CN113338295A - 富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地铁施工技术领域，更具体而言，涉及富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法。包括以下步骤：S1、施工场地规划及布置；S2、管线切改；S3、地下连续墙施工；S4、基坑开挖数值模拟；S5、基坑开挖：S51、基坑降水；S52、土方开挖。本施工工法进行复杂地质条件对地铁车站的影响分析，科学的模拟分析，能够规避施工过程中可能遇到的风险，提高了施工安全性，保证了施工质量，施工过程安全，最大程度的避免了施工事故的发生，显著提高了施工效率。本发明主要应用于富水地质条件下地铁车站深基坑施工方面。
Description
技术领域
本发明涉及地铁施工技术领域，更具体而言，涉及富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法。
背景技术
软土地质强度低、渗透性高，在地铁盾构施工过程中及后期运维阶段均有可能发生不均匀沉降，在河流密布，地下水位高、地表补水充足的地区进行地铁施工时，不均匀沉降将会加速隧道内渗漏灾害发生，渗漏现象又将促进地表不均匀沉降，进而造成重大工程事故。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，该施工工法适用于含水量高、土层变化复杂的城市地下地铁深基坑开挖工程，有效控制了施工风险，提高了施工效率。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，包括以下步骤：
S1、施工场地规划及布置：通过设计文件提取场地高程，生成BIM场地3D模型，将处理好的地形文件进行地形处理和分析，提供施工阶段的高程、放坡、填挖方等基础数据；
S2、管线切改；
S3、地下连续墙施工：施工地下连续墙前，先进行导墙施工，地下连续墙围护施工采用“地下连续墙液压抓斗工法”，采用跳槽施工，主体围护地下连续墙施工实行平行流水作业，优先施工端头部位的地连墙；
S4、基坑开挖数值模拟：对基坑一定范围内的软土体数值模拟分析，并结合深基坑的变形规律进行研究，建立竖直模型，模拟分析土层开挖及支护过程中土体水平位移数值，对比分析打完底板时基坑外部土体水平位移模拟数值与实测值，分析基坑开挖引起的沉降和坑底隆起；
S5、基坑开挖：
S51、基坑降水：降水井在基坑内均匀布设，降水结合开挖阶段提前进行，并严格控制降水量，做到分层降水、按需降水、动态调整，潜水降水在基坑开挖前20天开始；
S52、土方开挖：采用长臂挖掘机开挖，开挖深度超过挖掘机工作范围的底层剩余土方采用汽车吊配合挖掘机作业，人工配合进行支撑附近的土方开挖，基坑开挖土方采用自卸汽车运至弃土地点，基坑开挖时基底预留300mm厚保护层，采用人工开挖修整，挖至设计基底标高经四方验槽后尽快进行基坑碎石滤层及混凝土垫层施工。
所述步骤S1中，结合协同平台，利用基础地形模型拾取地形数据，根据地形数据生成建立地铁周边范围场地模型，依据生成场地模型进行施工场地的提前策划和布置，并预估盾构穿河、桥等危险源的位置，以及车站周边环境和已建构筑物的实际位置，提前运用模型和数据模拟周边情况，合理规划施工场地。
所述步骤S2中，通过人工挖掘探明地下管线的情况后进行动土开挖，基坑土方回填时，在悬吊的刚性管线下应砌筑支墩加固，防止管线下沉，然后再拆除支架，并按设计要求恢复管线和回填土。
所述步骤S3中，导墙施工前用风镐和振锤破除场地油面及地下障碍物，开挖前进行人工管线刨验，若发现未迁改管线，进行改迁保护，管线保护改迁完成后，采用小型挖掘机开挖，人工修整槽壁。
所述步骤S3中，地下连续墙施工步骤为：
S31、槽段开挖：采用跳槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，部分槽段采取钻、抓结合，成槽后以超声波检测仪检查成槽质量；
S32、成槽施工：采用泥浆护壁工艺，边挖进边补给泥浆，液面高出地下水位0.5米以上，反复钻进，泥浆循环运行。直到成槽至设计标高后，进行清底工作，采用6吋泥浆泵清底，置换泥浆，至符合规范要求，受污染的泥浆随时抽出，进入沉淀池沉淀，槽内随时补充新的泥浆，当泥浆比重大于1.25，粘度大于50s时，泥浆废弃；
S33、浇筑地下连续墙混凝土：进行槽底清理并进行现场钢筋制作和吊装，地下连续墙钢筋笼采取“双机抬吊、空中回直、整体一次性吊装入槽”的方法进行吊，安装砼导管并二次换浆清槽后进行水下混凝土灌注混凝土灌注过程中，实时测量混凝土面深度，计算混凝土上升的高度和导管埋入混凝土的深度，及时提拔导管，并随时记录拔管的数量和长度。
所述步骤S4中，对深基坑开挖土体变形预测分析，施工前利用专业软件建立计算模型，并对基坑开挖过程中的土体变形进行力学分析和预测，动态模拟及调整施工方案。
所述步骤S51中，开挖过程中，当开挖深度达到减压井启动的门槛深度后，应根据减压井抽水量及观测井内承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。在基坑内外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。
所述步骤S52中，先人工掏槽开挖地连墙接缝位置到开挖面以下2到3米深度，无漏砂漏水现象方可继续开挖；基坑宽度大于20m时，预留地墙边土堤护壁，先掏槽开挖基坑中间的土方，利用预留土堤抑制因开挖卸载而引起的基坑变形，最后挖除预留土堤；采用小型挖掘机挖掘抽槽开挖，做到先撑后挖。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：采用BIM技术进行场地合理规划，提高场地利用率；对地连墙施工中测量水下混凝土顶面标高的装置、地连墙施工模板加固用对撑装置以及分析车站深基坑开挖模拟，进行复杂地质条件对地铁车站的影响分析，科学的模拟分析，能够规避施工过程中可能遇到的风险，提高了施工安全性，保证了施工质量；对灌浆的实时测量，便于精确计算埋管深度，更好的控制混凝土灌注质量。本施工工法施工过程安全，最大程度的避免了施工事故的发生，显著提高了施工效率。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，包括以下步骤：
S1、施工场地规划及布置：通过设计文件提取场地高程，生成BIM场地3D模型，将处理好的地形文件进行地形处理和分析，提供施工阶段的高程、放坡、填挖方等基础数据；
S2、管线切改；
S3、地下连续墙施工：施工地下连续墙前，先进行导墙施工，地下连续墙围护施工采用“地下连续墙液压抓斗工法”，采用跳槽施工，主体围护地下连续墙施工实行平行流水作业，优先施工端头部位的地连墙；现场焊接钢筋笼，履带吊车配合吊装安放，搅拌运输车运送商品混凝土，导管法灌注水下混凝土。本工程围护结构采用800mm厚地下连续墙。
S4、基坑开挖数值模拟：对基坑一定范围内的软土体数值模拟分析，并结合深基坑的变形规律进行研究，建立竖直模型，模拟分析土层开挖及支护过程中土体水平位移数值，对比分析打完底板时基坑外部土体水平位移模拟数值与实测值，分析基坑开挖引起的沉降和坑底隆起；
S5、基坑开挖：
S51、基坑降水：降水井在基坑内均匀布设，降水结合开挖阶段提前进行，并严格控制降水量，做到分层降水、按需降水、动态调整，潜水降水在基坑开挖前20天开始；
S52、土方开挖：采用长臂挖掘机开挖，开挖深度超过挖掘机工作范围的底层剩余土方采用汽车吊配合挖掘机作业，人工配合进行支撑附近的土方开挖，基坑开挖土方采用自卸汽车运至弃土地点，基坑开挖时基底预留300mm厚保护层，采用人工开挖修整，挖至设计基底标高经四方验槽后尽快进行基坑碎石滤层及混凝土垫层施工。
优选的，步骤S1中，结合协同平台，利用基础地形模型拾取地形数据，根据地形数据生成建立地铁周边范围场地模型，依据生成场地模型进行施工场地的提前策划和布置，并预估盾构穿河、桥等危险源的位置，以及车站周边环境和已建构筑物的实际位置，提前运用模型和数据模拟周边情况，合理规划施工场地。
优选的，步骤S2中，通过人工挖掘探明地下管线的情况后进行动土开挖，基坑土方回填时，在悬吊的刚性管线下应砌筑支墩加固，防止管线下沉，然后再拆除支架，并按设计要求恢复管线和回填土。
优选的，步骤S3中，导墙施工前用风镐和振锤破除场地油面及地下障碍物，开挖前进行人工管线刨验，若发现未迁改管线，进行改迁保护，管线保护改迁完成后，采用小型挖掘机开挖，人工修整槽壁。管线保护改迁完成后，采用小型挖掘机开挖，人工修整槽壁。模板采用组合钢模板，混凝土采用C25商品混凝土，插入式振捣器捣固密实。导墙顶面应高出地下水位至少1.5m，以保口证槽内泥浆面高出地下水位≥1.0m。导墙地基必须夯实，不得有位移和变形，导墙每槽段设溢浆。
优选的，步骤S3中，地下连续墙施工步骤为：
S31、槽段开挖：采用跳槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，部分槽段采取钻、抓结合，成槽后以超声波检测仪检查成槽质量；
S32、成槽施工：采用泥浆护壁工艺，边挖进边补给泥浆，液面高出地下水位0.5米以上，反复钻进，泥浆循环运行。直到成槽至设计标高后，进行清底工作，采用6吋泥浆泵清底，置换泥浆，至符合规范要求，受污染的泥浆随时抽出，进入沉淀池沉淀，槽内随时补充新的泥浆，当泥浆比重大于1.25，粘度大于50s时，泥浆废弃；
S33、浇筑地下连续墙混凝土：进行槽底清理并进行现场钢筋制作和吊装，地下连续墙钢筋笼采取“双机抬吊、空中回直、整体一次性吊装入槽”的方法进行吊，安装砼导管并二次换浆清槽后进行水下混凝土灌注混凝土灌注过程中，实时测量混凝土面深度，计算混凝土上升的高度和导管埋入混凝土的深度，及时提拔导管，并随时记录拔管的数量和长度。
优选的，步骤S4中，对深基坑开挖土体变形预测分析，施工前利用专业软件建立计算模型，并对基坑开挖过程中的土体变形进行力学分析和预测，动态模拟及调整施工方案。
优选的，步骤S51中，开挖过程中，当开挖深度达到减压井启动的门槛深度后，应根据减压井抽水量及观测井内承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。在基坑内外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。
优选的，步骤S52中，先人工掏槽开挖地连墙接缝位置到开挖面以下2到3米深度，无漏砂漏水现象方可继续开挖；基坑宽度大于20m时，预留地墙边土堤护壁，先掏槽开挖基坑中间的土方，利用预留土堤抑制因开挖卸载而引起的基坑变形，最后挖除预留土堤；采用小型挖掘机挖掘抽槽开挖，做到先撑后挖。做到支撑及时安装并施加预应力，自开始开挖至支撑安装完毕的时间应控制在24小时内。及时封闭垫层混凝土，浇注底板混凝土。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工场地规划及布置：通过设计文件提取场地高程，生成BIM场地3D模型，将处理好的地形文件进行地形处理和分析，提供施工阶段的高程、放坡、填挖方等基础数据；
S2、管线切改；
S3、地下连续墙施工：施工地下连续墙前，先进行导墙施工，地下连续墙围护施工采用“地下连续墙液压抓斗工法”，采用跳槽施工，主体围护地下连续墙施工实行平行流水作业，优先施工端头部位的地连墙；
S4、基坑开挖数值模拟：对基坑一定范围内的软土体数值模拟分析，并结合深基坑的变形规律进行研究，建立竖直模型，模拟分析土层开挖及支护过程中土体水平位移数值，对比分析打完底板时基坑外部土体水平位移模拟数值与实测值，分析基坑开挖引起的沉降和坑底隆起；
S5、基坑开挖：
S51、基坑降水：降水井在基坑内均匀布设，降水结合开挖阶段提前进行，并严格控制降水量，做到分层降水、按需降水、动态调整，潜水降水在基坑开挖前20天开始；
S52、土方开挖：采用长臂挖掘机开挖，开挖深度超过挖掘机工作范围的底层剩余土方采用汽车吊配合挖掘机作业，人工配合进行支撑附近的土方开挖，基坑开挖土方采用自卸汽车运至弃土地点，基坑开挖时基底预留300mm厚保护层，采用人工开挖修整，挖至设计基底标高经四方验槽后尽快进行基坑碎石滤层及混凝土垫层施工。
2.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S1中，结合协同平台，利用基础地形模型拾取地形数据，根据地形数据生成建立地铁周边范围场地模型，依据生成场地模型进行施工场地的提前策划和布置，并预估盾构穿河、桥等危险源的位置，以及车站周边环境和已建构筑物的实际位置，提前运用模型和数据模拟周边情况，合理规划施工场地。
3.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S2中，通过人工挖掘探明地下管线的情况后进行动土开挖，基坑土方回填时，在悬吊的刚性管线下应砌筑支墩加固，防止管线下沉，然后再拆除支架，并按设计要求恢复管线和回填土。
4.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S3中，导墙施工前用风镐和振锤破除场地油面及地下障碍物，开挖前进行人工管线刨验，若发现未迁改管线，进行改迁保护，管线保护改迁完成后，采用小型挖掘机开挖，人工修整槽壁。
5.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S3中，地下连续墙施工步骤为：
S31、槽段开挖：采用跳槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，部分槽段采取钻、抓结合，成槽后以超声波检测仪检查成槽质量；
S32、成槽施工：采用泥浆护壁工艺，边挖进边补给泥浆，液面高出地下水位0.5米以上，反复钻进，泥浆循环运行。直到成槽至设计标高后，进行清底工作，采用6吋泥浆泵清底，置换泥浆，至符合规范要求，受污染的泥浆随时抽出，进入沉淀池沉淀，槽内随时补充新的泥浆，当泥浆比重大于1.25，粘度大于50s时，泥浆废弃；
S33、浇筑地下连续墙混凝土：进行槽底清理并进行现场钢筋制作和吊装，地下连续墙钢筋笼采取“双机抬吊、空中回直、整体一次性吊装入槽”的方法进行吊，安装砼导管并二次换浆清槽后进行水下混凝土灌注混凝土灌注过程中，实时测量混凝土面深度，计算混凝土上升的高度和导管埋入混凝土的深度，及时提拔导管，并随时记录拔管的数量和长度。
6.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S4中，对深基坑开挖土体变形预测分析，施工前利用专业软件建立计算模型，并对基坑开挖过程中的土体变形进行力学分析和预测，动态模拟及调整施工方案。
7.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S51中，开挖过程中，当开挖深度达到减压井启动的门槛深度后，应根据减压井抽水量及观测井内承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。在基坑内外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。
8.根据权利要求1所述的富水地质条件下地铁车站深基坑施工工法，其特征在于：所述步骤S52中，先人工掏槽开挖地连墙接缝位置到开挖面以下2到3米深度，无漏砂漏水现象方可继续开挖；基坑宽度大于20m时，预留地墙边土堤护壁，先掏槽开挖基坑中间的土方，利用预留土堤抑制因开挖卸载而引起的基坑变形，最后挖除预留土堤；采用小型挖掘机挖掘抽槽开挖，做到先撑后挖。
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