論地鐵車站深基坑支撐體系優(yōu)化問題

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　摘 要：主要闡述了劉家窯地鐵車站明挖基坑內(nèi)支撐體系中的優(yōu)化問題，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，綜合考慮基坑施工因素，合理選擇內(nèi)支撐形式，從而降低工程造價。

　　關鍵詞：地鐵車站；深基坑；支撐體系優(yōu)化

　　北京地鐵五號線劉家窯車站在施工明挖結(jié)構(gòu)基坑時，圍護結(jié)構(gòu)采用護坡樁結(jié)合鋼支撐體系，采用鋼支撐體系可普遍縮短護坡樁嵌入土層深度，減少整體護坡樁長度，同時采用可重復使用的鋼制內(nèi)支撐配合鉆孔護坡樁，封閉內(nèi)支撐體系與護坡樁擋土結(jié)構(gòu)共同組成穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)體系，兩者共同承受土體約束及荷載作用，使基坑圍護結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。通過對地鐵五號線已經(jīng)施工完畢的劉家窯車站明挖基坑內(nèi)支撐體系幾個問題的分析，力圖尋找合理布設內(nèi)支撐體系的方式。

　　1、工程概況

　　劉家窯車站位于現(xiàn)況南三環(huán)路劉家窯立交橋，車站主體結(jié)構(gòu)全長201m，本站南北兩端主體結(jié)構(gòu)為地下二層，雙柱三跨島式結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工，其中南端長76.3m，北端長49.7m，車站南端設盾構(gòu)端頭井。車站中部75m為單層雙柱三跨曲墻拱頂復合襯砌結(jié)構(gòu)，采用暗挖法（CRD工法）施工。

　　本車站主體明挖結(jié)構(gòu)分為兩段，南側(cè)基坑開挖深度為16.7-20.0m，開挖寬度為20.3m，開挖長度為75.7m，采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐作圍護結(jié)構(gòu)；北側(cè)基坑開挖深度為17.5-20.6m，開挖寬度為22.35m，開挖長度為49.8m，采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐作圍護結(jié)構(gòu)，基坑北側(cè)最下一道支撐為預應力錨桿。灌注樁直徑600，間距800-1000mm，樁長為19.54-23.82m，樁頂設800×700帽梁，頂面標高為39.0m.帽梁與原狀土之間高差部分以1∶1的角度放坡，表面用50mm混凝土抹面支護。樁間采用掛網(wǎng)噴射50mm厚的C20混凝土保持樁間穩(wěn)定，混凝土噴層內(nèi)設 6@150×150mm的鋼筋網(wǎng)片。

　　原設計采用沿基坑豎向設三道鋼圍檁及θ609×14mm的鋼支撐（局部深處為四道鋼支撐），在端部和角部采用斜撐，支撐較長處中部設θ600鋼支撐立柱。

　　2、支撐體系優(yōu)化

　　支撐體系應該方便基坑結(jié)構(gòu)施工，不但達到確保整個施工過程中基坑穩(wěn)定的目的，還應該便于基坑開挖及后續(xù)結(jié)構(gòu)施工作業(yè)。

　　內(nèi)支撐位置的選擇對于結(jié)構(gòu)施工影響加大。如果同一層支撐間距、上下層之間高差較小，或者設置豎向支撐，將直接造成現(xiàn)場無法展開大規(guī)模機械施工?，F(xiàn)場采用機械施工，不可避免要發(fā)生與內(nèi)支撐架設工序沖突的現(xiàn)象，內(nèi)支撐架設不及時對于基坑安全影響勢必較大。內(nèi)支撐形式合理與否，直接結(jié)果是基坑施工周期延長，工程組織難度加大，基坑風險程度提高。

　　目前地鐵五號線在施的明挖基坑支撐體系大體可以分為兩類。一類為：護坡樁結(jié)合內(nèi)支撐體系，如劉家窯車站、燈市口車站、張自忠車站、和平北街車站等；另一類為護坡樁結(jié)合錨桿支撐體系，如宋家莊車站、雍和宮車站、土城北路車站。各車站已經(jīng)完成基坑支護和結(jié)構(gòu)施工，支護均達到預期效果。對比兩類基坑施工操作中的問題可以發(fā)現(xiàn)。

　　內(nèi)支撐體系嚴重干擾土建結(jié)構(gòu)施工，并且存在諸多后續(xù)問題。作為臨時支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐對后續(xù)永久結(jié)構(gòu)的施工有較大影響，尤其是防水卷材、鋼筋等的搭接空間，施工縫設置以及結(jié)構(gòu)砼澆筑質(zhì)量。

　　在目前采用內(nèi)支撐體系的基坑開挖土方作業(yè)中，施工單位為達到機械施工目的，均有開挖土方與架設支撐沖突矛盾，按照設計的支撐間距、高度要求則無法滿足機械施工作業(yè)面，因此普遍出現(xiàn)施工中架設支撐時間遠遠滯后于土方開挖，事實上增大了基坑安全隱患，存在冒險施工的現(xiàn)象。另一方面，不得不說是內(nèi)支撐體系限制了機械施工。支撐位置在考慮基坑安全計算要求的前提下，內(nèi)支撐圍檁托架位置需要接近永久結(jié)構(gòu)梁板位置，限制住了施工縫位置，該部位集中布置防水、鋼筋等，造成防水卷材搭接長度與鋼筋預留接駁器位置重合，卷材搭接長度及搭接施工質(zhì)量保證難度大大加大，如果采用錨桿體系，可以確保防水接茬任意布置，遠離鋼筋、施工縫，可以保證理想的防水效果。內(nèi)支撐接近梁板，尤其是平面位置與結(jié)構(gòu)柱重合，在梁柱施工中避讓支撐，結(jié)構(gòu)鋼筋預留位置無法完全確保結(jié)構(gòu)要求的鋼筋錨固長度，造成臨時結(jié)構(gòu)體系影響永久結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量。內(nèi)支撐體系要求在基坑內(nèi)部設置環(huán)狀圍檁，圍檁的設置與永久結(jié)構(gòu)側(cè)墻位置重合，由于支撐位置限制施工縫，側(cè)墻澆筑高度一般在支撐下方1m左右，在滿足鋼筋連接要求下，砼澆筑時，由于鋼筋頂在支撐下方，操作人員無法下到墻體內(nèi)部進行振搗，砼的灌注位置只能在模板上端，砼澆筑落差大，離析現(xiàn)象難以避免，結(jié)構(gòu)澆筑后的實體質(zhì)量無法保障。對照錨桿支撐體系，上述問題完全可以避免。

　　如果設置內(nèi)支撐，在確?；臃€(wěn)定的前提下，各層支撐設在永久結(jié)構(gòu)各層梁板的上方80cm以外較為合理，這樣能夠確保接縫各工序施工質(zhì)量及操作空間。通過計算和研究分析，內(nèi)支撐采用I488型鋼作為支撐桿件，支撐位置在基坑-1m、-8m、-11m處，局部在-14m增了第四支撐，同層支撐間距3m，從而保證了施工操作空間和各工序的施工質(zhì)量。

　　3、支撐體系施工

　　由于該基坑為明、暗挖結(jié)合車站，明挖基坑與暗挖車站之間結(jié)合部位處理非常關鍵，直接影響不同形式的防水、明暗挖結(jié)構(gòu)處理等的施工。在本次施工中就出現(xiàn)內(nèi)支撐及支撐托架與暗挖初支長管棚位置沖突、與結(jié)構(gòu)側(cè)墻防水基坑與暗挖車站之間結(jié)合部位處理非常關鍵，直接影響不同形式的防水、明暗挖結(jié)構(gòu)處理等的施工。在本次施工中就出現(xiàn)內(nèi)支撐及支撐托架與暗挖初支長管棚位置沖突、與結(jié)構(gòu)側(cè)墻防水、鋼筋沖突等問題。