深圳地鐵一期工程福民站南風道圍護結構加固技術
摘 要 介紹深圳地鐵一期工程福民站南風道圍護結構加固方案的比選、參數的選取及計算分析,達到了設計要求。
關鍵詞 圍護結構 加固 計算
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、北兩個風道,其中南風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。南風道與福民佳園基坑的平面位置關系如圖1 所示。處亦無場地另做基坑支護,因此,福民佳園施工方提出利用已施工完成的南風道東端地下墻作為其局部基坑圍護結構,其余部分采用<1200 人工挖孔樁加錨桿作為圍護結構。這樣,導致福民站南風道東側地下連續墻的受力模式完全改變,原基坑側變為迎土側,需對南風道圍護結構重新驗算,并采取適當的措施,以確保基坑安全。
2 南風道圍護結構加固方案
(1) 福民佳園施工方建議南風道東側地下墻采用豎向2 道錨桿支撐,墻頂冠梁處設置1 道,以下4 m 左右設置1 道。本方案設計上不存在問題,關鍵是施工工序較復雜; 錨桿的存在對風道基坑開挖影響較大;如采用可卸式錨桿,風道基坑開挖前將錨桿拆除,不僅施工難度大,而且費用亦較高,不經濟。
(2)經綜合考慮決定采用以下方案(圖1):南風道東側地下墻頂冠梁適當加大斷面尺寸(800 mm ×1 300 mm 1 —1 剖面),以增加平面內剛度;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,圍護結構采用<1 200 人工挖孔樁加錨桿;福民站南風道基坑開挖深度約16 m ,圍護結構采用800 mm 厚地下連續墻加內支撐(鋼管撐)。
由于種種原因,福民站工期調整,福民佳園基坑開挖時,南風道圍護結構(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,南風道無法與福民佳園基坑同時開挖。福民佳園與南風道相臨加圍護結構的整體性;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,地下墻頂水平面內形成了平面剛架體系,給風道東側地下墻頂提供了剛度較大的水平約束。
3 計算模式
地下墻與冠梁、支撐組成空間結構,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,實測地下水位高程為1. 4 m , 土壓力采用朗金土壓力公式計算,粘性土層采用水土合算,砂性土層采用水土分算。計算程序采用SAP84 。南風道處地質狀況如圖2 所示。
圖2 地質斷面
4 計算結果及分析
(1) 福民佳園基坑淺于福民站南風道基坑,根據南風道基坑的計算結果,當基坑挖深只有8 m 時,該處圍護結構的整體穩定性、抗傾覆、基坑抗隆起等均能滿足要求,不需再行驗算。
(2) 根據SAP84 計算結果,地下墻體最大位移為10 mm ,基坑面最大墻身彎矩標準值為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),滿足基坑環境保護要求; 按最大彎矩計算,已施工完成的地下墻該斷面處計算裂縫寬度<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 ,土質較差,需驗算地基承載力。福民佳園施工方擬采用高壓旋噴樁加固該層土體, 不僅費用高,且增加了其基坑開挖的難度。根據SAP84 計算結果,淤泥層范圍內最大土體位移δ =7.8 mm , 相應位置處土彈簧剛度系數K=30 600 kPa ,故該處地下墻對土體的壓力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粘性土層,地基容許承載力較高,均能滿足要求。根據計算結果,福民佳園坑底被動區淤泥層土體能夠滿足受力要求,且因為基坑開挖過程中采用坑內降水,相當于疏干加固了被動區土體,在一定程度上提高了被動區土體強度,故我方建議福民佳園施工方在基坑開挖過程中,加強對福民站南風道地下墻的變形監測,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 結語
在福民站南風道地下墻頂冠梁及混凝土支撐1 施工完成并達到設計強度,鋼支撐安裝完成后,福民佳園基坑按期開挖。基坑開挖到設計高程后,實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; 被動區土體未產生隆起現象,說明土體承載力滿足要求,故不必再進行注漿加固。實測結果與計算結果較吻合,達到了設計要求,較好地實現了設計者的意圖。南風道先行施工的墻頂冠梁及支撐,可用作南風道基坑開挖時的支撐,對南風道圍護結構來說,未增加額外工程量及費用。通過采用本方案,不僅降低了工程風險和施工難度,且節省了投資,為福民佳園的順利施工提供了便利條件。
