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(深圳市龙岗地质勘查局 深圳市岩土综合勘察设计有限公司 深圳市粤地建设工程有限公司 深圳 518172)
一、引言
深圳地铁运营安全保护区(以下简称“地铁安保区”)是指“地下车站与隧道周边外侧50米内;地面和高架车站以及线路轨道外边线外侧30米内;出入口、通风亭、变电站等建筑物、构筑物外边线外侧10米内”的区域。目前在地铁安保区内进行深基坑施工要经过地铁公司的一系列严格的审查,在地铁运营安全保护区和地铁建设规划控制区内进行施工的,应当制订对地铁的专项安全防护方案,其设计、施工和监测方案应当征得地铁公司同意,施工期间应当服从地铁公司和深圳市地铁运营管理办公室(简称“运管办”)的监督与管理。
《深圳市地铁集团有限公司地铁运营安全保护区和建设规划控制区工程管理办法》(深圳市地铁集团有限公司,2013)规定了轨道、车站、隧道结构安全保护监测控制指标和管理办法:
1、轨道安全保护监测绝对控制指标
运营线路轨道静态尺寸容许变形值:轨道高低、轨向变形<><><><>
2、车站、隧道结构安全保护监测绝对控制指标
(1)车站、隧道结构绝对沉降量及水平位移量≤20mm(包括各种加载和卸载的最终位移量);
(2)变形缝差异沉降≤20mm;
(3)隧道纵向变形曲线的曲率半径R≥15000m;
(4)隧道的相对变曲≤1/2500;
(5)建(构)筑物竖向荷载及降水、注浆等施工因素而引起的车站、隧道外壁附加荷载≤20kPa(≤2t/m2);
(6)由于打桩振动、爆炸产生的震动车站、隧道引起的峰值速度≤25mm/s(对连续性的震动应按50%甚至更为严格控制)。
3、由于现场施工的复杂性、监测误差以及其它因素,地铁运营安全保护区工程的设计控制指标按以下方法确定:
(1)地铁运营安全保护区工程设计时,若运营管理部门可测得以上1、2款中已发生的变形量,则取绝对控制指标与已发生变形量之差再除以安全系数作为设计控制指标,安全系数由总工办根据工程地质条件、工程周边环境和地铁服役情况确定。
(2)地铁运营安全保护区工程设计时,若以上(一)、(二)中已发生的变形量无法测得,则取1、2款中绝对控制指标的50%作为设计控制指标。
4、完成铺轨后才开始施工的建设规划控制区工程,设计控制指标参照运营安全保护区工程的指标执行。
5、地面建筑安全保护第三方监测控制指标,可参照国家和深圳市有关规定执行。
6、监测警戒值
地铁可根据工程施工的特点及地铁设施的服役状况,对以上所列指标进行调整。第三方监测的实际变形值达到设计控制指标的60%时,应向申请人、施工单位、地体公司的总工办、运营管理部门、深圳市地铁运营管理办公室发出预警;当达到设计控制指标的80%时,须发出报警。
二、工程概况
荣超后海大厦项目位于深圳市南山高新区,滨海大道北侧,海云路西侧,场地北侧为南山软件园产业基地大楼,西侧为在建的数字音频大厦项目用地,东侧为海云路(海云路下有正在运营的地铁2号线),该侧地下室外墙距离隧道左线外侧6.0m(见图1)。
场地拟建地下室四层,项目总占地面积约4635m2,基坑大致呈规则形状,基坑开挖深度约17.7m,周长约247m,面积约3900m2。
图1 周边环境示意图
三、地质条件
图2 典型地质剖面图
场地内陆层为素填土(
基坑坑底以上主要为由花岗岩风化残积而成的砾质粘性土,坑底以下为全-中风化花岗岩,地质情况较好。
四、基坑支护概念设计
1、设计难点分析
a)工程地质条件复杂:场地内分布有深厚的填土层、淤泥质砂层,该层土力学性质差,对基坑的安全性影响较大。
b)基坑东侧有地铁通过:场地东侧(海云路下)有正在运营的地铁2号线通过,地铁2号线距离基坑较近(净间距约4.5m),基坑开挖过程中如何选择支护方式确保地铁2号线的安全尤为重要。
2、设计应对措施
a)排桩选用咬合桩:考虑到东侧(靠地铁侧)距离地铁隧道太近,若采用地连墙,施工时槽段幅宽4.0~6.0m,成孔时易塌孔,对临近的地铁隧道扰动较大。
b)东侧(靠地铁侧)为保护地铁在咬合桩外侧增设一排D600@450三管高压旋喷桩止水帷幕。
c)东侧(靠地铁侧)为保护地铁在基坑被动区设置5排、主动区设置2排袖阀管注浆孔,以加固该侧基坑内土体和基坑支护结构与隧道结构之间的土体。基坑外侧注浆加固及旋喷桩要求在施工咬合桩前施工,同时要求严格控制注浆压力(基坑外主动区的注浆压力不超过0.8MPa,基坑内被动区的注浆压力不超过2.0MPa)
d)为更好的控制基坑底部的水平变形,加密支撑的水平间距(钢筋砼支撑间距6.5m)。
e)要求咬合桩施工工艺应采用双套管(利用搓管机埋设套管)跟进咬合工艺。
f)施工工序要求:
①东侧(靠地铁侧)先进行外侧的旋喷桩止水帷幕和袖阀管注浆施工,再进行咬合桩施工;
②严格做到先撑后挖;
③严格按设计要求的拆撑顺序进行拆撑。
g)主体结构工程桩要求采用旋挖桩工艺,振动小,以尽量减少对地铁的扰动;且要求工程桩与基坑围护桩同步施工,施工完工程桩后方可开挖基坑,减少后期基坑暴露时间。
3、支护方案
图3 内支撑平面布置
图4 基坑支护典型剖面图
设计采用排桩+三道钢筋砼角撑,排桩采用直径D1200钻孔咬合桩,桩间距0.95m(咬合搭接0.25m),桩长根据各侧地质情况而不同。第一道钢筋砼角撑截面1.0m1.0m(宽高),第二、三道钢筋砼角撑截面1.0m1.2m(宽高)。基坑东北侧钝角部位采用250mm厚钢筋砼板封闭,具体支撑布置详见图3,典型支护剖面详见图4。
目前基坑已经开挖至坑底,地下室底板施工也接近尾声,图5-图9为基坑支护工程施工过程的现场照片。
图5 袖阀管注浆施工现场照片
图6 基坑刚开挖现场照片
图7 基坑施工完第二道支撑现场照片
图8 基坑开挖至坑底现场照片
图9 基坑底板施工现场照片
实测表明,基坑开挖至坑底时临近地铁隧道最大变形为7.9mm,完全符合深圳市地铁安保区的相关规定。
五、结语
本文以荣超后海大厦基坑工程为例,介绍了深圳地铁安保区内进行深基坑支护概念设计的相关经验,可供类似工程参考:
(1)在邻近地铁隧道区域进行深基坑设计,变形控制为首要任务。在进行基坑支护方案概念设计时,应充分的从多方面考虑,包括地下水的控制、支护结构的刚度、支撑体系平面的调整、施工工艺的扰动影响、施工工序的安排等等方面。
(2)作为支护结构的咬合桩同样可以达到地下连续墙的刚度和止水效果,但其却有自身的不可替代的优点——逐桩施工对周边土体扰动小,尤其在紧邻重要构筑物区。地下连续墙成墙后虽然刚度大、止水效果好,但其有一个缺点就是在成槽施工时由于槽段幅宽一般4.0~6.0m,在成槽施工时易出现塌孔现象,对周边土体扰动影响较大。
(3)在基坑被动区、主动区进行注浆加固有一定的效果,不仅加固了主、被动区的土体,提高了土体力学性质从而减小基坑变形;而且还可以有效在全-强风化花岗岩层中形成止水帷幕,有效的控制地下水位的下降。
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