受地下复杂构筑物影响的综合管廊基坑围护方案优化设计与施工

2021-09-26 09:22王诗耀
城市建筑空间 2021年8期
关键词:箱涵构筑物围护结构

王诗耀

(中建一局集团第二建筑有限公司,北京 102600)

1 工程概况

某管廊位于南昌市青山北路道路左幅非机动车道及绿化带下,全长1 780m,为现浇钢筋混凝土闭口箱涵结构,宽9m,高4m,平均埋深2.8~3.2m,采用明挖现浇法施工。

2 场地条件

青山北路位于南昌市老城区城乡接合部,根据物探报告显示,道路下既有管线及构筑物众多,分部范围广,涉及燃气、供水、高压电力箱涵等管线及1条3m×2m现状雨污合流箱涵。

3 基坑围护方案选择与优化

基坑围护方案设计原则为安全适用、技术先进、经济合理,因此基坑围护方案要根据施工场地条件和施工进度安排合理选择,确保围护、开挖、结构施工、回填达到动态平衡,确保资源利用最大化。

3.1 基坑围护总体方案选择

本工程基坑开挖深度约7m,根据地勘报告及周边施工环境分析,本工程可选用的围护结构体系有以下4种,优缺点对比及适用范围如表1所示。

表1 基坑围护结构优缺点分析

因工程地区为老城区,施工期间仅能占用半幅道路,施工场地狭小,施工周期短。通过技术经济比对分析,确定总体选用拉森钢板桩+对撑钢梁的围护方案,如图1所示。

图1 钢板桩围护结构

3.2 受雨污合流箱涵影响引起的第1次基坑围护方案变更和优化

3.2.1 变更原因

在K3+147—K3+215段钢板桩围护施工完毕后,随即进行土方开挖,开挖至基底后,因雨污箱涵为片石砌筑+预制盖板结构,年代久远,本身存在渗漏点,钢板桩施工时对雨污箱涵一侧土体有扰动,引发透水事故,导致基坑被淹。

3.2.2 变更与优化

因拉森钢板桩施工时的震动会造成雨污箱涵的破损,影响施工安全,原围护方案已不适用于现场施工条件,经分析论证将管廊结构外侧距离雨污箱涵3m及以内的区段调整为咬合桩+钢内支撑的围护结构,咬合桩兼具有止水效果,以减小施工时对雨污箱涵的扰动(见图2)。

图2 基坑围护方案第1次变更与优化

3.3 受雨污合流箱涵影响引起的第2次基坑围护方案变更和优化

3.3.1 变更原因

根据第1次变更及优化后的方案,约100m基坑咬合桩围护结构顺利实施。剩余段因受管线迁改影响,先进行南侧(远离雨污箱涵一侧)咬合桩的施工,由两端向中部施工,在中部剩余41根桩范围内出现连续5根桩在钻进4m深后因遇地下障碍物后无法继续钻进情况。经过人工开挖后,探明某处孔洞顶板紧贴雨污箱涵底板,基坑围护结构边线距离雨污箱涵太近,破碎难度极大,存在安全隐患,无法实施破碎。南侧未施工的咬合桩也无法继续施工。

3.3.2 变更与优化

如图3所示,由于北侧咬合桩已实施完毕,南侧支护结构仅有0.31~1.36m的有限作业空间,通过多次专家论证及方案比选决定采用非对称基坑围护结构施工。

图3 咬合桩+钢板桩围护平面及剖面

1)基坑北侧保留已实施完毕的咬合桩,南侧采用钢板桩不拔桩用作永久围护兼做止水帷幕。钢板桩引孔沉桩,引孔与钢板桩间隙采用压浆灌实。坑底部设置双排800mm@600mm高压旋喷桩加固。钢板桩内侧边线距离管廊结构边约100mm,管廊结构采用单侧支模施工。

2)南侧钢板桩外侧和雨污箱涵间预埋跟踪注浆管,采用双液(A液:水玻璃、B液:水泥浆液)注浆对土体加固,注浆管间距0.8m,注浆至雨污箱涵底5~6m。

3)北侧不明构筑物位置改为用12m拉森钢板桩做围护结构钢板桩,施工完成后不拔除,在钢板桩外侧、不明构筑物孔洞上部钻孔168mm@500mm,预留导管灌注C20混凝土填充。

4)南侧不明构筑物位置段基坑围护结构改为微型钢管桩,并在钢管内注浆加强。钢管桩为168mm×8mm@320mm无缝钢管,桩长12m,桩顶、腰梁设置双拼钢围檩,内侧设置钢支撑(见图4)。

图4 钢板桩+钢管桩围护结构平面及剖面

5)在基坑南侧钢管桩成孔的同时,与邻近雨污箱涵之间的土体也进行钻机成孔,水平间距0.5m,成孔高度约4m,钻破不明地下构筑物顶板,并往孔内灌注C20混凝土至充满。

6)钢管桩与钢管桩、钢板桩与钢管桩接头位置之间的缝隙采用双液注浆填充,注浆压力0.5MPa,布设75mm@800mm注浆孔,注浆深度到不明构筑物拱形结构(见图5)。

图5 钢板桩与钢管桩接头部位双液注浆剖面

4 基坑围护结构施工与监测

4.1 结构施工

1)钢板桩施工前先引孔,引孔直径130mm,水切割半径200mm,引孔间距200mm,按顺序依次引孔至桩底标高。

2)引孔后拉森钢板桩采用液压打拔机振动沉桩,采取先静压后微振动法,以减小对雨污箱涵的扰动。

3)微型钢管桩采用地质钻机施工,钻头及钢管不拔,成孔直径为168mm,钻头安装在制作好的168mm钢管端头,下钻一节后上部接口与制作好的钢管采取丝扣连接,继续下钻,以此循环,最终达到设计要求的底标高。

4)钢管桩及钢板桩部位基坑底部旋喷桩采用XP-30B三重管高喷台车施工,应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气,将水泥浆与压缩空气同时喷射,除可延长喷射距离、增大切削能力外,也可促进废土的排除,减轻加固体单位体积的质量。

5)基坑开挖前,对钢管桩和雨污箱涵间做双液注浆止水处理,以防止开挖后因雨污箱涵渗水、漏水而进入基坑。用注浆泵将A(1m3水泥浆液中含200kg水泥)、B(1m3水玻璃浆液中含200~300kg水玻璃)液分别压入外管和内管,并在二重管的端头混合室混合,通过滤网在进行水平喷射时,使浆液能浸透到地层中,使地质加固密实,达到止水的效果。A液和B液以1∶(1~1.5)体积比注入,注浆压力为0.5MPa。施工时以注浆压力不大于0.5MPa和每次提钻20cm水泥浆液注入0.5m3双重控制。

4.2 监测

对围护桩深层水平位移、围护桩顶面水平位移、围护桩顶面竖向位移、土体深层水平位移、基坑周围地表沉降、钢管支撑轴力、地下管线、地下水位等项目做好监测。

施工期间围护桩顶累计最大竖向位移8.9mm,累计最大水平位移9.9mm,周边建筑物累计最大沉降量3.1mm,基坑使用期间处于安全状态。

5 结语

1)在老城区建设的综合管廊,受施工场地影响,可优先采用钢板桩+对撑钢梁的基坑围护方案。

2)受地下管线、构筑物影响较大的区域,可采用混凝土咬合桩+钢支撑的围护方式,兼做止水帷幕。

3)施工过程中因管线、地下构筑物影响围护方案的实施,可利用有限空间采用非对称围护结构实施,如钢板桩+混凝土咬合桩围护结构。

4)突遇地下构筑物横穿基坑围护结构时,可采用微型钢管桩配合完成不对撑围护体系的局部围护结构,为防止微型钢管桩部位的基坑渗漏,可在基坑底部用高压旋喷桩加固并止水,基坑外侧用双液注浆进行止水加固。

5)施工期间将非对称围护结构部位作为重点监测部位,加强监测,利用数据回归分析基坑变形规律,预测基坑变形趋势,以提前发现异常,及时采取预防措施,避免事故发生。

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