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2010-09-27 17:04 來源于網(wǎng)絡(luò) 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
地下連續(xù)墻作為一種基坑圍護(hù)技術(shù),由于它具有剛度大、強(qiáng)度高、施工機(jī)械化程度高,勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點,正廣泛應(yīng)用于深基坑圍護(hù)之中。但是,由于地下連續(xù)墻施工工藝復(fù)雜,技術(shù)要求高、質(zhì)量要求嚴(yán),操作不當(dāng)便會產(chǎn)生塌孔、夾層、滲漏等問題。
現(xiàn)就蘇州軌道交通1號線人民路站地下連續(xù)墻施工過程中遇到的難點及采用的對策進(jìn)行了較為全面的闡述,并提出一些建議,為相關(guān)工程提供借鑒。
1 工程概述
1.1 工程概況
人民路站位于蘇州市人民路與干將路十字型交叉路口地下,為1號線和4號線間換乘車站,交叉口處地面為干將路下穿立交橋——樂橋。
本工程主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻厚度分600mm、800mm和l000mm三種,單幅寬約6m,標(biāo)準(zhǔn)段墻底高程為-33.380m、端頭井處為-36.380m,采用C30水下混凝土,抗?jié)B等級S8。
1.2 地質(zhì)條件
工程地處廣闊的沖積、湖積平原,為典型的水網(wǎng)化平原。場地東西兩頭地勢較高,地面高程為2.46~4.86m(黃海高程);中部立交橋——樂橋地勢較低,路面高程為0.50~1.73m(黃海高程)。場地范圍內(nèi)及附近地表水體為場地中部東西向的干將河,水面寬6.5~13.5m,水深2.9~3.2m,河水水面高程為1.69~1.73m,干將河兩岸為綠化帶。
1.2.1 工程地質(zhì)
根據(jù)地質(zhì)資料,地層層序自上而下依次為:①層雜填土和素填土,③1層粉質(zhì)粘土~粘土,③2層粉質(zhì)粘土,④1層粉土,④1a層粉質(zhì)粘土夾粉土,④2層粉土~粉砂,⑤層粉質(zhì)粘土,⑥1層粉質(zhì)粘土,⑥2層粉質(zhì)粘土,⑦層砂質(zhì)粘土(地下連續(xù)墻墻底位于該層),⑧層粉質(zhì)粘土,⑨層粉質(zhì)粘土,⑩層粉土。
1.2.2 水文地質(zhì)
根據(jù)埋藏特征,地下水分為潛水和承壓水(分三層)。
潛水:人工填土層為潛水含水層,③1層粉質(zhì)粘土和③2層粉質(zhì)粘土為隔水底板。潛水水位在地面以下0.7~2.1m,與干將河水位接近。
第一層微承壓水:由晚更新世沉積的④1層粉土、④1a層粉質(zhì)粘土(夾粉土)、④2層粉砂、粉土和⑤層粉質(zhì)粘土構(gòu)成含水層。該含水層的隔水頂板為③1層和③2層粉質(zhì)粘土,隔水底板為⑥1層和⑥2層粉質(zhì)粘土。該承壓水水頭高程為1.505~1.654m,較潛水水位較低,雨季時水頭可提高0.5m左右,水位較穩(wěn)定,補(bǔ)給來源主要為地表水和潛水的越流補(bǔ)給。
第二層承壓水:由⑦層粉土夾粉砂及⑧層淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土組成含水層。隔水頂板為⑥1層和⑥2層粉質(zhì)粘土,隔水底板為⑨層硬塑粉質(zhì)粘土和⑨層軟塑粉質(zhì)粘土央粉土。該含水層埋藏較深(層面埋深32.6~34.5m),厚度較大。該承壓水水頭埋深在地面下2.32m,高程0.160m,補(bǔ)給來源為相鄰含水層越流補(bǔ)給。
第三層承壓水:由⑩層粉土、粉砂組成含水層。隔水頂板為⑨層粉質(zhì)粘土,未揭露隔水底板。該層賦水性較好,透水性良好,但埋藏較深(層頂埋深62.0~66.8m)對工程施工無影響。
2 地下連續(xù)墻施工中的難點
2.1 地質(zhì)條件復(fù)雜,上部雜填土較厚且土質(zhì)松散、④2層粉土~粉砂層較厚,極易發(fā)生槽壁坍塌。
2.2 地下潛水層含水量豐富且補(bǔ)給量大、水位高,微承壓水及承壓水水頭高。尤其是樂橋橋下部位,地下潛水水位和微承壓水及承壓水水頭均高于原地面,若不采取措施成槽施工時極易造成槽壁坍塌。
2.3 地形復(fù)雜,地勢高差大,大型機(jī)械行走和作業(yè)時存在較大安全隱患。
2.4 干將河沿車站1號線主體基坑縱向(東西向)貫穿布置,將施工場地分割成南、北兩個狹長區(qū)域,給地下連續(xù)墻施工帶來諸多不利因素。
2.5 地下連續(xù)墻距離周邊道路、橋梁及文物保護(hù)建筑等較近。尤其是基坑北側(cè)和樂橋西側(cè),地下連續(xù)墻與外側(cè)道路及樂橋的平均距離不足3m,局部僅lm左右。為了確保道路、橋梁及文物保護(hù)建筑等的安全,在加強(qiáng)施工監(jiān)測的同時必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
2.6 地下障礙物多且分布埋藏?zé)o規(guī)律。場地內(nèi)地下連續(xù)墻施工范圍內(nèi)地面以下2~10m分布著數(shù)量眾多的廢棄雨污水砼管(涵)及砼基礎(chǔ)、大塊孤石和建筑雜物等地下障礙物,且地下連續(xù)墻有數(shù)處需橫跨干將河或恰好位于干將河河堤處,這就給地下連續(xù)墻成槽施工帶來了眾多的不確定因素。
3 采取的對策
針對上述難點,施工前對一些可能出現(xiàn)的問題采取了相應(yīng)的措施,但是由于場地條件復(fù)雜、地質(zhì)資料不夠詳細(xì)以及周邊各種不利因素等的影響,在施工過程中仍然出現(xiàn)了不少問題。
3.1 針對上部土質(zhì)差和砂性大的措施
在初期的成槽過程中,經(jīng)常會發(fā)生小范圍土體塌方現(xiàn)象。從超聲波測壁情況來看,發(fā)生塌方處主要集中在地面以下1.5~6m,且以靠近導(dǎo)墻底部最為嚴(yán)重。經(jīng)過詳細(xì)的調(diào)查和多方面的研究分析,發(fā)現(xiàn)造成塌方的原因主要為槽段上部土質(zhì)差、砂性大,容易造成塌方(從成槽出土看,10m以上除雜填土外基本全是砂性土)。
鑒于此,后期施工根據(jù)現(xiàn)場實際情況主要采取了以下措施:
。1)在無放坡深開挖條件地段,采用沿導(dǎo)墻兩側(cè)進(jìn)行壓密注漿加固的措施。(2)在有放坡深開挖條件地段,采用高導(dǎo)墻措施,導(dǎo)墻深度由原來的1.5m增加至4m。(3)避免槽段暴露時間太長,組織好成槽后各道施工工序的銜接。(4)在成槽施工區(qū)內(nèi)鋪設(shè)大塊鋼板,以避免施工機(jī)械造成的局部壓應(yīng)力集中,盡量減小大型機(jī)械對槽壁的影響。(5)嚴(yán)格控制泥漿性能,確保泥漿質(zhì)量,并根據(jù)土質(zhì)情況及時調(diào)整泥漿比重和粘度等性能指標(biāo)。
采取了以上措施后,施工質(zhì)量得到了明顯改善,在后期施工的連續(xù)墻中,平均充盈系數(shù)為1.05左右,基本達(dá)到了預(yù)期效果。
3.2 針對地下水水量大和水位(或水頭)高的措施
前期由于對地下水的危害估計不足,在靠近樂橋的較低洼地段除嚴(yán)格控制泥漿性能外未采取其他措施,結(jié)果相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重塌方,甚至出現(xiàn)無法繼續(xù)成槽的嚴(yán)重情況。為此,在后來的臨近地段施工時又采取了以下措施:
(1)對已發(fā)生嚴(yán)重坍塌的槽段,回填后在導(dǎo)墻兩側(cè)采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固,待加固體達(dá)到一定強(qiáng)度后,再進(jìn)行成槽施工。但是由于旋噴加固體存在一定的不確定性,在加固后局部成槽垂直度偏差出現(xiàn)了嚴(yán)重超出設(shè)計允許范圍的現(xiàn)象。(2)對未開挖且地勢較低(即原地面低于地下水位或水頭)的槽段,在導(dǎo)墻兩側(cè)采取輕型井點降水措施進(jìn)行試驗。結(jié)果由于地下水豐富且外圍補(bǔ)給量大,實際降水效果很不理想,試驗段在成槽時相繼發(fā)生了較大塌方。(3)在輕型井點試驗不成功后,經(jīng)多方分析和研究后決定采用深井降水和地面抽排相結(jié)合的方案。即在地勢較低地段地下連續(xù)墻施工區(qū)附近布置深井進(jìn)行降水(即承壓水),同時設(shè)置臨時泵站不間斷地向外抽排地表水和潛水。采用此法后,降水效果十分顯著,成槽施工均比較順利。
3.3 針對地形復(fù)雜、地勢高差大的措施
由于城市主干道立交橋——樂橋,恰好位于本工程施工區(qū)的中心,因此造成了本工程施工場區(qū)內(nèi)地形十分復(fù)雜、地勢高差起伏較大,給施工帶來了很大困難。為此,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,本著經(jīng)濟(jì)、合理的原則主要采取了以下措施:
。1)在機(jī)械選型驗算時,充分考慮現(xiàn)場的行走坡度,確保留有足夠的安全系數(shù)。(2)仔細(xì)勘察現(xiàn)場,嚴(yán)格限定重型機(jī)械行走和作業(yè)路線。(3)鋼筋籠吊裝時,確保吊機(jī)的底盤和行走道路相對平整堅實,坡度在允許范圍之內(nèi)。路面不平或坡度過大時,采用下部墊碎石并在面上加蓋鋼板鋪平。(4)對重型機(jī)械行走和作業(yè)區(qū)內(nèi)局部坑洼和松軟處,下部采用碎石、碎砼或磚渣換填夯實,必要時面上加蓋鋼板或路基箱。
3.4 干將河的處理措施
干將河橫貫車站東西,若不進(jìn)行處理將會嚴(yán)重影響地下連續(xù)墻的正常施工,由于其分布范圍廣,只能采取分期、分段進(jìn)行處理,主要措施如下:
。1)整體分為兩階段施工,即先將河水全部疏干,再將兩岸河堤高出地面部分予以破除后對河道進(jìn)行換填。(2)局部地下連續(xù)墻橫跨河道處,先采用鎬頭機(jī)和挖掘機(jī)將導(dǎo)墻施工區(qū)內(nèi)河道U型槽及其基礎(chǔ)全部破除,然后采用水下混凝土分二次澆筑深導(dǎo)墻。(3)局部地下連續(xù)墻位于河道或河堤處,先采用鎬頭機(jī)和挖掘機(jī)將導(dǎo)墻施工區(qū)內(nèi)河道、河堤及其基礎(chǔ)全部破除,由于破除深度較大(平均達(dá)5m多),無法直接澆筑導(dǎo)墻,因此破除后采取“回填夯實→旋噴加固→澆筑導(dǎo)墻”方案進(jìn)行處理。
3.5 針對距離道路、橋梁及建筑物較近的措施
本工程地下連續(xù)墻距離周邊道路、橋梁及文物保護(hù)建筑物等較近,除施工過程中采取必要的地面沉降、建筑物沉降與位移、地下水位觀測等監(jiān)測措施之外,還主要采取了以下措施:
。1)為保證城市道路的暢通,經(jīng)與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計及相鄰標(biāo)段施工單位等多方協(xié)商后,將左線西端頭井北側(cè)地下連續(xù)墻內(nèi)移lm,以減少該處地下連續(xù)墻施工時對外側(cè)干將路機(jī)動車道正常通行的影響。(2)為盡量減少因成槽機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑影響而臨時封道的時間和次數(shù),與設(shè)計商定將原設(shè)計的“T”型幅段的外突頭取消,并將轉(zhuǎn)折幅的直角拐角改成斜拐角。
3.6 地下障礙物處理措施
連續(xù)墻施工范圍內(nèi)地面下2~10m分布著數(shù)量眾多的廢棄雨污水砼管(涵)及砼基礎(chǔ)、電纜管線、大塊孤石和建筑雜物等地下障礙物。施工時針對不同的障礙物形式采取了多種不同的應(yīng)對措施。
(1)廢棄雨污水砼管(涵)及砼基礎(chǔ)。a.有放坡開挖條件時,采取機(jī)械直接破除后采用20%摻量的水泥土換填,待約一周左右養(yǎng)護(hù)期后再開挖施作導(dǎo)墻。b.無放坡開挖條件時,采用錘頭直徑大于地下連續(xù)墻寬20cm以上的沖擊鉆機(jī)進(jìn)行破除,然后對上部破空部分采用20%摻量的水泥土換填,待約一周左右養(yǎng)護(hù)期后再開挖施作導(dǎo)墻。(2)電纜管線。對有深埋廢棄電纜管線地段,在施工前采取沖擊鉆機(jī)對導(dǎo)墻范圍內(nèi)且低于電纜管線底1m以上部位進(jìn)行連續(xù)破除。若布置有塑料軟管等柔性細(xì)長管狀物無法徹底破除時,先采取成槽機(jī)抓斗或挖掘機(jī)進(jìn)行掏抓,若仍不奏效時可采取“護(hù)籠+人工切割”方法清除。(3)大塊孤石。a.孤石埋藏較淺(埋深少于5m)時,采取機(jī)械直接(或放坡)挖除,并對導(dǎo)墻下挖空處采用20%摻量水泥土進(jìn)行換填處理。b.對深埋大于5m的大塊孤石,采取沖擊錘破碎或?qū)⑵湟恢睕_壓至設(shè)計地下連續(xù)墻槽底,并對沖擊肥槽采用20%摻量水泥土進(jìn)行換填。(4)建筑雜物。對建筑雜物(如碎磚塊、碎混凝土塊、方木條、短鋼筋及鋼管等)較多的地段,在導(dǎo)墻施工前,采取局部翻挖換填20%摻量水泥土方法進(jìn)行處理。
4 結(jié)論
。1)對上部土質(zhì)差、砂性大情況,應(yīng)重點從加深導(dǎo)墻、盡量縮短成槽時間、盡量減少或避免外界載荷影響槽壁、選用合適的泥漿性能指標(biāo)等方面采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理,必要時應(yīng)在連續(xù)墻兩側(cè)采取壓密注漿、高壓旋噴樁或水泥土攪拌樁等進(jìn)行加固處理。
。2)對地下水危害,必須在主觀上予以重視,并根據(jù)現(xiàn)場情況采取有效的降水措施,或采取加高導(dǎo)墻以提高泥漿液面措施(本工程由于受施工場地限制未予采用)。若已經(jīng)造成嚴(yán)重塌方得,則應(yīng)優(yōu)先考慮采用水泥土攪拌樁加固,慎用高壓旋噴樁和壓密注漿加固。
。3)對地勢高差大情況,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況,本著經(jīng)濟(jì)、合理的原則,對短期和使用頻率較小的便道,應(yīng)盡量從合理選型機(jī)械和采用可多次倒用的物資和材料進(jìn)行整平和加固處理,必要時再考慮成本較高的鋼筋混凝土硬化措施。
。4)對位于施工區(qū)內(nèi)的河道,應(yīng)根據(jù)施工需要并結(jié)合各階段施工特點,采取不同的方法分期、分段進(jìn)行處理;盡量避免大面積開挖換填和硬化處理,以便節(jié)約成本和縮短工期。
(5)對施工區(qū)距離城市道路和建(構(gòu))筑物較近情況,除在施工的同時加強(qiáng)監(jiān)控量測外,應(yīng)重點在變更結(jié)構(gòu)位置(使其與需保護(hù)物距離拉大)和加強(qiáng)防護(hù)等方面采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理,并應(yīng)有詳細(xì)可行的應(yīng)急預(yù)案和物資、機(jī)械及人員準(zhǔn)備,以便出現(xiàn)險情時能及時進(jìn)行處理。
。6)對地下障礙物數(shù)量多、埋深大情況,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件和障礙物情況采取不同的處理措施,主要處理方法有:直接挖除+水泥土換填、沖擊鉆孔破除+水泥土換填、直接將障礙物沖壓至槽底等。
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