深圳地鐵一期工程福民站南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
摘 要 介紹深圳地鐵一期工程福民站南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固方案的比選、參數(shù)的選取及計(jì)算分析,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 加固 計(jì)算
1 工程概況
深圳地鐵一期工程福民站位于深圳市金田路與福民路交叉路口處、金田路下,有南、北兩個(gè)風(fēng)道,其中南風(fēng)道臨近正在施工中的高層建筑福民佳園(帶兩層地下室) 基坑。南風(fēng)道與福民佳園基坑的平面位置關(guān)系如圖1 所示。處亦無場地另做基坑支護(hù),因此,福民佳園施工方提出利用已施工完成的南風(fēng)道東端地下墻作為其局部基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),其余部分采用<1200 人工挖孔樁加錨桿作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。這樣,導(dǎo)致福民站南風(fēng)道東側(cè)地下連續(xù)墻的受力模式完全改變,原基坑側(cè)變?yōu)橛羵?cè),需對(duì)南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)重新驗(yàn)算,并采取適當(dāng)?shù)拇胧?以確保基坑安全。
2 南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固方案
(1) 福民佳園施工方建議南風(fēng)道東側(cè)地下墻采用豎向2 道錨桿支撐,墻頂冠梁處設(shè)置1 道,以下4 m 左右設(shè)置1 道。本方案設(shè)計(jì)上不存在問題,關(guān)鍵是施工工序較復(fù)雜; 錨桿的存在對(duì)風(fēng)道基坑開挖影響較大;如采用可卸式錨桿,風(fēng)道基坑開挖前將錨桿拆除,不僅施工難度大,而且費(fèi)用亦較高,不經(jīng)濟(jì)。
(2)經(jīng)綜合考慮決定采用以下方案(圖1):南風(fēng)道東側(cè)地下墻頂冠梁適當(dāng)加大斷面尺寸(800 mm ×1 300 mm 1 —1 剖面),以增加平面內(nèi)剛度;施工地下墻
圖1 基坑平面(單位: mm)
福民佳園基坑開挖深度為8 m 左右,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用<1 200 人工挖孔樁加錨桿;福民站南風(fēng)道基坑開挖深度約16 m ,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm 厚地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐(鋼管撐)。
由于種種原因,福民站工期調(diào)整,福民佳園基坑開挖時(shí),南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)(地下墻) 已施工完成,但墻頂冠梁尚未施工;且受施工場地等因素的制約,南風(fēng)道無法與福民佳園基坑同時(shí)開挖。福民佳園與南風(fēng)道相臨加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性;45°方向加混凝土支撐1 (800 mm ×800 mm),同高程處加鋼支撐2 (<609 壁厚12 mm)。采取以上措施后,地下墻頂水平面內(nèi)形成了平面剛架體系,給風(fēng)道東側(cè)地下墻頂提供了剛度較大的水平約束。
3 計(jì)算模式
地下墻與冠梁、支撐組成空間結(jié)構(gòu),福民佳園基坑開挖面以下土體用土彈簧模擬; 因福民站主體施工降水影響,實(shí)測地下水位高程為1. 4 m , 土壓力采用朗金土壓力公式計(jì)算,粘性土層采用水土合算,砂性土層采用水土分算。計(jì)算程序采用SAP84 。南風(fēng)道處地質(zhì)狀況如圖2 所示。
圖2 地質(zhì)斷面
4 計(jì)算結(jié)果及分析
(1) 福民佳園基坑淺于福民站南風(fēng)道基坑,根據(jù)南風(fēng)道基坑的計(jì)算結(jié)果,當(dāng)基坑挖深只有8 m 時(shí),該處圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、抗傾覆、基坑抗隆起等均能滿足要求,不需再行驗(yàn)算。
(2) 根據(jù)SAP84 計(jì)算結(jié)果,地下墻體最大位移為10 mm ,基坑面最大墻身彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為470 kN ·m ,最大位移及彎矩位置均靠近福民佳園基坑底部。最大位移小于2.5 ‰h(h為基坑深度),滿足基坑環(huán)境保護(hù)要求; 按最大彎矩計(jì)算,已施工完成的地下墻該斷面處計(jì)算裂縫寬度<0.3 mm ,原配筋面積滿足要求,墻身不需做其他加固措施。
(3)福民佳園基坑底以下2 m 左右為淤泥層,地基容許承載力[fk] =40 kPa ,土質(zhì)較差,需驗(yàn)算地基承載力。福民佳園施工方擬采用高壓旋噴樁加固該層土體, 不僅費(fèi)用高,且增加了其基坑開挖的難度。根據(jù)SAP84 計(jì)算結(jié)果,淤泥層范圍內(nèi)最大土體位移δ =7.8 mm , 相應(yīng)位置處土彈簧剛度系數(shù)K=30 600 kPa ,故該處地下墻對(duì)土體的壓力P= K×δ =238.7 kPa ,地基所能提供的最大反力Pf =[fk]×A=240 kPa (土彈簧豎向間距1 m ,地下墻幅寬6 m),由上述計(jì)算可知P < Pf, 地基承載力滿足要求。淤泥層以下為礫砂及礫質(zhì)粘性土層,地基容許承載力較高,均能滿足要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,福民佳園坑底被動(dòng)區(qū)淤泥層土體能夠滿足受力要求,且因?yàn)榛娱_挖過程中采用坑內(nèi)降水,相當(dāng)于疏干加固了被動(dòng)區(qū)土體,在一定程度上提高了被動(dòng)區(qū)土體強(qiáng)度,故我方建議福民佳園施工方在基坑開挖過程中,加強(qiáng)對(duì)福民站南風(fēng)道地下墻的變形監(jiān)測,如有異常,在坑底跟蹤注漿,無采用旋噴樁加固的必要性,建議福民佳園施工方取消。
5 結(jié)語
在福民站南風(fēng)道地下墻頂冠梁及混凝土支撐1 施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,鋼支撐安裝完成后,福民佳園基坑按期開挖。基坑開挖到設(shè)計(jì)高程后,實(shí)測地下墻最大水平位移為12 mm , 變形速率亦在控制值范圍內(nèi); 被動(dòng)區(qū)土體未產(chǎn)生隆起現(xiàn)象,說明土體承載力滿足要求,故不必再進(jìn)行注漿加固。實(shí)測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果較吻合,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的意圖。南風(fēng)道先行施工的墻頂冠梁及支撐,可用作南風(fēng)道基坑開挖時(shí)的支撐,對(duì)南風(fēng)道圍護(hù)結(jié)構(gòu)來說,未增加額外工程量及費(fèi)用。通過采用本方案,不僅降低了工程風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,且節(jié)省了投資,為福民佳園的順利施工提供了便利條件。
