北京地鐵光華路車站過橋樁施工技術(shù)

1、北京地鐵光華路車站過橋樁施工技術(shù)摘要北京地鐵光華路車站采用分離島式結(jié)構(gòu),車站中洞與2個側(cè)洞均要穿越山海丹過街天橋橋樁,為保證施工安全,在天橋不能拆除的情況下,分別考慮了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、樁基托換法以及直接穿越法。經(jīng)過綜合分析比較,最終采用洞內(nèi)樁側(cè)注漿,輔以支撐加固的直接穿越法,工程獲得圓滿成功。關(guān)鍵詞地鐵;橋樁;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;樁基托換 北京地鐵光華路車站位于東三環(huán)路京廣橋引橋南側(cè)規(guī)劃的商務(wù)中心街與東三環(huán)路的交叉路口上,車站主體采用單跨三洞地下局部雙層分離島式結(jié)構(gòu),南北向布置。在車站南端正上方有一座山海丹過街天橋,天橋與車站主體正交。 山海丹過街天橋建于1996年8月,為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。其橋樁侵入到

2、車站結(jié)構(gòu),影響車站中洞和側(cè)洞的施工,如圖1所示。其中,山海丹過街天橋的邊墩位于車站主體側(cè)洞正上方,結(jié)構(gòu)形式為:一樁(1000mm托一承臺一墩柱,樁長16m,其侵入側(cè)洞結(jié)構(gòu)(初期支護開挖輪廓)2.787m;天橋中墩位于中洞正上方,結(jié)構(gòu)形式為:兩樁(1000mm)托一承臺一墩柱,兩樁等長12m,其侵入中洞結(jié)構(gòu)(初期支護開挖輪廓)4.423m。 車站側(cè)洞埋深14m,開挖寬度10.910m,高度9.535m,初期支護厚度300mm,采用CRD法(交叉中隔壁法)分為兩層4個導(dǎo)洞施工。車站中洞埋深8m,整體采用洞樁法施工,2個小導(dǎo)洞間開挖寬度11.3m,高度7.2m,初期支護厚度400mm,采用臺階法施工

3、。 車站主要通過第四紀(jì)全新世沖洪積層和第四紀(jì)晚更新世沖洪積層,從上至下地層為雜填土1、粉質(zhì)粘土1、粉細砂3、中粗砂4、圓卵礫石、粉質(zhì)粘土。側(cè)洞拱部為中粗砂4,中洞拱部為粉質(zhì)粘土1,勘察雖未測到上層滯水,但車站頂部為砂質(zhì)粉土層及粉細砂3層,地下管線滲漏可形成上層滯水,分布不均勻,對暗挖施工的影響較大。1方案選擇 由于各種原因,山海丹過街天橋不能及時拆除,嚴(yán)重制約了車站側(cè)洞與中洞的施工,因此,必須采取有效措施安全通過橋樁段。在未拆除天橋之前,如何確保施工安全、控制天橋和初支結(jié)構(gòu)的沉降是施工控制的重點,為此,提出了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、樁基托換法以及直接穿越法等三種過橋樁方法進行了分析比較。1.1雙側(cè)壁導(dǎo)坑

4、法過橋樁 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法過橋樁的主導(dǎo)思想是:為盡快使側(cè)洞、中洞初期支護結(jié)構(gòu)貫通,不影響車站總工期及總體施工組織,采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工先繞過山海丹天橋橋樁部分,待以后天橋拆除后再施工橋樁部分,即按圖2所示方法施工。 采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法通過山海丹過街天橋橋樁,樁體中心線兩側(cè)一定范圍內(nèi)土體被保留,對樁體的擾動較小,且樁側(cè)摩阻力及樁端承載力依然存在,因此施工安全。但這種方法需要在橋樁兩側(cè)一定范圍內(nèi)增加臨時中隔壁,增加了工序,延長了工期,且造價較高;后期返回處理橋樁段時(即開挖圖2中雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的5號導(dǎo)洞),一邊要截樁,一邊要施做初期支護結(jié)構(gòu),初支不能及時封閉,開挖的風(fēng)險依然較大。1.2樁基托換法過橋樁 由

5、于山海丹過街天橋位于車站南部正上方,而且車站主體的結(jié)構(gòu)寬度都非常大,所以在地下采取措施對天橋基礎(chǔ)進行托換不可行,只能在地面采用擴大基礎(chǔ)對原樁基進行托換,如圖3所示。 采用地面擴大基礎(chǔ)對原樁基進行托換,施工安全,可一次性解決車站結(jié)構(gòu)過橋樁問題,但有以下缺點:要分階段占用4個主路車道,托換工作需要對東三環(huán)主路的交通進行導(dǎo)改,方案很難實施;三環(huán)路中間隔離帶下有一條直徑為1200mm的雨污水合流管線,埋深4m左右,樁基托換時與下方管線沖突;且三環(huán)路兩側(cè)管線眾多,埋深較淺,托換時不可預(yù)見因素較多;樁基托換方案實施所需費用也較高,估算約為53萬; 從規(guī)劃上分析,天橋位于規(guī)劃商務(wù)中心街與東三環(huán)路的交叉路口上

6、,遲早都要拆除,花巨資保護得不償失。1.3直接穿越法過橋樁 直接穿越法過橋樁就是不采取大的保護措施,直接開挖,強行穿越,待結(jié)構(gòu)施做完成再截樁。為保證施工安全,避免開挖盲目性,首先應(yīng)對土力學(xué)參數(shù)以及樁基承載力進行分析。 根據(jù)光華路地鐵車站巖土工程勘察(詳勘)報告,橋樁穿越各土層的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。直接穿越橋樁后,結(jié)構(gòu)內(nèi)樁體失去承載能力,橋樁主要靠剩余樁體提供的樁側(cè)摩阻力承受上部荷載。截樁后承載力損失計算可根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002以及勘察報告提供的樁基側(cè)阻力及端阻力地質(zhì)資料計算。以侵入側(cè)洞橋樁為例計算如下: 天橋樁基:1000mm,樁周側(cè)向摩阻力特征值取 30kPa,

7、截樁后(有效樁長13m)其樁基承載力特征值可達到1225kN;橋梁寬3.5m,高按0.6m計算,計算跨度17m,梁體自重52.5kN/m,樁基自重300kN,不考慮人行荷載,恒載共計52.517+300=1192.5kN?？梢?剩余樁體基本能承受上部橋梁荷載。同理,可計算侵入中洞橋樁的承載力。 考慮到土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的離散性、變異性,以及初期支護土方開挖時對橋樁樁側(cè)土體的卸載作用,不可避免地對樁側(cè)摩阻力及樁端承載力產(chǎn)生影響。因注漿可較大程度地提高土性參數(shù),提高樁側(cè)土體與樁的側(cè)摩阻力及樁端承載力,故施工應(yīng)在洞內(nèi)采取樁側(cè)注漿、輔以支撐加固的方法,并注意監(jiān)控量測,以保證施工安全。 綜合分析比較

8、這3種過橋樁方法,直接穿越過橋樁具有施工簡便、工期最短、造價最低、后期處理最容易的優(yōu)點。至于施工的安全性問題,通過對橋樁穿越各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及樁基承載力的分析可見,采取一些輔助措施可保證施工的安全。2施工方法 北京地鐵光華路車站過橋樁采用直接穿越法施工,為避免橋樁與初期支護結(jié)構(gòu)的相互影響,初期支護鋼格柵與橋樁不連接,具體施工方法為: 1)施作超前探孔 對開挖面前方的地層和地下水情況進行超前探測。采用洛陽鏟成孔,探測長度5.0m。探孔可適當(dāng)上仰,角度控制在10左右。在掏孔過程中要仔細分析土質(zhì)變化,尤其是含水情況。在遇到障礙物后,須探明位置,確定橋樁方位。 2)樁側(cè)注漿加固 在正常施作超

9、前注漿小導(dǎo)管的同時,向橋樁方向采用不同外插角雙排小導(dǎo)管加大注漿范圍。根據(jù)地層土質(zhì)情況,漿液采用水泥漿或水泥-水玻璃雙漿液,注漿范圍應(yīng)在初期支護結(jié)構(gòu)以上樁周一定高度。 3)初期支護結(jié)構(gòu)施工 根據(jù)初步確定的橋樁位置,調(diào)整橋樁附近的2榀格柵步距,使最近一榀格柵安裝緊靠橋樁,且格柵步距500mm,使貼近橋樁南北方向的兩榀格柵間距盡可能最小。開挖時,橋樁下的土體保留,初期支護鋼格柵不與橋樁連接,根據(jù)現(xiàn)場實際情況截取鋼格柵,加密縱向連接筋,并設(shè)置工字鋼支撐,最后連同橋樁及其下土體一起網(wǎng)噴混凝土封閉,如圖4所示。 4)支撐加固 初期支護結(jié)構(gòu)施工時,開挖至橋樁樁身處,需截斷鋼格柵,上層導(dǎo)洞用I25通過連接板焊

10、接在格柵上作支撐,以便格柵封閉成環(huán),結(jié)構(gòu)受力合理。下層導(dǎo)洞同樣位置用I25支撐,并落在仰拱上,封閉成環(huán)。 5)及時背后回填注漿 過橋樁段初期支護施工完畢后應(yīng)及時進行背后回填注漿。漿液采用水泥漿,注漿壓力應(yīng)考慮漿液的性能、注入范圍及結(jié)構(gòu)強度等因素,一般為0.20.4MPa。應(yīng)根據(jù)橋樁和初期支護監(jiān)測情況進行多次重復(fù)注漿。 6)加強監(jiān)控量測 加強初期支護拱頂及橋面的監(jiān)測,12h監(jiān)測1次,及時反饋信息,以正確指導(dǎo)施工。3施工效果 北京地鐵光華路車站過橋樁采用洞內(nèi)樁側(cè)注漿,輔以支撐加固的直接穿越法施工,工程獲得圓滿成功。通過對山海丹過街天橋的沉降觀測,可繪制沉降曲線,如圖7所示。由圖7可見,橋樁沉降主要分為2個階段,累計最大沉降41.02mm,這與結(jié)構(gòu)的施工方法和降水有關(guān)。由于中側(cè)洞跨度較大,采用分步開挖,對土體有多次擾動,上下層導(dǎo)洞(臺階)通過橋樁時造成兩期沉降,待導(dǎo)洞全部通過后沉降穩(wěn)定。雖然實際量測的沉降值大于設(shè)計基準(zhǔn)值(30mm),但從其沉降的變化規(guī)律可以看出,日沉降速率最大不超過1.0mm/d,整體在可控范圍之內(nèi)。說明只要加強監(jiān)測,及時反饋,做到信息化施工,施工安