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摘 要:本文针对明挖顺作法的施工特点,运用“时空效应理论”指导基坑土方开挖及支撑施工。“时空效应理论”对于指导车站深基坑开挖,确保安全极为重要,为今后类似的工程积累经验。
关键词:地铁施工 基坑 工艺 支撑
中图分类号:U213 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0060-01
1 引言
随着社会经济的发展,出现了许多大城市和超大城市,随之而增加的人口和私人轿车,现代城市交通拥挤问题日益突出。修建地铁已成为解决该问题的有效途径之一,而且越来越多地要求考虑对地面和地下空间的综合开发利用。现在全世界已有40多个国家的80多座城市修建了地下铁道,共运营线路长达5200km,运营线路长度超过100km的有14座城市,拟建或在建地铁的城市有30多个,尤其是伦敦、纽约和巴黎等城市,虽然已建成几百千米的地下铁道,但随着城市的发展,还在不断地扩建。我国的上海、广州、南京、深圳、北京等城市已经修建了地铁或正准备修建。
2 基坑开挖施工工序及方法
2.1 开挖总体部署
根据开挖施工分区、分块的划分,每区内分段、分层、分小块施工。为保证施工进度、控制工程质量和安全,本车站的基坑土方开挖主要采用机械开挖,人工配合挖土、修坡。开挖时严格按“时空效应”理论,及时设置支撑。
考虑本基坑开挖平均深度在15.5m左右,采用分阶段开挖,根据设计要求,每层土层开挖长度不大于6m,第三、四、五道支撑开挖的过程中,每段长度不大于3m,分层开挖中每一层开挖底面标高为不低于支撑底面或设计基坑底标高以上30cm,严禁超挖。在基坑开挖中充分利用“时空效应”,将钢支撑的安装和预应力的施加将控制在预定时间以内。垫层施工应快速及时,确保基坑安全。
2.2 设备选择与施工准备
(1)开挖方法及设备选择。
采用50t履带式吊车抓斗配以液压挖掘机挖土,该方法具有开挖暴露面小,设备简单,纵坡容易控制,现场管理难度小,进度容易控制的优点。对于在支撑下脚死角部位,用液压挖掘机,同时配合人工进行开挖。
(2)施工准备。
①在基坑开挖前,先凿除原有路面结构及地下连续墙的内侧导墙。准备支撑材料和施加支撑轴力的液压装置,对支撑进行检查。
②基坑采用小580及小609钢管支撑,施加支撑轴力采用与钢管支撑配套的抱箍式液压装置。
③在基坑开挖前,先布置好每个基坑的测量网点,放出各轴线位置及地面标高。以保证支撑的及时安装和控制挖土标高,这项工作现场施工人员必须加以重视。
④在基坑施工前,将开挖分层位置、标高、深度、各道支撑位置和预加轴力等技术指标和质量标准,向施工人员详细进行技术交底,使全体施工人员熟悉并掌握本工程所执行的各项技术措施和技术标准。
⑤基坑开挖前,应检查井点降水效果和地基加固龄期。当井点降水持续20天以上,地下水位已降至坑底3m以下,基底加固土体已达到设计龄期或设计强度时,方可进行基坑开挖施工。
⑥根据工程量及工期要求,配备50t吊车及铲车、挖掘机等开挖基坑与吊装钢支撑的施工设备。
⑦基坑围护已经阶段性封闭,且已经达到设计强度。
⑧地下管线的保护和监测措施已落实
2.3 开挖施工工艺
(1)端头井开挖:首先撑好标准段内的2根对撑,再挖斜撑范围内的土方,最后挖除坑内的其余土方。斜撑范围内的土方,自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层、分段、限时地开挖并架设支撑。端头井部位第一层,采用大型挖机,按斜撑的垂直方向后退开挖,边开挖边安装斜撑,第二层及以下部分的边角部位,采用小型挖机和人工开挖倒运土方,喂给抓斗出土。其余部位与标准段开挖方法相同。从东、西端头井开始向中间进行基坑开挖,先完成端头井土方,然后再向标准段延伸。
(2)在基坑开挖时,应严格按照“时空效应”的理论,采用“分段、分层、分块、对称、平衡、限时”的方法组织施工,减少地墙横向位移和坑底回弹。做好支撑和挖土的紧密配合,随挖随撑。开挖第1、2道支撑土层,每小段开挖长度不超过6m。要在16h内挖完,随即在8h以内安装好该小段的支撑并施加预应力完毕;第3、4、5道支撑的开挖过程中,每小段开挖长度不超过3m,小段土方要在8h内挖完,随即在8h以内安装好该小段的支撑。
支撑应力控制:第1道支撑预加力按计算轴力的30%施加,第2道支撑预加力按计算轴力的50%施加,其它支撑预加力按计算轴力的70%施加,并视施工实际情况酌情增减。
(3)复加支撑预应力:钢支撑必须有复加预应力的装置,当第3、4、5道支撑加设后均应对以上各道支撑按设计复加预应力。当墙体水平位移超过警戒值时,可适当增加预应力以控制变形。
(4)挖至坑底设计标高后,须按诱导缝或施工缝的设置位置,立即分段分块进行混凝土垫层的跟进施工。为了不破坏基底土体结构,需预留300mm厚土层由人工清除,如有超挖时不得填土,用砾石砂回填。如监测有异常情况须立即停挖,采取紧急措施进行补救。
3 基坑支撑施简介
工程的基础施工及周围环境安全至关重要。端头井深度方向采用5道钢支撑,标准段布置4道钢支撑,车站主体支撑第1道采用小580钢管,其余几道采用小609钢管,架设时按设计要求施加预加力,保证基坑安全,每幅墙设两根支撑,基坑开挖后迅速封底。
3.1 支撑体系
按设计要求,采用小580及小609钢管支撑;准备足够数量的支撑;事先作好拼装配套准备,以便及时安装支撑。
3.2 支撑安装施工
根据土方开挖进度要求,提前备好支撑钢管和配件,将支撑钢管装配到设计长度,每小段土方开挖完成后,立即安装,并施加预应力。第一层每小段开挖完成,同时安装两根支撑,第二层及以下部分,每段土方开挖时,每根钢支撑紧跟开挖面,随挖随撑。
支撑位置的土方开挖后,凿除覆盖在地墙预埋钢板上的混凝土,整平此处的地墙表面,安装支撑托架。用吊车将支撑整体吊装就位,同时用千斤顶施加预应力,将两端钢垫箱顶紧。完成后定时观测预应力损失,及时补加预应力。
4 结语
在城市地铁车站工程建设的过程中,广大工程建设者在实践中不断探索,总结和积累了很多宝贵的经验。他们在施工过程中通过积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,极大的提高了劳动生产效率,降低了工程成本,保证了安全质量与工期,为改善城市交通做出了重大贡献。但由于城市地铁特别是车站工程施工环境异常复杂,不同工程的水文地质差异性大,施工过程中会经常碰到一些复杂的施工与技术问题,需要广大工程技术人员、科技工作者持续探索、大力攻关,不断提高我国城市地铁车站的施工技术水平。
参考文献
[1] 吴波,高波,蒋正华,全学让,周振强.地铁隧道对地表沉降影响的优化控制分析[J].现代隧道技术,2003.3:42-46.
[2] 刘建航,侯学渊编.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3] 夏明耀,曾进伦.地下工程技术设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
关键词:地铁施工 基坑 工艺 支撑
中图分类号:U213 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0060-01
1 引言
随着社会经济的发展,出现了许多大城市和超大城市,随之而增加的人口和私人轿车,现代城市交通拥挤问题日益突出。修建地铁已成为解决该问题的有效途径之一,而且越来越多地要求考虑对地面和地下空间的综合开发利用。现在全世界已有40多个国家的80多座城市修建了地下铁道,共运营线路长达5200km,运营线路长度超过100km的有14座城市,拟建或在建地铁的城市有30多个,尤其是伦敦、纽约和巴黎等城市,虽然已建成几百千米的地下铁道,但随着城市的发展,还在不断地扩建。我国的上海、广州、南京、深圳、北京等城市已经修建了地铁或正准备修建。
2 基坑开挖施工工序及方法
2.1 开挖总体部署
根据开挖施工分区、分块的划分,每区内分段、分层、分小块施工。为保证施工进度、控制工程质量和安全,本车站的基坑土方开挖主要采用机械开挖,人工配合挖土、修坡。开挖时严格按“时空效应”理论,及时设置支撑。
考虑本基坑开挖平均深度在15.5m左右,采用分阶段开挖,根据设计要求,每层土层开挖长度不大于6m,第三、四、五道支撑开挖的过程中,每段长度不大于3m,分层开挖中每一层开挖底面标高为不低于支撑底面或设计基坑底标高以上30cm,严禁超挖。在基坑开挖中充分利用“时空效应”,将钢支撑的安装和预应力的施加将控制在预定时间以内。垫层施工应快速及时,确保基坑安全。
2.2 设备选择与施工准备
(1)开挖方法及设备选择。
采用50t履带式吊车抓斗配以液压挖掘机挖土,该方法具有开挖暴露面小,设备简单,纵坡容易控制,现场管理难度小,进度容易控制的优点。对于在支撑下脚死角部位,用液压挖掘机,同时配合人工进行开挖。
(2)施工准备。
①在基坑开挖前,先凿除原有路面结构及地下连续墙的内侧导墙。准备支撑材料和施加支撑轴力的液压装置,对支撑进行检查。
②基坑采用小580及小609钢管支撑,施加支撑轴力采用与钢管支撑配套的抱箍式液压装置。
③在基坑开挖前,先布置好每个基坑的测量网点,放出各轴线位置及地面标高。以保证支撑的及时安装和控制挖土标高,这项工作现场施工人员必须加以重视。
④在基坑施工前,将开挖分层位置、标高、深度、各道支撑位置和预加轴力等技术指标和质量标准,向施工人员详细进行技术交底,使全体施工人员熟悉并掌握本工程所执行的各项技术措施和技术标准。
⑤基坑开挖前,应检查井点降水效果和地基加固龄期。当井点降水持续20天以上,地下水位已降至坑底3m以下,基底加固土体已达到设计龄期或设计强度时,方可进行基坑开挖施工。
⑥根据工程量及工期要求,配备50t吊车及铲车、挖掘机等开挖基坑与吊装钢支撑的施工设备。
⑦基坑围护已经阶段性封闭,且已经达到设计强度。
⑧地下管线的保护和监测措施已落实
2.3 开挖施工工艺
(1)端头井开挖:首先撑好标准段内的2根对撑,再挖斜撑范围内的土方,最后挖除坑内的其余土方。斜撑范围内的土方,自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层、分段、限时地开挖并架设支撑。端头井部位第一层,采用大型挖机,按斜撑的垂直方向后退开挖,边开挖边安装斜撑,第二层及以下部分的边角部位,采用小型挖机和人工开挖倒运土方,喂给抓斗出土。其余部位与标准段开挖方法相同。从东、西端头井开始向中间进行基坑开挖,先完成端头井土方,然后再向标准段延伸。
(2)在基坑开挖时,应严格按照“时空效应”的理论,采用“分段、分层、分块、对称、平衡、限时”的方法组织施工,减少地墙横向位移和坑底回弹。做好支撑和挖土的紧密配合,随挖随撑。开挖第1、2道支撑土层,每小段开挖长度不超过6m。要在16h内挖完,随即在8h以内安装好该小段的支撑并施加预应力完毕;第3、4、5道支撑的开挖过程中,每小段开挖长度不超过3m,小段土方要在8h内挖完,随即在8h以内安装好该小段的支撑。
支撑应力控制:第1道支撑预加力按计算轴力的30%施加,第2道支撑预加力按计算轴力的50%施加,其它支撑预加力按计算轴力的70%施加,并视施工实际情况酌情增减。
(3)复加支撑预应力:钢支撑必须有复加预应力的装置,当第3、4、5道支撑加设后均应对以上各道支撑按设计复加预应力。当墙体水平位移超过警戒值时,可适当增加预应力以控制变形。
(4)挖至坑底设计标高后,须按诱导缝或施工缝的设置位置,立即分段分块进行混凝土垫层的跟进施工。为了不破坏基底土体结构,需预留300mm厚土层由人工清除,如有超挖时不得填土,用砾石砂回填。如监测有异常情况须立即停挖,采取紧急措施进行补救。
3 基坑支撑施简介
工程的基础施工及周围环境安全至关重要。端头井深度方向采用5道钢支撑,标准段布置4道钢支撑,车站主体支撑第1道采用小580钢管,其余几道采用小609钢管,架设时按设计要求施加预加力,保证基坑安全,每幅墙设两根支撑,基坑开挖后迅速封底。
3.1 支撑体系
按设计要求,采用小580及小609钢管支撑;准备足够数量的支撑;事先作好拼装配套准备,以便及时安装支撑。
3.2 支撑安装施工
根据土方开挖进度要求,提前备好支撑钢管和配件,将支撑钢管装配到设计长度,每小段土方开挖完成后,立即安装,并施加预应力。第一层每小段开挖完成,同时安装两根支撑,第二层及以下部分,每段土方开挖时,每根钢支撑紧跟开挖面,随挖随撑。
支撑位置的土方开挖后,凿除覆盖在地墙预埋钢板上的混凝土,整平此处的地墙表面,安装支撑托架。用吊车将支撑整体吊装就位,同时用千斤顶施加预应力,将两端钢垫箱顶紧。完成后定时观测预应力损失,及时补加预应力。
4 结语
在城市地铁车站工程建设的过程中,广大工程建设者在实践中不断探索,总结和积累了很多宝贵的经验。他们在施工过程中通过积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,极大的提高了劳动生产效率,降低了工程成本,保证了安全质量与工期,为改善城市交通做出了重大贡献。但由于城市地铁特别是车站工程施工环境异常复杂,不同工程的水文地质差异性大,施工过程中会经常碰到一些复杂的施工与技术问题,需要广大工程技术人员、科技工作者持续探索、大力攻关,不断提高我国城市地铁车站的施工技术水平。
参考文献
[1] 吴波,高波,蒋正华,全学让,周振强.地铁隧道对地表沉降影响的优化控制分析[J].现代隧道技术,2003.3:42-46.
[2] 刘建航,侯学渊编.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3] 夏明耀,曾进伦.地下工程技术设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.