基坑工程施工时候需要有相应的检测部门,这是一个非常重要的环节,对基坑工程维护体系以及稳定性有一个评价的依据,根据现场的实际情况进行实际指导和突发事件的应急处理。基坑检测需要保证在施工过程中维护体系的安全;预估基坑工程四周建筑物,道路的影响,确保施工能正常进行;通过检测得到的结果作为分析改进的依据。检测的内容包括对建筑物沉降、移位的监测、对建筑物倾斜的监测、对裂缝的监测。基坑监测需要对支撑轴力、墙体测斜、墙体外侧土压力、地表及周边管线及构筑物沉降测斜进行监测,而这些仪器及监测点需要采取一定的防护措施确保其安全稳定,不能因为施工而破坏,同时在整个基坑开挖过程中,随着工程的施工周期增长,检测的频率也增加,并对采集的数据进行分析,确定是因为自然因素的变化引起的还是因为施工过程造成的,以此来指导施工,确保基坑的安全稳定。

3.2基坑工程环境

基坑工程环境主要是通过以下几个方面表现出来:(1)维护结构的变形以及开挖时候出水降低水位引起的地面沉降、水平位移等,同时导致周围道路的破坏。(2)在支护和维护施工中,由于挤土桩而对四周产生的破坏。(3)基坑工程施工后对周围的交通、卫生、噪声的影响;(4)因为设计、勘探等因素造成维护、支护体系的破坏,最终施工不能完成。而对于这些基坑工程的环境影响,需要制定一些相应的对策,需要详细了解施工位置的建筑物、道路、交通等,制定一些特殊处理方案,计算出地下管线可以变形的允许值,对道路和周围地面沉降,水平位移做出预估,通过指导施工文件进行施工,避免恶意施工和破坏施工。

3.3设计支护桩应注意的问题

第一,支护桩应采用钻孔灌注桩,桩径要控制在80毫米,正常的基底标高处桩间距应控制在1.2米;第二,支护桩应分为两批进行施工,相邻的支护桩应挖一个跳一个,等到响林庄浇筑C30混凝土24小时以后,才可以开孔;第三,对桩顶标高、桩底标高、桩径、桩距进行严格控制,孔底沉渣不得大于100毫米;第四,在浇筑混凝土前要对钢筋的直径和数量进行认真复查;第五,配合基坑监测单位进行桩身应力盒的预埋。

3.4基坑支护与维护

地铁基坑工程涉及的方面非常广,包含维护结构、支护体系、土方开挖、止水、降水、地基加固、施工监测、环境保护等,在这些方面中需要的技术也有难点,例如对于土质的要求,在施工过程中土力学的强度、变形等,所以在基坑设计上需要满足结构的要求、材料强度的要求。基坑维护包括挡土、止水、降水等,而挡土又包含挡墙、支撑,挡墙的形式又有钻孔灌注桩挡墙、套管咬合桩挡墙、地下连续墙、SMW工法、旋喷桩帷幕墙、冻结法维护。SMW工法又叫劲性水泥土搅拌连续墙,它的结构就是将型钢或者其它芯材放入水泥土搅拌桩里边,这种方法效果非常好,它具有一定的承力和防渗功能,同时在施工场地上,需要的场地小,施工周期短,效率高,对周围的环境影响小,不会产生废弃泥浆。而且对于插入里边的钢材也不作特殊要求,还可以回收利用,例如H型钢、槽钢等,钢材的回收是通过在钢材的四周用泡沫围住,再注入水泥土,这样在围挡完成之后,可以将里边的钢材拔出来,SMW工法的桩体排布可以分为单排和双排水泥土搅拌桩。

4结束语

在地铁基坑方面,技术人员需要懂得土质工程、建筑力学、建筑结构、施工经验、施工条件等知识,同时在基坑结构上要具有安全可靠、经济性好、施工方便等特点,在施工前需要对周围环境进行详细调查,将影响施工的建筑物、地下结构、土质调查清楚,以免在施工中影响基坑的结构与施工。

参考文献:

[1]周勇,郭楠,朱彦鹏,杨斌.兰州地铁试验段深基坑支护设计与施工监测分析[J].兰州理工大学学报,2014,4004:110-114.

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[4]魏道江.邻近既有建筑的地铁深基坑支护方案优化与变形风险控制[D].西安建筑科技大学,2016.

[5]郭晓欢.北京某深大基坑工程紧邻既有地铁车站风险分析与控制研究[D].北京交通大学,2016.

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