陳 鵬
(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司天津分院 天津市 300073)
三間房車輛段出入段線區(qū)間東接西二環(huán)路站,西接三間房車輛基地。起止點里程為左(右)線:SJFDc(r)K0+035.060~SJFDc(r)K1+500.000,出入段線線路采用V形坡,最大坡度為34‰,線路長1464.940m。區(qū)間采用兩端明挖法+中間盾構(gòu)法施工。
西二環(huán)處明挖區(qū)間為四線并行明挖區(qū)間,出入段線左右線位于內(nèi)側(cè),正線左右線位于外側(cè)。明挖區(qū)間位于西二環(huán)路站西側(cè),下穿西二環(huán)鄂爾多斯立交橋,西二環(huán)規(guī)劃紅線寬度70m,目前已實現(xiàn)規(guī)劃。下穿處鄂爾多斯立交橋為3跨連續(xù)鋼箱梁,下穿處橋跨55m,橋面寬度30m,橋梁基礎(chǔ)采用樁基,樁長50m,樁徑1.5m,橋下凈空約6m,區(qū)間結(jié)構(gòu)外皮與橋樁最小凈距約5m。明挖區(qū)間采用地下兩層箱體框架的結(jié)構(gòu)形式。明挖區(qū)間段寬度約20.12~37.88m,結(jié)構(gòu)底板埋深約17.66~22.30m。
圖1 三間房車輛段出入段線明挖區(qū)間與鄂爾多斯立交橋關(guān)系圖
圖2 鄂爾多斯立交橋現(xiàn)狀圖
雜填土①1層:雜色,松散~稍密,稍濕,以黏性土、粉土、砂為主,含少量混凝土塊、磚塊、碎石及建筑、生活垃圾等,連續(xù)分布,層厚為0.7~5.7m,層底標(biāo)高為 1043.70~1048.85m。
素填土①2層:黃褐色,松散~稍密,稍濕,以粉土、砂土為主,土質(zhì)不均,含少量磚屑,連續(xù)分布層厚為0.9~3.7m,層底標(biāo)高為1043.13~1046.85m。
粉質(zhì)黏土③2層:黃褐色,可塑,含鐵、錳氧化物,局部夾粉土薄層,可見小孔隙,斷面粗糙,中等壓縮性,連續(xù)分布,層厚為0.8~7.0m,層底標(biāo)高為 1027.32~1035.71m。
粉土③3層:褐黃色,含鐵錳氧化物和云母片,無搖振反應(yīng),可見小孔,孔隙比e=0.590,為密實狀態(tài),稍濕,中等壓縮性,透鏡體分布,層厚為0.3~3.8m,層底標(biāo)高為 1031.10~1045.54m。
細(xì)砂③5層:黃褐色,以長石、石英為主,顆粒均勻,級配一般,N=34,密實,飽和,中等壓縮性,連續(xù)分布,層厚為0.8~10.6m,層底標(biāo)高為1023.60~1035.83m。
中砂③6層:褐黃色,主要成分為石英、長石、云母,顆粒不均,級配一般,N=35,密實,飽和,低壓縮性,局部分布,層厚為1.7~8.6m,層底標(biāo)高為1029.26~1043.71m。
圓礫③9層:雜色,密實,飽和,一般粒徑6~35mm,最大粒徑不小于110mm,粒徑大于2mm的顆粒占總質(zhì)量的55%,中砂、粗砂及黏性土充填,連續(xù)分布,層厚為0.6~9.8m,層底標(biāo)高為1034.76~1044.01m。
卵石③10層:雜色,密實,飽和,一般粒徑25~85mm,最大粒徑不小于150mm,粒徑大于20mm的顆粒占總質(zhì)量的52%,中砂、粗砂及黏性土充填,透鏡體分布,偶夾黏土夾層,層厚為7.5~7.6m,層底標(biāo)高為1035.57~1036.41m。
黏土④1層:灰色~灰黑色,可塑,含鐵錳氧化物和少量姜石,含有機質(zhì),局部夾粉土薄層,可見小孔隙,斷面粗糙,中等壓縮性,透鏡體分布,層厚為1.2~2.0m,層底標(biāo)高為1013.69~1019.51m。
粉質(zhì)黏土④2層:灰色~灰黑色,可塑,含鐵、錳氧化物和少量姜石,含有機質(zhì),有機質(zhì)含量約8.0%,局部夾粉土薄層,可見小孔隙,斷面粗糙,中等壓縮性,連續(xù)分布,層厚為10.0~26.7m,層底標(biāo)高為994.41~1013.57m。
粉土④3層:灰色~灰黑色,含鐵錳氧化物和云母片,少量姜石,無搖振反應(yīng),可見小孔,含有機質(zhì),孔隙比e=0.534,為密實狀態(tài),稍濕,中等壓縮性,透鏡體分布,層厚為0.9~5.2m,層底標(biāo)高為1006.10~1009.85m。
細(xì)砂④5層:灰色,以長石、石英為主,顆粒均勻,級配一般,N=44,密實,飽和,中等壓縮性,連續(xù)分布,層厚為3.0~12.7m,層底標(biāo)高為1005.32~1025.01m。
本次勘察鉆孔最大深度55m,在勘察深度范圍內(nèi),經(jīng)現(xiàn)場實測,本場地賦存一層地下水,地下水類型為潛水(二)。本次勘察未見上層滯水,但由于大氣降水、管道滲漏等原因,擬建區(qū)間場地內(nèi)不排除局部存在上層滯水的可能性?,F(xiàn)狀地下水位深度約12m。
明挖區(qū)間下穿鄂爾多斯立交橋處,橋下凈空約6m,屬于低凈空條件。根據(jù)呼和浩特市地下水保護要求,限制抽取地下水,故本明挖區(qū)間需采用止水方案。根據(jù)工程經(jīng)驗,圍護結(jié)構(gòu)主要有鉆孔咬合樁和地下連續(xù)墻兩種方案,鉆孔咬合樁具有低凈空條件下施工難度相對小,施工工期相對較短,投資相對較小的特點,同時具有施工精度較低,樁與樁之間咬合效果難以保證的缺點,難以保證止水效果;地下連續(xù)墻具有整體剛度大,可有效約束基坑周邊變形,對鄂爾多斯立交橋起到較好的保護作用,且地連墻接頭較少,止水效果較好,但是低凈空條件下施工難度大,成槽設(shè)備需要特殊改造,鋼筋籠需要分節(jié)吊裝,投資相對較大。
本明挖區(qū)間工期滿足要求,為了保證基坑本身及鄂爾多斯立交橋的安全,經(jīng)綜合分析,本區(qū)間采用地連墻圍護結(jié)構(gòu)。
3.2.1 設(shè)計原則及標(biāo)準(zhǔn)
(1)在基坑工程設(shè)計中,要堅持保證支護體系安全可靠、保護環(huán)境、方便施工和經(jīng)濟性的原則。
(2)基坑支護設(shè)計、施工與基坑開挖,應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求、主體地下結(jié)構(gòu)要求、施工季節(jié)變化及支護結(jié)構(gòu)使用期等因素,因地制宜、合理選型、優(yōu)化設(shè)計、精心施工、嚴(yán)格監(jiān)控。
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格控制基坑開挖施工中引起的地面沉降量。應(yīng)對由于土體位移可能引起的周圍建筑、構(gòu)筑物、地下管線產(chǎn)生的危害加以預(yù)測,并提出安全、經(jīng)濟、技術(shù)合理的基坑支護措施。
(4)基坑支護應(yīng)滿足下列功能要求:
①保證基坑周邊建(構(gòu))筑物、地下管線、道路的安全和正常使用;
②保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。
(5)支護結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足建筑、車輛、設(shè)備等限界的要求,并按規(guī)范允許的結(jié)構(gòu)受力變形、施工誤差等要求進行放線施作。
(6)基坑支護結(jié)構(gòu)采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計。
(7)支護結(jié)構(gòu)在施工期間考慮其承載能力及變形對基坑安全和周邊環(huán)境的影響。
(8)基坑內(nèi)支撐體系的整體設(shè)計使用期限為24個月,連續(xù)墻與抗浮梁為永久結(jié)構(gòu)。
(9)支護結(jié)構(gòu)安全等級為一級,基坑支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)γ/0=1.1。
(10)支護結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足基坑穩(wěn)定要求:不產(chǎn)生傾覆、滑移和局部失穩(wěn);基坑底部不產(chǎn)生隆起、管涌;支撐系統(tǒng)不失穩(wěn)。
(11)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按最不利情況進行抗浮穩(wěn)定驗算,在不考慮側(cè)壁摩擦阻力時,其抗浮安全系數(shù)不得小于1.05,當(dāng)計及側(cè)壁摩阻力時,其抗浮安全系數(shù)不得小于1.15,當(dāng)結(jié)構(gòu)抗浮不能滿足要求時,應(yīng)采取相應(yīng)的工程措施。
(12)基坑周邊超載:標(biāo)準(zhǔn)段為20kPa,盾構(gòu)段為30kPa。
3.2.2 設(shè)計方案
沿基坑豎向布3道支撐,第一道采用800×1000mm鋼筋混凝土支撐,混凝土支撐最大水平間距9.0m;第二、三道支撐采用800×16鋼管內(nèi)支撐,鋼支撐平向間距3m,并在鄂爾多斯立交橋下適當(dāng)加密。墻頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁,冠梁截面b×h=1.6m×1.0m,第一道支撐撐在冠梁上,如圖3所示。
(1)施工前必須對周邊環(huán)境條件及基礎(chǔ)資料進行進一步摸排、核實,并根據(jù)實際情況對施工風(fēng)險進行預(yù)估,如有必要需進行專題研究解決。
(2)施工前需仔細(xì)閱讀本區(qū)間詳勘報告,并需在施工過程中與實際地質(zhì)情況進行核對,如有不一致,應(yīng)及時通知勘察及設(shè)計單位。
(3)施工前,施工方需對根據(jù)本區(qū)間風(fēng)險源等級劃分,制定有針對性的施工方案及應(yīng)急預(yù)案。
圖3 圍護結(jié)構(gòu)平剖面圖
(4)本區(qū)間明挖段支護結(jié)構(gòu)采用連續(xù)墻+內(nèi)支撐+坑內(nèi)疏干降水的形式,支護結(jié)構(gòu)施工中地下水位降至基底1.0m?;舆吘壴O(shè)置鐵質(zhì)防護欄桿;距離基坑邊緣2m范圍內(nèi),不得堆載;1倍基坑深度范圍內(nèi)堆載不得超過20kPa。
(5)基坑開挖到底后,必須嚴(yán)格執(zhí)行驗槽制度,核實基底標(biāo)高,防止超挖;核實基底土層并做釬探試驗,確保地基承載力滿足要求;避免施工擾動土體或基底土泡水;此外,接地工程完成后,需經(jīng)相關(guān)專業(yè)人員確認(rèn)滿足要求后,方能進行下一步澆筑墊層施工。
(6)鄂爾多斯立交橋下凈空較低,圍護結(jié)構(gòu)施工時應(yīng)采用合理的施工工藝,確保地連墻成槽質(zhì)量及鋼筋籠的整體性,以確保施工安全。