【doc】南京地铁张府园车站明挖深基坑支撑替换技术

【doc】南京地铁张府园车站明挖深基坑支撑替换技术 南京地铁张府园车站明挖深基坑支撑替换 技术 ? 隧道/地下工程? 南京地铁张府园车站 明挖深基坑支撑替换技术 崔松涛 (中铁卜六局集团第六工程有限公司北京101200) 摘要在南京地铁张府园车站明挖深基坑施工中,为解决基坑支撑后拆引起的防水 隐惠,提出了在接驳器 连接地下连续墙情况下采取支撑替换 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 经过建立计算模型并检算可行后进行 试验,得出了在车站标准段将第 三排后拆支撑向上换撑,可以保证深基坑稳定的结论,并在后期施工中应用此技术, 取得了较好效果.. 关键词地铁车站支撑围护结构 1工程概况 南京地铁张府园车站位于南京市中山南路西 侧,北起张府园路,南至建邺路,全长216m,底板埋 深15.51,17.06m,以600I11111,800111111厚地下连续 墙作为围护结构(跨地面建筑物施工段地下连续墙 厚度800mm).明挖顺作法施工,端头井设5排钢 支撑,标准段设4排钢支撑支护,其中端头井第2至 第4排支撑,标准段第3排支撑为后拆法车站西 侧为密排建筑物,距基坑围护结构1,7,6.5m,车 站东侧为交通繁忙的中山南路,中山南路地面以下 有D1700雨污水管,距基坑围护结构0.5,4m,施 工环境复杂(见图1),基坑保护等级为一级. 张府园车站地处古秦淮河漫滩,以较松软的砂 土,粉土,黏性土为主,地面以下611"1为深厚饱和粉 细砂地层,层厚l5,22m,场地土类型为中软土,场 地类别为?类.场地地下水以孑L隙潜水为主,浅中 部砂土为主要含水层,地层透水性较强. 2后拆法支撑替换技术的可行性 2.1后拆法支撑替换方案的提出 收稿日期:2003—12—18 ]量 图1张府园车站周边平面环境 张府园车站结构形式为双柱三跨双层结构,采 用地下连续墙围护,连续墙间设钢筋混凝土中间接 头桩连接,主体结构划分为9个施工段,结构顶板, 中板,底板钢筋通过接驳器锚入地下连续墙围护结 构,形成复合衬砌. 根据上海地铁江苏路车站的施工经验,后拆法 支撑一般采用2种方案解决支撑端头与侧墙结构位 置之间的问题,即侧墙结构开窗或预埋钢垫箱,这两 种方案在结构防水方面效果均不十分理想,尤其是 在侧墙结构上开窗的方案,防水处理难度更大.若 采用预埋钢垫箱的方案,不仅会大大增加工程成本, 而且也不能从根本上解决防水问题.在张府园车站 第一施工段端头井和标准段采用后拆法施工,经检 参考文献3 势 Lou . i 国 sS 际 T 铁 ho 道 mp 工 so 程 n ,2o00(5) . 二十一世纪前十年铁路行业的发展趋 l钱立新.世界高速铁路技术.北京:中国铁道出版 社,20034LouisSThmps.n,Jianghongwu?市场经济带来的严峻挑 2王麟书.中国铁路发展战略若干问题的分析.铁道建筑技战?国际铁道工 程,2003(5) 术,2002(5) 8铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2004I2) ? 隧道/地下工程? 查发现支撑部位混凝土封填密实度不易保证,经常 出现个别渗水点难以封堵如果能够进行一次支撑 替换,将第3排支撑向上移至结构中板以上(第3排 钢支撑中心上调1.9m),变后拆法支撑为"先拆 法".将消除因支撑后拆给结构防水遗留的隐患一 由于端头井结构特殊,开挖深度大,因此考虑仅 对车站标准段进行后拆支撑替换?车站标准段顶板 微土厚度2.6,2.7m,标准段结构高度12.69m.设 4排0609,616钢管支撑(图2)车站主体结构施 李}由 工顺序为:底板拆除第4排钢支撑一站台层侧 姜} 墙,中板拆除第2排钢支撑一站厅层侧墙,顶板 享}由 拆除第1,3排钢支撑 l0.54 /,__lf一 ,———————— 上————上—————————————————L一 第1排钢支撑J/一…j.厂,十一1-1r……一 一一 第2排钢支撑/…IlI: —.一…一 "——一—————JL————…——一 …一}[=,一1,1[…一: 第3排钢支撑rIIII…i EI:1..目j j,/:第 4排钢支撑I,—————————————————————————— l/,1Il?@?? 600655【450c6555o【 图2张府园车站标准段横断面示意(单位:Cm) 2.2计算模型的建立与检算 换撑后第3排支撑距结构底板之间的地下连续 墙临空高度达7.5m,按传统计算模型检算,当只考虑车站结构底板提供水平支撑力时,地下连续墙抗 弯强度超限,方案不可行.但由于本工程设计具有 一 定的特殊性,底板,中板,顶板与地下连续墙围护 结构均预埋接驳器连接,如果考虑车站底板的抗弯 作用,并假设车站底板与地下连续墙组成H型刚性 结构,按此建立模型进行检算.本次检算考虑2种 情况:一是基坑标准段施工情况,一是基坑穿越建筑 物段的施工情况. (1)计算荷载及组合 ?土压力.这里只涉及到水平土压力,其大小 根据垂直土压力与侧压力系数来计算.土层物理力 ?地面荷载.对于标准段计算截面,取20kPa, 对于穿越建筑物段计算截面,取90kPa. ?施工荷载取5kPa. 本设计荷载组合方式:永久荷载X1.2+可变荷 载X1.05.这基于局部变形理论的弹性支承链秆法 进行计算,结构采用粱单元和杆单元模拟,纵向计算 长度取1.0nl. 表1土层物理力学指标 容重粘聚内摩静止侧基床反力系数 土层名称力C擦角压力系K/K/ /(kN-m1(MPa?(MPa?/kP a/(.)数 nl一)Ill一) 杂填土,『一1I8.82.OI5.0 粉砂?一1d2一l8.67.226.IO5534.039.6 粉土?一2c2一l7.67.8l76O.5827O32.5 粉砂?一3—1(132I855.329.20.4335.O38.5 l 粉砂?一3—2d218.44.43O.OO.4_434.539.O 粉质黏土 ?一3—3I9.OI1.5l6.70623.525.O (2)计算原则 ?底板施作完成并达到100%设计强度后,拆 除第4排钢支撑并上移至中板顶面以上50cm作为 替换,同时将第3排钢支撑拆除,如此变"后拆法" 支撑为"先拆法"支撑. ?把底板与连续墙连接节点作为刚性节点建立 计算模型. ?围护桩按弹性支撑链杆法模拟地层的弹性抗 力,桩体在开挖面以下地层采用一系列弹簧模拟. ?钢支撑作为具有弹性压缩的杆单元. (3)计算结果 采用有限元程序计算,计算结果如下:对于标准 段计算截面,地下连续墙内侧最大弯矩为482.4 kN?m,外侧最大弯矩327.4kN?in,最大轴力 217.5kN,最大水平变形18mm;对于穿越建筑物段 计算截面,地下连续墙内侧最大弯矩为691.9 kN?m.外侧最大弯矩276.4kN?m,最大轴力 290.0kN.最大水平变形24.5ITlIn. 因为地下连续墙的最大水平变形均小于一类基 坑允许的最大水平变形(在此,允许的最大水平变 形为0.2%H:0,2%×15000mm=30111111),所以 地下连续墙是安全的.此计算未考虑穿越建筑物段 底板以下进行搅拌桩加固及第1层设置钢筋混凝土 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2004f2J9 ? 隧道/地下工程? 支撑,可以作为换撑方案实施过程中的安全储备 3方案实施 3.1试验 选择了第3施工段中部的一幅连续墙进行试 验.在该连续墙上按照检算换撑位置架设两根钢支 撑并加设预应力,随后释放第3排钢支撑的预应力, 但先不拆除第3排支撑,对暴露的连续墙进行水平 位移监测.试验期间一旦发现围护结构变形异常 时,立即恢复第3排支撑.受监测精度的限制,监测 数据略有波动,第3排钢支撑r立力释放后,5d累计 变形在5mm左右,且变形速率趋于稳定收敛.试 验结论说明采用换撑方案安全可行 3.2应用 为确保深基坑的安全稳定,换撑方案应用中特 别注意了如下要点. (I)确保接驳器连接效果. (2)对底板钢筋混凝土结构加强养护,并保证 混凝土达到100%设计强度,且养护不少于7d,再 进行支撑替换,避免底板结构过早受力. (3)支撑替换按先架后拆法实施,以利安全;替 换支撑按一定比例安设轴力计,以提供监测信息. (4)支撑替换后,在7d内完成站台层侧墙及中 板结构施工,缩短站台层围护结构临空时间,控制围 护结构变形. (5)备用一个施工段的钢支撑,发现监测数据 异常时,立即架设备用支撑,稳定基坑变形,保护周 边环境. 3.3方案改进 通过现场试验以及第3,第4施工段监{01lj信息 反馈,第3排后拆法支撑采用向上换撑的措施后,地 下连续墙围护结构水平位移稍偏大,不利于环境保 护,后期施工中进行了方案改进.在基坑土方开挖 期间,完成第3层土方开挖后,同时架设第3排钢支 撑和替换支撑,控制土方开挖期间围护结构的变形 量,达到保护环境的目的. 4后拆法支撑替换的实施效果 4.1围护结构变形分析及比较 以C11,C3,C8,C7测斜孑L为例.C11测斜孑L作 为换撑方案实施前的代表孔位;C3,C8测斜孔作为 厚800mm地下连续墙换撑实施的代表孑L位,其中 10铁道建筑技术 C3测斜孔位于靠近建筑物一侧,C8测斜孔位于远 离建筑物的对侧;C7Dq'JW~L作为厚600mm地下连 续墙换撑实施的代表孔位(图1).各代表孔位的围 护结构变形趋势见表2. 表2中最终最大变形均满足一级基坑保护等级 要求(小于30Film).支撑替换后5d内地下连续墙 围护结构水平位移最大累计变形在5mm左右,与 试验阶段监测数据相一致.将C7与Cll测斜孔进 行比较,向上换撑对最终最大变形的影响(对应深 度I7m左右)在2,3mm之间. 表2各代表孑L位处的监测数据 拆换支撑时换撑5d累计变形换撑后累计变形最终变形 孔号间距底板完最大值对应深最大值对应深最大值对应深 成时间/d度/m度/m度/m C?9262】7.528.4】7.0 C36539529.9l7.03O.1l70 C884.2lO.025.7l6.526.4l6.5 C774.910.027.8l6.530.316.5 换撑方案实施前,5d累计变形1.4mm,最大变 形对应深度13m,在第4排钢支撑中心以下0.5m; 换撑方案实施后,最大变形对应深度9.5—10.0m, 在原第3排钢支撑中心附近. 通过C3与C8测斜孔的比较,厚800mm地下连 续墙靠近建筑物一侧最终最大变形比对侧围护结构 最终最大变形大3—4mm,是受偏压作用和中山南路 地面以下01700雨污水管共同影响,建筑物的对侧 C8测斜孔孔口向基坑外侧方向水平位移15?un. 4.2车站主体结构外观质量 采用支撑替换方案后,车站主体结构侧墙无新 增渗水点,侧墙整体性及外观质量控制良好.车站 底板结构无有害裂缝开展. 5结束语 车站结构底板完成以后,结构底板与围护结构 组成复合体系共同受力,整体稳定性大大增强,此时 将以围护结构强度指标作为控制因素.采用复合衬 砌形式,底板完成后地下连续墙临空高度7m可以 保持稳定. 在模拟施工工况进行设计计算的过程中,可以 适当加强对主体结构施工期间支撑拆除后围护结构 减载转换的动态分析. RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2004{2)