深基坑大长边单侧支护半逆做法施工技术

2023-05-16 16:20陈飞飞
科技资讯 2023年7期
关键词:深基坑

陈飞飞

摘要:以東台站站前广场及综合客运枢纽配套工程的深基坑支护结构为研究对象,对深基坑大长边支护单侧的设计、施工等方面进行了一定的探索和总结,并从支护结构顶部水平位移、支护结构顶部竖向位移、深层水平位移、周边建筑及周边地表竖向位移4个方面对支护结构的稳定性进行了模型计算和监控量测。结果表明:使用深基坑大长边单侧支护半逆作法施工技术可以有效地控制基坑支护结构及周边建筑物的竖向位移,可为类似的工程设计和施工提供参考。

关键词:深基坑 站前广场 单边支护 半逆作法

中图分类号:TU79      文献标识码:B

Construction Technology of the Semi-Reverse Method Applied on the Unilateral Support Structure of the Long Side of the Deep Foundation Pit

CHEN Feifei

(Beijing Municipal Third Construction Engineering Co., Ltd., Beijing, 100062 China)

Abstract: Taking the support structure of the deep foundation pit in the station square and the auxiliary project of the integrated passenger transportation hub  of Dongtai Station as the research object, this paper explores and summarizes the design and construction of the unilateral support structure of the long side of the deep foundation pit, and calculates and measures the stability of the support structure from four aspects: the horizontal displacement of the top of the support structure, the vertical displacement of the top of the support structure, the horizontal displacement of the deep layer, and the vertical displacement of surrounding buildings and surrounding surfaces. The results show that the construction technology of the semi-reverse method used in the unilateral support structure of the long side of the deep foundation pit can effectively control the vertical displacement of the support structure of the foundation pit and surrounding buildings, which can provide reference for similar engineering design and construction.

Key Words: Deep foundation pit; Station square; Unilateral Support structure; Semi-reverse method

2022年國务院印发的《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》[1]特别指出:要建设多层级一体化综合交通枢纽,优化综合交通枢纽城市功能,完善综合客运枢纽系统,加强与城市交通系统有效衔接,打造综合交通枢纽集群,提高集群内枢纽城市协同效率。毛洁[2]以济南西客站站前广场的深基坑为例,阐述了放坡和复合土钉墙结合支护形式经济性和可靠性。廖涛[3]以湘潭市火车站站前广场的深基坑为例,阐述了桩锚支护结构形式的可行性和合理性。高翔[4]以淮安东站站前广场的深基坑为例,阐述了地连墙和钢筋混凝土内支撑支护形式的安全性和合理性。李丹[5]等以长江五桥江南工作井超深基坑为例,阐述了地下连续墙结合内支撑的支护体系的安全性。蔡兴平[6]等以苏州工业园区某基坑为例,阐述了钻孔灌注桩结合内支撑的支护体系的安全性、经济性、适用性。许冠[7]等以某坑为研究对象,阐述了预应力管桩结合内支撑的支护体系的经济性和安全性。

目前,深基坑支护的结构施工大多都是先撑后挖的正做法施工,即使采用钻孔灌注桩加内支撑的支护结构,也是仅考虑了从最外侧出土,保留斜撑部位土方,待斜撑施工完成后,再挖除斜撑内侧三角区土方,从而忽略了斜撑支护结构在最内侧,必须先将斜撑支护一侧的土方挖除,然后由内向外的顺序进行土方开挖与底板施工作业的工况。因此笔者以东台站站前广场及综合客运枢纽配套工程的深基坑为例,阐述先进行最内侧支护结构的施工技术,并从支护结构顶部水平位移、支护结构顶部竖向位移、深层水平位移、周边建筑及周边地表竖向位移4个方面分析深基坑大长边单侧支护半逆作法的安全性和适用性。

1 工程概况

1.1基本工程概况

东台站站前广场及综合枢纽配套工程,位于盐城市东台市老火车站,站前广场地下室结构形式为钢筋混凝土框架结构,建筑面积9 841.91 ㎡,地下一层,基坑开挖深度7.1 m。

1.2基坑周边环境

站前广场基坑周边环境如下:基坑东侧为在建的高铁站站房。基坑南侧为在建北海路框涵,与本工程紧邻,钻孔桩排桩支护。基坑西侧为已建站前路,距离基坑下坎线边约25 m。基坑北侧为在建北海路框涵,与本工程紧邻,钻孔桩排桩支护。北海路框涵已经开始施工,基坑周边环境如图1所示。由于基坑靠近高铁既有铁路线,所以该项目对既有铁路线的变形控制非常重要。

由图可见基坑出土三面受限,仅有西侧可以作为出土口,且施工顺序必须是由东向西进行。

1.3 水文地质条件

根据岩土工程勘察报告,在本次勘察深度范围内的地基土为第四纪全新世—晚更新世沉积土层,主要由黏性土、粉性土及砂土组成,各土层间的强度、压缩变形差异性较大。

2 施工设计阶段

2.1 支护结构设计

东台站站前广场的开挖面积大,不具备对撑的施工条件,开挖深度深,但根据该工程实际情况来说,基坑西侧、南侧、北侧均有现状支护结构,东侧紧邻在施站房和既有铁路线,在基坑开挖时以及开挖完成后,东侧站房处于在施状态,因此支护结构要能保证站房的安全施工条件。紧邻在施站房东侧为既有高铁线路,高铁线路对变形的要求极为严格,所以控制既有铁路线的变形在安全范围以内是支护结构设计的重中之重。

借鉴相同施工环境下南侧框涵开挖后的土质较差,以及框涵既有支护结构的变形情况。在综合考虑了基坑的平面形状及尺寸、开挖深度、周边环境条件、主体结构形式,变形和位移控制等因素后,最终选定钻孔灌注桩支护+H型钢斜撑(间距9 m)的支护形式,H型钢底部支撑于基座桩冠梁之上,顶部支撑于围护桩冠梁之上,设计形式参考图2,止水措施采用止水帷幕。

H型钢斜撑采用半逆作法施工技术:即完成钻孔灌注桩和斜撑基座桩施工后,先挖除斜撑基座桩范围内冠梁标高以下部分土体,土体采用放坡开挖,然后在斜撑基座桩范围内施打钢板桩,钢板桩顶部用型钢对撑,挖除钢板桩内土方至基座灌注桩冠梁底标高,拔除斜撑部位的钢板桩,添加斜撑。从支护结构总体来说,施工顺序为先挖除土方,后支设斜撑,但是从局部来说,都是先做好支护结构再开挖土方,所以称为半逆作法。此施工技术适用于:基坑出土口三面受限,且施工顺序必须从基坑最内侧开始向外侧施工的情况。

2.2 设计施工图

2.3 计算方法

采用有限元分析软件Midas-GTS进行模拟计算,在Midas-GTS中采用单元的生死技术有效地模拟围岩土体的开挖。计算时岩土的塑性本构模型采用修正摩尔-库伦模型,该模型主要适用于在单调荷载作用下颗粒状材料,在岩土工程中应用广泛。材料参数主要包含粘聚力、内摩擦角、切线和割线模量以及卸载模量等,上述数据均参考项目地勘报告取值。

2.4 计算模型

有限元计算采用三维空间模型,土体、框架涵、采用实体单元模拟,防护桩采用桩单元模拟,冠梁和斜撑采用梁单元模拟。为了消除约束边界对计算结果的影响,计算模型范围是456 m×300 m×40 m。新建基坑工程临近既有铁路线路路基结构模型如图3所示。

2.5防护工况下既有铁路线的变形位移分析

因为既有铁路线的变形为本项目变形控制的重点,所以按照施工过程分别计算打桩施工时既有铁路线的竖向位移图4,斜撑基座桩范围内土方开挖时既有铁路线的竖向位移图5,添加支撑时既有铁路线的竖向位移图6,土方开挖完成时既有铁路线的竖向位移图7,4个施工阶段的竖向位移计算云图。

经过分析计算,各工况的竖向位移均未超过铁路部门要求的变形限值,计算结果满足变形控制的需要。

3 基坑支护后期效果检查

该工程在支护结构施工完成后,支护结构的水平位移、竖向位移、深层水平位移、周围地表及周边建筑物的竖向位移、内力监测值全周期无异常,支护效果良好,钻孔灌注桩深层位移累计位移最大值为1.3 mm,支护结构顶部水平位移最大变化量X方向最大2.5 mm,Y方向最大2.13 mm。支护结构顶部竖向位移最大变化量为6.2 mm。

4 结语

该工程在支护结构施工过程中,结合实际情况,通过实际分析围护结构施工的重點和难点,制定科学合理的施工工艺采用了二次复合支护以及中途换撑的施工工艺,完成了支护结构的施工,形成了“深基坑大长边单侧支护半逆做法施工技术”,通过一系列措施控制了基坑围护结构本身的变形位移和周边既有铁路线的变形位移,保证地下工程顺利施工。

该文以东台站站前广场及综合枢纽配套工程为载体,以实际施工流程为依据,阐述了内支撑的施工工艺,也为日后类似施工环境提供借鉴。

参考文献

[1] 国务院.“十四五”现代综合交通运输体系发展规划(国发〔2021〕27号)[EB/OL].(2022-01-18). https://xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/zhghs/202201/t20220119_3637245.html.

[2] 毛洁.济南西客站站前广场深基坑的设计和施工实践[J].西部探矿工程,2020,32(3):19-22.

[3] 廖滔.湘潭市火车站站前广场基坑桩锚支护设计探讨[J].建筑技术开发,2020,47(1):159-160.

[4] 高翔.高铁站房站前广场地下空间工程深基坑施工技术探讨[J].工程技术研究,2019,4(1):58-59.

[5] 李丹,武文清,杨涛,等.长江漫滩区逆作法施工超深基坑支护结构变形受力分析[J].施工技术,2021,50(7):18-20,25.

[6] 蔡兴平,邵永健.大面积深基坑支护结构选型与开挖模拟[J].苏州科技大学学报(工程技术版),2022,35(2):32-39.

[7] 许冠,曾婕,成怡冲,等.管桩结合双半圆支撑体系在基坑工程中的应用[J].岩土工程技术,2022,36(3):179-184.

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