论文部分内容阅读
广州市地下铁道总公司 广东广州
摘要：介绍了广州市轨道交通二十一号线某车站穿越瘦狗岭断裂带的施工案例。通过勘察、设计、施工各环节采取的相应措施，最大限度的降低了车站基坑开挖的风险，为以后类似地质条件施工提供了参考经验。
关键词：瘦狗岭断裂带；地铁；加固；水
1 工程概况
广州市轨道交通二十一号线工程X站位于广州市奥体中心环场路外侧，车站为地下二层14米岛式站台车站，全长226.0米，标准段宽为22.7米，车站基坑开挖深度为15.7～17.5米，采用地下连续墙结合3道内支护作围护体系，明挖法施工。
根据勘察报告，世界大观站范围内地质主要分为两大区域，其中南端约80m位于瘦狗岭断层破碎带上，断裂带以北部分为主要为砂层和花岗岩地层。断层破碎带由多次构造作用形成，原岩为泥质粉砂岩或花岗岩，具变质作用和硅化作用，岩芯破碎，岩质软硬变化，强度差异很大。同时，场地内砂层普遍分布，为粉细砂和中粗砂，局部有砾砂，砂层区地下水丰富，从南往北砂层厚度逐渐增厚，厚度为2.60～13.50m，平均厚度为7.2m。
本场地孔隙水一般为潜水，局部上覆黏性土层，地下水略具承压性，承压水头约0.80～5.60m。基岩风化裂隙水为承压水，承压水头约4.20～16.00m。构造裂隙水主要含水层为强、中风化构造角砾岩，均为中等透水地层，主要分布在车站南段，局部构造裂隙发育地段水量较大。
2 针对断裂带采取的设计措施
车站南部约有80m位于断层破碎带上，基底位于强、中风化构造角砾岩，岩体较破碎，为泥质粉砂岩及花岗岩在地质作用下强烈挤压破碎风化而成。破碎岩体缝隙有填充物，富水性较大，渗透系数为0.5～1.3m/d，为中等透水层。基岩裂隙水具有承压性，承压水头约4m～16m。在DK6+930处为断层破碎带滑动面，两侧岩性差别较大，滑动面内岩体极为破碎，倾角约为75°，深度超出工程范围，在竖向上联通各地层的水力联系，富水性大，具有一定的动水性，承压水头约为10m。
2.1地下连续墙
增加地下连续墙嵌固深度，从而减弱基岩裂隙水的水平水力联系，同时增加基岩裂隙水的渗流路径，减小水力梯度，保证渗透稳定性。渗透稳定性验算公式如下：
将嵌固深度、水头压差、浮重度等参数带入公式，可得渗透稳定性系数为1.65，满足规范要求。
2.2 基底加固
由于断层破碎带主滑动面岩体极为破碎，竖向水力联系密切，是基岩裂隙水的快速补给通道。若直接进行开挖，极有可能在承压水头作用下，成为薄弱部位，发生基坑突涌，大量涌水。因此需对破碎带滑动面两侧5m范围进行旋喷桩加固，形成一定厚度的隔水层，破碎带内动水受阻于隔水层，只能向周边渗流，绕过加固体涌出基坑，从而大大增加了渗流路径，减小水力梯度，防止断层破碎带发生突涌，保证渗透稳定性。
2.3 群坑降水
基坑涌水量与水力梯度及土体渗透系数正相关。本基坑需降水头较深，且基岩为中等透水性。因此适当增加降水井数量，降水井间距约为20m，可基本满足降水需要。
3 施工过程中的控制
3.1地下连续墙施工控制要点
车站主体基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙。共104副，深度为18.1～24.1m。断层破碎带区域对地下连续墙采取了加深措施，由常规连续墙嵌入底板以下5m或进入中风化岩层2.5m，进入微风化岩层1.5m；设计措施加强为嵌入底板以下6.5m（东侧）及7.5m（西侧），进入中风化岩层4，9m，进入微风化2.8m。从地连墙施工过程中，所揭示的地质情况来看，与详勘及补勘报告吻合。地连墙施工完成后，检测结果合格，满足设计及规范要求。
3.2断层破碎带滑动面加固
为了切断断层破碎带滑动面地下水的联系通道，非常有必要采取有效的加固止水措施。本车站采用Φ600@450二重管旋喷桩进行断层破碎带滑动面基底进行加固，共1694根，引孔直径约110～130mm，加固范围为断裂带分界线两侧各5米范围，加固深度自基底以下5米深范围或8-5中风化构造角砾岩层顶面。高压旋喷桩设计为Φ600mm，间距450mm，桩长5m，水泥浆液水灰比1：1～1.5：1，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。旋喷桩加固自10月6日开始，于11月4日完成。完成后，对加固体进行抽芯检测，水泥土固结体抽芯取样28天抗压强度和渗透系数达到设计及规范要求。
3.3降水井施工
车站基坑管井沿基坑纵向2排梅花布置，共23口降水井，间距约20m，埋深到基底以下2米。在降水井施工过程中，严格控制管壁的开孔率和包裹，成孔后填实滤料，反复洗井，确保降水井的正常使用。在开挖期间应随开挖逐步降低地下水位，基坑外不降水，基坑内侧设降水井。通过安装自动抽水装置，水位保持在基坑开挖面以下0.5米。
4 处理效果分析和开挖现状
4.1处理效果分析
断裂带区域地铁车站基坑施工最大的风险就是水，为了检验各项措施对水的阻隔效果，确保基坑开挖的安全。我们对比的几个阶段的抽水试验，按照详勘阶段、补勘阶段、连续墙完成后加固前、连续墙完成后加固后四个阶段进行划分，
对上述试验数据对比分析后，有如下结论：
1、地下连续墙施工前后断裂带的渗透系数基本一致，但地下连续墙施工后基坑单位涌水量较施工前大幅减少。
2、断裂带加固后与加固前的试验结果进行对比得知，加固后的断裂带涌水量和渗透系数较加固前有大幅的降低，加固体对断裂带的涌水有一定的阻隔作用。
4.2 开挖现状
5 结论及注意事项
1、地连墙
通过基坑开挖过程中坑内降水与坑外水位监测数据的分析，且计算得出的各贮水地层的涌水量、渗透系数及影响半径的数据均比之前取得的试验成果明显减小，上述数据表明，本车站基坑围护结构已起到明显止水帷幕作用，特别是对第四系孔隙潜水，已基本切断其水平补给来源。地下连续墙围闭性良好，能够达到设计要求。
2、断裂带加固
通过对断裂带加固前及加固后的抽水试验分析，加固体起到盖板阻水作用。
3、基坑降水效果
根据试验成果数据及坑内降水情况，坑内群井降水作为本车站地下水控制的首选措施，完全可以满足本车站基坑开挖过程中对地下水位控制的需求。
4、注意事项
（1）在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过大降低，这将使降水对周边环境的影响减少到最低限度。
（2）基坑开挖过程中断裂带区段连续墙墙底发生涌水时，可采用预埋的注浆管进行注浆。
参考文献：
[1]《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-200l）中国计划出版社
[2]《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）中国计划出版社上接
[3]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中国计划出版社
[4]《地铁设计规范》（GB50157-2013）中国计划出版社
摘要：介绍了广州市轨道交通二十一号线某车站穿越瘦狗岭断裂带的施工案例。通过勘察、设计、施工各环节采取的相应措施，最大限度的降低了车站基坑开挖的风险，为以后类似地质条件施工提供了参考经验。
关键词：瘦狗岭断裂带；地铁；加固；水
1 工程概况
广州市轨道交通二十一号线工程X站位于广州市奥体中心环场路外侧，车站为地下二层14米岛式站台车站，全长226.0米，标准段宽为22.7米，车站基坑开挖深度为15.7～17.5米，采用地下连续墙结合3道内支护作围护体系，明挖法施工。
根据勘察报告，世界大观站范围内地质主要分为两大区域，其中南端约80m位于瘦狗岭断层破碎带上，断裂带以北部分为主要为砂层和花岗岩地层。断层破碎带由多次构造作用形成，原岩为泥质粉砂岩或花岗岩，具变质作用和硅化作用，岩芯破碎，岩质软硬变化，强度差异很大。同时，场地内砂层普遍分布，为粉细砂和中粗砂，局部有砾砂，砂层区地下水丰富，从南往北砂层厚度逐渐增厚，厚度为2.60～13.50m，平均厚度为7.2m。
本场地孔隙水一般为潜水，局部上覆黏性土层，地下水略具承压性，承压水头约0.80～5.60m。基岩风化裂隙水为承压水，承压水头约4.20～16.00m。构造裂隙水主要含水层为强、中风化构造角砾岩，均为中等透水地层，主要分布在车站南段，局部构造裂隙发育地段水量较大。
2 针对断裂带采取的设计措施
车站南部约有80m位于断层破碎带上，基底位于强、中风化构造角砾岩，岩体较破碎，为泥质粉砂岩及花岗岩在地质作用下强烈挤压破碎风化而成。破碎岩体缝隙有填充物，富水性较大，渗透系数为0.5～1.3m/d，为中等透水层。基岩裂隙水具有承压性，承压水头约4m～16m。在DK6+930处为断层破碎带滑动面，两侧岩性差别较大，滑动面内岩体极为破碎，倾角约为75°，深度超出工程范围，在竖向上联通各地层的水力联系，富水性大，具有一定的动水性，承压水头约为10m。
2.1地下连续墙
增加地下连续墙嵌固深度，从而减弱基岩裂隙水的水平水力联系，同时增加基岩裂隙水的渗流路径，减小水力梯度，保证渗透稳定性。渗透稳定性验算公式如下：
将嵌固深度、水头压差、浮重度等参数带入公式，可得渗透稳定性系数为1.65，满足规范要求。
2.2 基底加固
由于断层破碎带主滑动面岩体极为破碎，竖向水力联系密切，是基岩裂隙水的快速补给通道。若直接进行开挖，极有可能在承压水头作用下，成为薄弱部位，发生基坑突涌，大量涌水。因此需对破碎带滑动面两侧5m范围进行旋喷桩加固，形成一定厚度的隔水层，破碎带内动水受阻于隔水层，只能向周边渗流，绕过加固体涌出基坑，从而大大增加了渗流路径，减小水力梯度，防止断层破碎带发生突涌，保证渗透稳定性。
2.3 群坑降水
基坑涌水量与水力梯度及土体渗透系数正相关。本基坑需降水头较深，且基岩为中等透水性。因此适当增加降水井数量，降水井间距约为20m，可基本满足降水需要。
3 施工过程中的控制
3.1地下连续墙施工控制要点
车站主体基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙。共104副，深度为18.1～24.1m。断层破碎带区域对地下连续墙采取了加深措施，由常规连续墙嵌入底板以下5m或进入中风化岩层2.5m，进入微风化岩层1.5m；设计措施加强为嵌入底板以下6.5m（东侧）及7.5m（西侧），进入中风化岩层4，9m，进入微风化2.8m。从地连墙施工过程中，所揭示的地质情况来看，与详勘及补勘报告吻合。地连墙施工完成后，检测结果合格，满足设计及规范要求。
3.2断层破碎带滑动面加固
为了切断断层破碎带滑动面地下水的联系通道，非常有必要采取有效的加固止水措施。本车站采用Φ600@450二重管旋喷桩进行断层破碎带滑动面基底进行加固，共1694根，引孔直径约110～130mm，加固范围为断裂带分界线两侧各5米范围，加固深度自基底以下5米深范围或8-5中风化构造角砾岩层顶面。高压旋喷桩设计为Φ600mm，间距450mm，桩长5m，水泥浆液水灰比1：1～1.5：1，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。旋喷桩加固自10月6日开始，于11月4日完成。完成后，对加固体进行抽芯检测，水泥土固结体抽芯取样28天抗压强度和渗透系数达到设计及规范要求。
3.3降水井施工
车站基坑管井沿基坑纵向2排梅花布置，共23口降水井，间距约20m，埋深到基底以下2米。在降水井施工过程中，严格控制管壁的开孔率和包裹，成孔后填实滤料，反复洗井，确保降水井的正常使用。在开挖期间应随开挖逐步降低地下水位，基坑外不降水，基坑内侧设降水井。通过安装自动抽水装置，水位保持在基坑开挖面以下0.5米。
4 处理效果分析和开挖现状
4.1处理效果分析
断裂带区域地铁车站基坑施工最大的风险就是水，为了检验各项措施对水的阻隔效果，确保基坑开挖的安全。我们对比的几个阶段的抽水试验，按照详勘阶段、补勘阶段、连续墙完成后加固前、连续墙完成后加固后四个阶段进行划分，
对上述试验数据对比分析后，有如下结论：
1、地下连续墙施工前后断裂带的渗透系数基本一致，但地下连续墙施工后基坑单位涌水量较施工前大幅减少。
2、断裂带加固后与加固前的试验结果进行对比得知，加固后的断裂带涌水量和渗透系数较加固前有大幅的降低，加固体对断裂带的涌水有一定的阻隔作用。
4.2 开挖现状
5 结论及注意事项
1、地连墙
通过基坑开挖过程中坑内降水与坑外水位监测数据的分析，且计算得出的各贮水地层的涌水量、渗透系数及影响半径的数据均比之前取得的试验成果明显减小，上述数据表明，本车站基坑围护结构已起到明显止水帷幕作用，特别是对第四系孔隙潜水，已基本切断其水平补给来源。地下连续墙围闭性良好，能够达到设计要求。
2、断裂带加固
通过对断裂带加固前及加固后的抽水试验分析，加固体起到盖板阻水作用。
3、基坑降水效果
根据试验成果数据及坑内降水情况，坑内群井降水作为本车站地下水控制的首选措施，完全可以满足本车站基坑开挖过程中对地下水位控制的需求。
4、注意事项
（1）在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过大降低，这将使降水对周边环境的影响减少到最低限度。
（2）基坑开挖过程中断裂带区段连续墙墙底发生涌水时，可采用预埋的注浆管进行注浆。
参考文献：
[1]《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-200l）中国计划出版社
[2]《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）中国计划出版社上接
[3]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中国计划出版社
[4]《地铁设计规范》（GB50157-2013）中国计划出版社