南方医院站为广州市轨道交通三号线北延段工程中的第三座地下车站, 位于广州大道北与京溪路交叉路口北侧广州大道地下, 南连梅花园站, 北接同和站, 为盾构过站的地下二层车站。车站全长152.9m, 车站中间标准段宽度19.5m。现有地面高程为+32.802m~34.462m, 中心里程基坑底面高程15.170m, 车站基坑开挖深度为17~19m。
车站周围房屋密集, 东南侧为恒骏花园、春兰花园、云景花园和南方医院, 西北侧为白灰场村、恒隆大厦、京隆大厦和一五七医院等。站区范围内地形平坦, 地势由西南向东北略有倾斜, 地面高程为32.6~34.5m。地貌形态属海陆冲积平原, 具体表现为平缓三角洲冲积地貌。广州大道北现有车流量较大, 主体结构施工期间将西北侧车道及路中绿化带作为施工用地, 利用东南侧车道作交通疏解。车站基坑周边管线较多, 施工前已完成其迁改工作。
车站范围内无断层通过, 地质构造较简单。为震旦系片麻花岗岩分布地段, 岩面 (强化岩顶面) 起伏较大。第四系土层主要为冲一洪积土层、坡残积土层, 土层厚度变化较大, 地下水富水程度一般, 软土层不发育, 呈零星分布。
岩土分层有:本站范围内依次为:<1>人工填土层、<4-1>粉质粘土层、<3-1>细砂层、<4-2>淤泥质土层、<5H-1>可塑状花岗岩残积土、<5H-2>硬塑状花岗岩残积土、<6H>岩石全风化带、<7H>花岗岩强风化带、<8H>花岗岩中风化带、<9H>花岗岩微风化带。车站底板位于<5H-2>、<6H>层。
其中花岗岩残积层具遇水软化崩解特征, 在开挖过程中对残积层进行扰动及泡水后试, 残积土和全风化土的渗透系数分别为0.15m/d和0.1m/d, 渗透系数较大。基坑开挖后, 基底以下的强风化和中风化岩层承压裂隙水上渗, 使基底土体的含水量增大, 而花岗岩、花岗片麻岩残积土及全风化层含砂含砾量大, 具遇水易软化、崩解的特点, 浸水后造成土体承载力下降、受力后变形增大、被动土压力减少, 导致连续墙水平位移增大、车站结构下沉。地下水类型按其赋存方式可分为:第四系松散层孔隙潜水和块状基岩裂隙微承压水, 其主要特征分述如下:
(1) 第四系松散层孔隙水 (Q3+4al+pl)
本区间第四系孔隙水主要赋存于第四系冲洪积沉积的细砂层<3-1>和中粗砂层<3-2>, 其赋存条件直接与砂土的粒度成份有关, 一般砂质颗粒粗、分选好、较为纯净的层位, 径流通畅, 渗透性好, 含水较丰富;砂质颗粒细、含粉粘粒成份的层位, 相对径流差, 渗透性低, 水量偏小。本场地砂层呈夹层状透镜体状, 厚度变化大, 含少量粘粒, 具中等透水性。由于冲洪积土层、河湖相淤泥质土含水性贫乏, 透水较差, 多属弱、微透水层。
(2) 基岩裂隙水 (γ53-1)
基岩裂隙水主要赋存于花岗岩强风化层和中风化层中, 由于风化基岩深度及裂隙发育程度的差异, 基岩裂隙水赋存不均匀, 其富水程度与渗透性也不尽相同, 在裂隙或构造发育地段, 其透水性好, 水量较丰富。由于强风化带上部全风化岩和残坡积土以土性为主, 透水性差, 在一定程度上起到相对隔水作用, 因此本层基岩裂隙水具承压水特征。
地下水对混凝土结构具弱腐蚀性, 对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性, 对钢结构具弱腐蚀性。勘察所揭露的地下水水位埋藏较浅, 土层中含水贫乏, 富水性差, 弱透水性;砂层分布不均匀, 层位不稳定, 富水性较好, 为主要富水地层, 具中等~强透水性;地下水稳定水位埋深一般1.40~5.80mm, 可视为潜水类型。
(1) 参照广州市标准《广州地区建设基坑支护技术规定》, 本基坑工程安全等级为一级;参照《广州市轨道交通三号线北延段技术要求》, 本基坑变形控制保护等级为特级。根据场地岩土工程地质勘察报告, 并结合场地周边的环境情况, 本工程的基坑支护方案采用地下连续墙+内支撑的支护形式。
基坑开挖深度约17m~19m, 地下连续墙厚800, 墙的嵌固深度为进入基坑底面花岗岩残积土不小于6.5m、全风化层不小于5.5m。混凝土冠梁截面为1000×1000, 围檩在转角位置及斜撑位置采用钢筋混凝土腰梁, 截面为800×800, 围檩转角处设腋角;在直线段对撑处采用2I45钢围檩。第一道支撑采用钢筋混凝土支撑, 主截面为800×900, 其余各道支撑采用!600钢管支撑, 壁厚14mm, 钢管斜支撑与围檩连接处, 在围檩上设钢筋混凝土牛腿, 围檩的连接面与钢管轴线垂直;地下连续墙的混凝土强度等级为C30, 抗渗等级为S8;冠梁和混凝土腰梁为C30。
(2) 基坑外侧连续墙幅间采用高压旋喷桩做桩间止水, 旋喷桩径800mm, 旋喷桩需插入至连续墙底或进入至岩面。
(3) 考虑到花岗岩残积土的特性, 地下连续墙施工后、基坑开挖前应对坑内基底进行加固处理。所以根据以往设计、施工的经验, 在基坑开挖前对基底3m内的土层进行旋喷桩加固。旋喷桩使用三管"800直径, 加固形式采用隔栅式布置。旋喷桩长度为3m或进入岩面。加固后复合地基承载力特征值不小于280k Pa。同时, 施工单位还需采取有效的降水、临时挡土等各种必要的措施, 保证基坑开挖时基坑内土体的稳定性。
结构自重:钢筋混凝土自重按25k N/m3
地面超载:按20k Pa计。
土压力:根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》 (GJB02-98) , 多支点连续墙采用如下的土压力计算模式:基坑上部主动侧 (迎土侧) 按朗肯主动土压力进行计算, 基坑下部考虑两侧土压力相抵后形成矩形土压力荷载, 并在被动侧 (基坑侧) 计入一组弹性支撑 (地层抗力) 。
水压力:地下水位按实际地下位计且水压力不折减。地下水位以下, 对于地层中透水性较强的砂性土和花岗岩残积层按水土分算, 其余土体按水土合算。
基坑计算采用北京理正软件设计研究所研制的理正基坑5.0版程序, 计算时按照增量法对开挖及回筑工况逐层计算, 基坑重要性系数为1.10。
以下是几个计算孔的包络图:
(1) 围护结构的垂直施工误差不得大于5/1000, 本设计未考虑施工误差, 施工时首先应定出各控制坐标点的准确位置, 在此基础上考虑施工的水平误差和垂直误差, 并结合围护结构的最大水平位移进行外放, 外放不能少于150mm。以保证围护结构内表面不侵入结构。其它要求参考《广州地区建设基坑支护技术规定》
(2) 在花岗岩残积层中, 成槽后如搁置时间较长容易造成塌孔。故施工单位应根据现场的条件调整泥浆配合比, 终孔清底后尽快浇注混凝土。
(1) 钢支撑采用直径D=600mm、t=14mm的钢管, 钢材型号采用Q235。
(2) 钢支撑施加预应力应符合以下要求, 千斤顶应有计量装置, 机具设备及仪表应定期维护、预先校检合格, 使用中发现异常现象应重新校验;支撑完毕后, 应仔细检查确认符合设计要求后方可施加预压力, 预压力加至设计规定值后, 应再次检查各连接点的情况, 待额定压力稳定后方可予以锁定。同时应先架设对撑后设置角撑。
(3) 钢支撑应考虑温度应力对支撑结构的不利影响, 在夏季施工时, 因曝晒产生的温度应力与支撑应力迭加, 当达到设计值并有增加趋势时, 应及时采取淋水降温等措施。
(1) 旋喷桩规格:桩径800, 与地下连续墙的交圈厚度不小于150。
(2) 旋喷桩在钻孔桩施工完成后进行, 桩位偏差不应大于50mm。
(3) 注浆采用32.5MPa普通硅酸盐水泥, 水泥浆水灰比为1.0~1.5, 可根据需要加入适量的外加剂及掺合料, 用量应通过实验确定。
施工期间基坑围护止水, 确保基坑的稳定至关重要。
(1) 基坑降排水, 为了确保基坑稳定, 便于基坑开挖和主体结构的浇筑, 应认真作好基坑内地下水和施工废水的降排水工作。根据实际情况在基坑内设置降水井点或排水沟, 集水井, 要求主体结构施工中地下水位降至基底下2.0~3.0m。
(2) 基坑开挖从上到下依次进行, 基坑的开挖深度应严格按设计图中给出的标高进行, 严禁超挖。基坑开挖至基坑底以上1000mm时, 应进行基坑验收, 并采用人工挖除剩余土方, 挖至设计标高后应即时平整基坑, 疏干坑内积水, 并及时施作底板下接地网、垫层。
(3) 基坑开挖应注意基坑纵向的边坡稳定, 必要时可采取分层开挖方式进行。
(4) 钢支撑的稳定性是控制整个基坑稳定的重要因素之一, 钢支撑的架设必须及时准确到位, 并严格按设计图的要求施加预应力。尤其要注意斜支撑的稳定性, 在斜支撑的制作、安装等每一环节均要做到精心作业。另外, 从钢支撑的架设到拆除的整个施工过程中, 对钢支撑的监测应严格要求, 确保钢支撑的稳定万无一失。同时, 钢筋混凝土腰梁的水平、垂直精度必须保证, 浇注时必须震捣密实。必须在混凝土达到设计强度后方能假设支撑。
深基坑施工监测的目的主要是保证基坑支护结构的稳定和安全、保护周围环境。基坑开挖过程中应根据监测数据进行信息化施工, 及时对开挖方案进行调整, 优化设计, 使支护结构的设计既安全可靠又经济合理。
基坑监测以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主, 以现场目测检查为辅。观测点的布置应能满足监测要求, 基坑开挖影响的范围随开挖深度的增加而增大, 一般从基坑边缘向外2~4倍开挖深度范围内的建 (构) 筑物均为监测对象。各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值, 且不应少于两次。
本站基坑东南侧是春兰花园及其群房, 其基础为外击式沉管灌注桩, 桩芯600mm。桩设计为端承摩擦桩, 桩端支撑在砂质粘土层。桩长21~22m。桩底标高8.7~9.7m距离主体基坑边21米。所以在施工的时候需要监测春兰花园内地下水位的变化及加强对建筑的沉降变形检测, 如地下水位变化较大需采取补水措施和及时通知相关单位处理。
本站基坑西北侧是京隆大厦及恒隆大厦。京隆大厦为11层框架结构, 基础为桩基础, 距离主体基坑边11.78m。恒隆大厦为12层框架结构, 局部有一层地下室, 基础为人工挖孔桩端承桩, 桩芯直径为1400mm, 桩端进入微风化花岗岩0.5m, 大楼距离主体基坑边10.8m。施工时应对这两栋大楼进行沉降变形检测。
根据南方医院站基坑支护及周围环境的特点, 施工监测必测项目、测点布置和精度要求如下表所示:
监测项目报警值:
(1) 支护结构墙水平位移:最大限值0.18%, 25mm (取小值) ;
(2) 支撑轴力:根据设计计算书确定, 一般警戒值为80%的设计值;
(3) 自来水管道变位:沉降或水平位移均不得超过30mm, 每天发展不得超过5mm;
(4) 建筑物倾斜允许值i<0.002;
(5) 对于测斜光滑的变化曲线, 若曲线上出现明显的折点变化, 也应作出报警处理。
若插入坑底部分支护墙向内变形, 支护墙下段位移较大, 造成墙背土体沉陷, 主要应设法控制支护墙嵌入部分的位移, 着重加固坑底部位, 具体措施有:①先用反压压土回填抑制位移扩大, 再进行处理。②增设坑内降水设备, 降低地下水。③对坑底进行加固, 如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。④对基坑挖土合理分段, 每段土方挖到底后及时浇注垫层。
(1) 对较严重的流砂现象应增加坑内降水措施, 使地下水位降至坑底以下0.5~1m左右。
如果流砂是在上部墙幅间的缝隙中出现的, 则可在排桩间嵌补防水细石混凝土。施工中应先在出现流砂的部位插入引流管, 而后将该段桩间土清除, 再将两面桩对应面凿毛, 然后在外面支模, 浇注防水细石混凝土。
(2) 管涌十分严重时可在支护墙前打设一排钢板桩, 在钢板桩和支护墙间进行注浆, 钢板桩底应与支护墙底标高相同, 顶面与坑底标高相同, 钢板桩的打设宽度应比管涌范围宽3~5m。
(1) 对渗水量较小, 不影响施工也不影响周边环境的情况下, 可采用坑底设排水沟的方法。
(2) 对渗水量较大, 但没用流砂带出, 造成施工困难, 而对周围影响不大的情况, 可采用“引流-修补”方法。 (1) 在渗漏较严重的部位, 先在支护墙体水平 (略向上) 打入一根钢管, 内径20~30mm, 使其穿透支护墙体内, 由此将水从该管引出; (2) 将管边支护墙的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵; (3) 待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后, 再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时, 按上述方法再进行“引流-修补”。如果引流的水为清水, 周边环境较简单或出水量不大, 则不作修补也可, 只需将引入基坑的水排出即可。
(1) 如果漏水位置离地面不深处, 可将支护墙体背开挖至漏水位置下500~1000mm, 在支护墙体背后用密实混凝土进行封堵。
(2) 如漏水位置埋深较大, 则可在墙后采用压密注浆方法, 注将封堵。注浆浆液中应掺入适量水玻璃, 使其能尽早凝结。也可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时, 为防止施工对墙体产生的压力生成支护墙体较大的侧向位移, 在施工前应对坑内局部反压回填土, 待注浆达到止水效果后再重新开挖。
在基坑围护和结构设计施工过程中, 必须注意每个基坑特有的地质情况, 对特有的地质采用特有的设计及施工方法。施工的过程中必须制定详细的专项监测方案, 并根据监测成果, 及时反馈信息在支护和结构施工、基坑的开挖、降水的过程中, 施工对地层产生的扰动, 基坑内外地基土应力的重分布, 有可能会引起围护结构、地表及附近建筑物的变形或沉陷, 危及基坑, 指导施工, 以确保建 (构) 筑物及作业人员、居民的安全。
摘要：随着城市轨道交通建设工程不断发展, 因此出现了大量的大型深基坑工程。加强深基坑的支护, 保证基坑内正常作业的安全, 防止基底及坑外土体移动, 保证基坑附近建筑物、道路管线的正常运行成为我们目前面临的重要课题。
关键词：支护桩,深基坑,花岗岩残积土,旋喷桩
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