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深厚砂性土层中深基坑施工风险控制技术

深厚砂性土层中深基坑施工风险控制技术

【摘要】随着我国社会经济的发展,为满足人民群众日益增长的交通出行需要,近几年,我国城市轨道交通工程建设的步伐也不断加快。轨道交通工程建设技术复杂、施工难度大、安全风险高,特别是在车站深基坑工程施工过程中,如果处理不当,就会发生严重的安全生产事故,造成重大的社会影响和经济损失。苏州轨道交通2号线桐泾公园站深基坑位于厚度达50米的深厚砂性土层中,国内罕见,风险控制技术要求极高。本文以此为例,介绍了在砂性土层中进行深基坑施工的技术要求。
【关键词】深厚砂性土 深基坑 风险 控制

1 工程概况
苏州轨道交通2号线桐泾公园站工程位于苏州市桐泾南路与解放西路交叉口。车站长140米,标准段宽20米,扩大段宽40米,属异形车站基坑,基坑总面积约为4000㎡。车站基坑东北面为桐泾公园,东南面为桐泾商务广场,西南为福星护理院,西北面为公园天下小区,周边环境复杂。基坑绝对标高-6米左右以下全为砂性土质,砂土总厚度约达50米,国内罕见。
基坑围护结构采用800㎜厚的地下连续墙。北端头井基坑开挖深度17.6m,设四道支撑(第一道至第三道为钢筋砼支撑,余为Ø 609钢支撑);南端头井基坑开挖深度17.9m,设五道支撑(第一道为钢筋砼支撑,余为Ø 609钢支撑);标准段基坑开挖深度15.9m,设四道支撑(第一道为钢筋砼支撑,其余为Ø 609钢支撑)。基坑内局部采用三轴搅拌桩加固,加固深度为基坑下4m。
2 工程技术特点和施工难点
2.1地连墙在深厚砂性土质条件下施工槽壁稳定控制困难
桐泾公园站工程基坑端头井处地连墙深31m,标准段处地连墙深28m。其中穿越的砂性土土层有④1粉土层、④3粉砂层、④4粉土夹粉砂层、④5粉质粘土层、④6粉土夹粉砂层。砂性土质有土层结构松散,透水性好,在动水条件下易产生流砂等不良地质现象的特点,成槽过程中经过成槽机抓斗的工作以及泥浆的反复冲刷极易造成槽段塌方和缩颈,对地连墙施工的槽壁稳定控制造成极大的困难。
2.2深厚砂性土质条件下对基坑降水要求高
本基坑开挖面积大,深度深,时间长,地质条件复杂。该基坑除东北侧埋深在21.0~26.0米左右、20.0~35.0米左右分别分布有相对隔水层④5粉质粘土、⑤2粉质粘土层,其余地段从地面下7.0~53.0米各土层均为粉砂性土,且各承压含水层联通,形成巨厚的高承压水头的微承压含水层,施工过程中将对基坑底板的稳定产生不利影响。同时由于地连墙深度28米,最深处为31米,地连墙未起到隔断承压水层的作用,因此本基坑的降水要求极高。在基坑开挖时如果不能保证水位降至开挖面以下,将导致基坑处于危险状态,存在严重的安全隐患。
2.3大范围基坑降水对周边环境存在较大影响
本基坑位于城市交通要道,道路两侧管线(网)密布,且周边建筑物密度较大,其中车站东南侧已建的桐泾商务广场2层地下室边线,距离车站外挂边线仅11.7米。基坑周边环境复杂,对减压降水工程提出了很高的要求,降水设计应充分考虑降水对周边环境的影响,否则,将会存在较大施工风险。
3 工程风险控制关键技术
3.1深厚砂性土质中地下连续墙施工技术
3.1.1地下连续墙成槽施工槽壁稳定性的控制
(1)地墙成槽机的选型
由于砂性土层粘结力较差,成槽周期过长容易导致槽段塌方等风险,因此成槽阶段的施工周期不宜太长,选择起重重量大,能有效控制成槽垂直度和质量的机械显得相当重要。根据工程情况决定采用利勃海尔HS855HD型成槽机。本工程地下连续墙要求成槽垂直度为1/400,利勃海尔HS855HD型成槽机的最大成槽垂直精度为1/600,满足施工要求,且最大起重能力达到90吨,自身工作重量达到了84.4吨,也完全满足在深厚砂层中正常成槽的条件。
(2)优化护壁泥浆参数,控制槽壁稳定性
在地连墙成槽过程中,护壁泥浆质量的控制是一重要环节。由于砂性土与其他土质不一样,砂土之间缺乏粘结力容易造成地连墙的缩颈和塌方。通过现场成槽试验,对泥浆参数进行了改良。考虑到泥浆循环过程中,泥浆比重过小,粘度不够,泥浆稀薄反而起到冲刷槽壁的反效果,将循环浆液的泥浆比重提高到1.12~1.15,粘度控制在20~22秒,含砂率<4%,有效起到了护壁作用,减少了槽壁塌方情况的发生。
数: 54编辑: 灰色银币 来源:

     地连墙渗漏水发生的位置通常是在墙间接缝处,尤其处在深厚砂性土质中,受到承压水的影响使得渗漏水造成的危害更加巨大。造成墙间接缝处渗漏的原因有很多,其中很大一部分原因是墙与墙之间混凝土贴合不密实,存在间隙或者夹泥的现象。而在浇筑混凝土时出现混凝土扰流现象,会导致混凝土成型不规则,使得下一幅地连墙无法与之贴合密实,扰流现象严重甚至会挤压钢筋笼使之倾斜,存在间隙。因此地墙间接缝处的施工质量直接影响到基坑开挖阶段的施工风险大小。
    (1)地连墙施工采用特别定制的锁扣管
     根据本基坑设计要求地连墙采用刚性接头的形式,结合市场上各类锁扣管的结构特性分析,考虑到H型钢刚性接头的形状比较特殊,使用一般的锁扣管无法有效贴合H型钢,经过研究,设计定制了特殊形状的锁扣管,这种锁扣管能够更有效地保证与H型钢接头的贴合。
    (2)为有效控制混凝土扰流,在刚性接头H型钢上加焊翼板
    

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