城市地铁深基坑施工降水技术
摘 要:近年来,全国各大中城市加快了城市公共交通工程建设的速度,以缓解日益突出的城市交通拥挤问
1 工程概况
西安地铁三号线咸宁路车站位于咸宁路与金花南路十 字,远期规划为西安地铁三号线与地铁六号线“T”字型换乘 站。本车站为地下二层分离岛式结构。咸宁路车站为城市主 干道交通枢纽,邻近建筑物较多,车流量大。拟建车站场地 地面较平坦,地面高程介于421.74~425.40m,地貌单元属交 通大学黄土梁。
三号线与六号线节点处埋深约为 24m。水位降深为 9.5 ~ 15.9m 。根据工程地质条件、水文地质条件、施工方法 及基坑周边建筑物环境条件,结合西安地铁二号线及邻近场 地基坑降水工程经验,本区间降水拟采用坑外管井降水,主 要选择原因如下: (1)结合我局多年在黄土地区的降水经验及相邻建筑物 降水资料综合分析,本车站降水可以采用管井降水方案。 (2)基坑工程降水涉及到的因素比较多,为了保证基坑 降水顺利进行,以及为了解决后期施工降水出现的问题,如 局部水位下降太慢或降水不符合设计要求等,需要根据邻近 井水位资料来判断。 4.2 降水设计计算 本车站主体结构采用明挖法施工。标准段车站围护结构 采用Φ1000@1400 钻孔灌注桩,桩长:20.71m,桩基插入基坑 底 6m;桩间采用Φ600二重管旋喷桩作为止水帷幕,旋喷桩 桩底和围护桩桩底同标高。 根据本区间结构特征、周边建筑物情况、地层地质 特点,周围水文地质条件及降深、围护结构,同时结合地 铁一号线和二号线同类地质结构采用帷幕支护结构的施工 效果及施工降水的特点,涌水量采用基坑外降水的公式, 计算公式依据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》 (GB50307—1999)表8.5.8-1中潜水完整井基坑远离边界的计 算公式:Fra bibliotek2 H
S S R 1 l g r0
式中: 中 Q—涌水量(m3/d);r0—基坑等效半径(m),按该规 范条文说明 8.5.8 计算; k —渗透系数( m/d ); H —含水层厚 度( m ); R —影响半径( m ),计算中取经验值; S —设计 水位降深( m ); L —基坑通过含水体的长度( m ); B —基 坑宽度(m);η-概化系数 ; n-降水井个数。估算结果及 参数取值见表 4.2。
2 降水主要目的及分析
(1)防止周围建筑物不均匀沉降。由于水位下降,引起 土层有效应力增加从而土体压缩变形,导致建筑物不均匀沉 降。 (2)防止水位下降导致的地面沉降。降水井穿越的地层 有粗砂和粉砂层,如果降水井反滤层没有处理好,易导致土 层中颗粒的流失,随着降水的时间延长,有可能导致地面沉 降,进而破坏邻近建筑物的基础,导致建筑物产生不均匀沉 降。 (3)防止基坑遇水失稳。通过降水及时疏通开挖范围内 土层的地下水,使其得以固结,以提高土体强度和自稳性, 防止开挖面土体失稳。降低下部承压水层的承压水水头,防 止基坑底部土体隆起或突涌的发生,确保施工时基坑底板的 稳定性。
4 降水方案设计
4.1 方案选择 拟建工程为地下工程,主体结构开挖深度 17.5~20.3m,
咸宁路车站降水计算 表4.2
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渗透 地下水 系数 位埋深 区段名称 K (m/d) 咸宁路车站 3号线和6号线 相交部位 5.0 5.0 h0 (m) 7.0 8.9
静止水位至隧道 基础底之深度 H1 (m) 10.0 15.1
单井 设计降水 隧道通过含水 洞身横断 设计井深 影响半径 出水 深度 体的长度 面宽度 量 S L h R2 B q0 (m) 11.5 16.6 (m) 213.3 45.3 (m) 35.0 45.0 (m) 150 150 (m) 15.0 15.0 (m3/d) 360.0 360.0
涌水量 Q (m3/d) 6768 7036
浅谈城市地铁深基坑施工降水技术
鲁强
中铁四局安全质量稽查大队
题。随着城市繁忙干道新建地铁,邻近建筑物、管线和地表产生了不同程度的沉降。如减少这类不均匀沉降,基 坑降水是个重要问题。本文通过对西安地铁三号线咸宁路车站基坑降水工程技术方法的选择、剖析和降水引起的 沉降量分析及评估,试图为同类深基坑降水方案的设计,提供参考实例。 关键词:地铁深基坑;降水;技术方法;沉降评估
降水井 井间距 数量 n 间距
(个) (m) 20.7 16.1 22.1 7.5
根据计算结果并结合该区段降水经验,拟在基坑内共布 置降水井34口,其中45m降水井14口,35m降水井20口。
5 降水引起的沉降分析和评估
5.1 沉降计算分析 降水过程中处于地下水位之下的土体,当地下水被疏干 时,浮力消失,所消失的浮力转化为自重应力,其自重应力 增加值相当于浮力消失值,可视为等同于原始状态下土体附 加应力增加值。土体在附加应力作用下产生压缩变形的公式
Q 1.366k
3 工程及水文地质情况
拟建咸宁路车站场地 50m 深度内地层为:地表分布有 厚薄不均的全新统人工填土(Q4ml);其下为上更新统风积 (Q3eol)新黄土及残积(Q3el)古土壤,再下为中更新统风 积(Q2eol)老黄土及残积(Q2el)古土壤。 拟建咸宁路车站西侧约 1km 处有兴庆湖,兴庆湖面积 约 81000m 2 ,水深约 2m ,水面高程约 408m ,湖底无防渗 措施。场地内地下潜水位埋深 6.80 ~ 10.70m 之间,高程为 411.38~416.70m。根据西安长期水位观测资料,勘察时接近 低水位期,地下水年变幅 2m 左右。拟建场地地下水赋存于 中、上更新统黄土、古土壤层中,含水层的厚度大于 50m; 地下水主要接受大气降水、侧向地下水径流补给;潜水排泄 方式主要为侧向径流排泄。
如下:
场地水位降落区主要为 4-1-2-1 老黄土(水下), IL = 0.89,缩层为性质较好的 4-1-2-2 层老黄土和 4-2 层古土壤。 根据地铁一号线通化门车站降水经验及该区降水经验,结合 该区域特点,计算中考虑降水沉降折减系数为 0.3,计算结果 见表 5.2.1。 根据计算结果知,当水位降至设计深度后,车站附近的 预估沉降约为 3 ~ 5cm ,降水对周边影响也比较大,因此施 工降水前必须对咸宁路桥进行加固后方可施工,对周边重要 的管线或加固或改迁。施工中,严格控制降水阶段,延长降 水时间,使水位降落速度减缓,减小因降水引起的不均匀沉 降。除此之外施工过程中需加强对周边建构筑物及管线的沉 降位移观测。