CN117449320A - 漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，采用地下连续墙、临时立柱桩、连续墙、冠梁、首道砼支撑及砼铺盖形成半盖挖铺盖支撑体系，保证道路通行，采用砼支撑、钢支撑的横向支撑体系，辅以钢支撑轴力伺服控制系统，控制基坑变形，保证基坑周边管线及房屋安全。本发明在砼支撑与冠梁、临时立柱桩与砼支撑节点连接处增加预应力锚索，降低不均匀沉降对铺盖的影响，保证支撑抗拉能力，降低节点处钢筋配筋率，提高施工效率，节约施工成本。本发明采用高强螺栓作为立柱桩与剪刀撑连接节点，采用双拼槽钢作为剪刀撑组成构件，采用螺栓连接方式连接剪刀撑各组成部分，提高了施工效率，拆卸简单方便，且可循环利用。

Description

漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测 方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法。

背景技术

漫滩软土地区土质条件差，土体扰动敏感度高，且地铁车站常建设于老城区等人口密集区域，施工区域附近房屋、管线密布，车站基坑施工引起的土体扰动等极容易造成附近房屋、管线变形破坏，这对车站基坑施工提出更高的要求，而且，地铁车站多位于交通干道，需保证道路通行，这又为地铁车站建设施工带来诸多不便。传统支护体系设计中，常通过在节点连接处增加附加钢筋、缩小钢筋间距等方式提高节点强度，导致节点处钢筋十分密集，施工难度大，施工效率低且钢筋浪费严重；临时立柱桩之间的剪刀撑常采用型钢焊接，施工效率低，钢材损耗大且拆卸困难，不利于钢材的循环利用；而且漫滩软土地区深基坑常设计多道钢支撑，且标高不同的钢支撑常处于同一断面位置，在下层钢支撑架设施工时，既有上层钢支撑影响下层钢支撑架设，目前工程中常采用起吊设备配合人工牵引或叉车等机械辅助，安全风险大且施工效率低，钢支撑架设安装质量难以保证。

为解决上述技术问题，本发明公开一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及其监测方法，在漫滩软土地区地铁车站基坑建设施工中，可以有效控制基坑围护结构变形，确保周围管线、房屋安全，保证道路交通正常出行。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，提高了施工效率，能够有效控制车站基坑围护结构变形，确保周围管线、房屋安全，保证道路交通正常出行。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，包括如下过程：

步骤1：交通导改，为围护结构和临时立柱桩施工提供场地；

步骤2：场地平整并清除杂物，进行施工放样；

步骤3：施工围护结构；

步骤4：在围护结构上施工冠梁、首道砼支撑及砼铺盖；

步骤5：采用井点降水方法，布置疏干井、降压井，结合排水沟、集水坑、沉淀池，形成降排水体系；

步骤6：基坑开挖施工，开挖后施工钢支撑架设系统；

步骤7：进行坑内支撑体系施工；

步骤8：基底验槽；

步骤9：施工垫层；

步骤10：施工主体结构；

步骤11：恢复交通。

进一步地，所述步骤3具体包括：

采用地下连续墙作为基坑围护结构，并施作临时立柱桩；其中，地下连续墙施工时在墙体内预埋带有导槽的PVC测斜管，并在地下连续墙顶预埋位移监测点，临时立柱桩在底板以下部分为钻孔灌注桩，上部为钢格构柱，钢格构柱插入钻孔灌注桩内3m，临时立柱桩由下至上均填充混凝土。

进一步地，所述步骤4具体包括：

以地下连续墙和临时立柱桩作为竖向承重，在地下连续墙顶施作冠梁，同时施作首道砼支撑及砼铺盖，然后进行养护，养护完成后，进行交通导改，保证道路交通正常出行；其中，进行冠梁、首道砼支撑施工时，在首道砼支撑与冠梁、临时立柱桩与首道砼支撑的节点连接处增加斜向预应力锚索，斜向预应力锚索置于PVC套管内，并在张拉后通过锚具锚固固定在首道砼支撑表面的钢板上；进行砼铺盖施工时，在砼铺盖上预埋圆钢吊环。

进一步地，所述步骤6具体包括：

基坑开挖在降水效果明显后开始，开挖过程中遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则，合理确定开挖临时坡度，边坡间根据实际情况设置安全加宽平台；基坑开挖后在圆钢吊环位置安装工字钢轨道，工字钢轨道与圆钢吊环通过钢绞线及抱箍连接，在工字钢轨道上安装电动葫芦并调试验收；在临时立柱桩间架设带有滑动板的横梁，横梁通过高强螺栓B与临时立柱桩连接，滑动板上顶面标高与钢支撑设计底标高相同，滑动板通过牵引绳连接卷扬机；施工临时立柱桩间剪刀撑，采用高强螺栓A、螺母及垫块作为临时立柱桩与剪刀撑的连接节点，采用双拼槽钢以及节点连接板作为剪刀撑的组成构件，采用方形抱箍强化双拼槽钢连接，采用螺栓连接的方式将双拼槽钢以及节点连接板相互连接起来，组成剪刀撑结构。

进一步地，所述步骤7中，坑内支撑体系包括砼支撑、钢支撑，钢支撑架设时，砼铺盖下钢支撑通过汽车吊吊放至基坑内后，将钢支撑一端搁置在横梁的滑动板上，另一端由电动葫芦吊挂，通过电动葫芦与卷扬机提供动力，保持同速运行，当运输至既有钢支撑下方时，通过电动葫芦配合，将钢支撑水平运输至设计位置的支撑支座上，然后将明挖区域的钢支撑吊入基坑，通过吊车配合将钢支撑吊入设计位置，与盖挖段钢支撑进行拼接架设。

进一步地，所述钢支撑采用轴力伺服控制系统控制，钢支撑架设前，通过Plaxis3D建模模拟分析，得出不同工况下钢支撑轴力设计值，根据钢支撑轴力设计值利用轴力伺服控制系统对钢支撑施加轴力，并随工况实时调整轴力施加值；

基于地下连续墙施工时预埋的带有导槽的PVC测斜管以及位移监测点，通过自动化数据采集模块及人工监测收集墙顶和墙体深层水平位移数据；钢支撑架设时，每隔两根钢支撑设置一个轴力计，通过自动化数据采集模块收集轴力计数据；在周围地表及主要建筑物上布设位移监测点，通过自动化数据采集模块及人工监测收集地表沉降变化及建筑物变形数据；

基坑变形监测及实时控制系统收集墙顶和墙体深层水平位移数据、钢支撑轴力计数据、地表沉降变化及建筑物变形数据，整合分析，自动筛选变形速率及变形值超过控制值的数据并反映至基坑模型中，通过模拟分析给出钢支撑轴力最优解，并将该最优解传送至轴力伺服控制系统，控制钢支撑轴力值，从而控制基坑变形，降低施工对周边地表及建筑物的影响。

进一步地，所述步骤10中，主体结构施工时，由下至上依次施工底板、侧墙、中板、侧墙和顶板，在该过程中，由下至上依次拆除坑内支撑体系，拆除钢支撑时，利用钢支撑架设系统进行辅助拆除施工，施作底板和中板时，支撑拆除采用“压一块板”的方式，即在板浇筑完成达到设计强度后，再进行该段板区域的支撑拆除作业。

本发明具有如下有益效果：

本发明采用地下连续墙、临时立柱桩、连续墙和立柱桩顶冠梁、首道砼支撑及砼铺盖形成半盖挖铺盖支撑体系，保证道路通行，采用砼支撑、钢支撑的横向支撑体系，辅以钢支撑轴力伺服控制系统，能够有效控制基坑变形，结合基坑变形监测及实时控制系统，及时精准反应基坑形变情况，为支撑体系调整提供数据支撑，并通过实时调整钢支撑轴力，从而减小基坑变形，保证基坑周边管线及房屋安全。本发明倡导绿色环保施工，创新设计部分多偏向可循环利用，大大提高施工效率，具备推广价值，可以为更多的车站建设提供参考。

本发明在砼支撑与冠梁、临时立柱桩与砼支撑节点连接处增加预应力锚索，降低了连续墙、立柱桩不均匀沉降对铺盖的影响，强化节点连接，保证支撑抗拉能力，降低节点处钢筋配筋率，提高施工效率，节约施工成本。本发明提出一种可拆卸的立柱桩间剪刀撑联接方法，采用高强螺栓作为立柱桩与剪刀撑的连接节点，采用双拼槽钢作为剪刀撑的组成构件，采用螺栓连接的方式将剪刀撑各组成部分相互连接，提高了施工效率，拆卸简单方便，利于钢材的循环利用。

本发明提出了一种半盖挖施工钢支撑架设方法，在砼铺盖上预埋圆钢吊环，基坑开挖后在吊环位置安装工字钢轨道，工字钢轨道与吊环通过钢丝绳及抱箍连接，在工字钢轨道上安装电动葫芦，在临时立柱桩间架设带有滑动板的横梁，横梁由工字钢构成，滑动板上顶面标高与钢支撑设计底标高相同，滑动板可通过卷扬机牵引在横梁上滑动，横梁通过高强螺栓与临时立柱桩连接固定；砼铺盖下钢支撑通过汽车吊吊放至基坑内后，将钢支撑一端搁置在横梁的滑动板上，另一端由电动葫芦吊挂，通过电动葫芦与卷扬机提供动力，保持同速运行，当运输至既有钢支撑下方时，通过2个电动葫芦配合，将钢支撑水平运输至设计位置的支撑支座上，然后将明挖区域的钢支撑吊入基坑，通过吊车配合将钢支撑吊入设计位置，与盖挖段钢支撑进行拼接架设，完成钢支撑架设安装，能够有效保证钢支撑架设安装质量，且施工效率高、风险低。

附图说明

图1为节点连接处斜向预应力锚索布置示意图；

图2为临时立柱桩间剪刀撑布置示意图；

图3为砼铺盖下圆钢吊环与工字钢轨道布置示意图；

图4为钢支撑架设用桩间横梁布置示意图。

图中：1-冠梁、2-地下连续墙、3-首道砼支撑、4-临时立柱桩、5-斜向预应力锚索、6-牵引绳、7-滑动板、8-钢板、9-高强螺栓A、10-高强螺栓B、11-横梁、12-钢支撑、13-双拼槽钢、14-方形抱箍、15-节点连接板、16-砼铺盖、17-圆钢吊环、18-钢绞线、19-卷扬机、20-工字钢轨道。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，包括如下过程：

步骤1：进行交通导改，为后续围护结构和临时立柱桩4施工提供场地。

步骤2：场地平整，清除地表杂物，根据场地内建立的导线控制点和水准测量控制点，进行施工放样。

步骤3：进行围护结构施工；

采用地下连续墙2作为基坑围护结构，并施作临时立柱桩4；其中，地下连续墙2施工时在墙体内预埋带有导槽的PVC测斜管，并在地下连续墙2顶预埋位移监测点，临时立柱桩4在底板以下部分为钻孔灌注桩，上部为钢格构柱，钢格构柱插入钻孔灌注桩内3m，临时立柱桩4由下至上均填充混凝土。

步骤4：进行冠梁1、首道砼支撑3及砼铺盖16施工；

为保证老城区交通出行，采用半盖挖顺作法进行车站施工；如图1所示，以地下连续墙2和临时立柱桩4作为竖向承重，在地下连续墙2顶施作冠梁1，同时施作首道砼支撑3及砼铺盖16，然后进行养护，养护完成后，进行交通导改，保证道路交通正常出行；其中，进行冠梁1、首道砼支撑3施工时，在首道砼支撑3与冠梁1、临时立柱桩4与首道砼支撑3的节点连接处增加斜向预应力锚索5，斜向预应力锚索5置于PVC套管内，并在张拉后通过锚具7锚固固定在混凝土（即首道砼支撑3）表面的钢板8上；如图3所示，进行砼铺盖16施工时，在砼铺盖16上预埋Φ32圆钢吊环17。

步骤5：进行降水、排水施工；

采用井点降水方法，布置疏干井、降压井，结合排水沟、集水坑、沉淀池，形成降、排水体系，为基坑开挖创造条件。

步骤6：基坑开挖施工；

基坑开挖在降水效果明显后开始，开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡，限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则，合理确定开挖临时坡度，边坡间应根据实际情况设置安全加宽平台；如图3所示，基坑开挖后在圆钢吊环17位置安装工字钢轨道20，工字钢轨道20与圆钢吊环17通过钢绞线18及抱箍连接，在工字钢轨道20上安装2个电动葫芦并调试验收；如图2、4所示，在临时立柱桩4间架设带有滑动板7的横梁11，横梁11由工字钢构成，滑动板7上顶面标高与钢支撑设计底标高相同，滑动板7通过牵引绳6连接卷扬机19，可通过卷扬机19牵引在横梁11上滑动，横梁11通过高强螺栓B10与临时立柱桩4连接固定；如图2所示，施工临时立柱桩4间剪刀撑，采用高强螺栓A9、螺母及垫块作为临时立柱桩4与剪刀撑的连接节点，采用双拼槽钢13作为剪刀撑的组成构件，采用方形抱箍14强化双拼槽钢13连接，然后采用螺栓连接的方式将双拼槽钢13以及节点连接板15相互连接起来，组成完整的剪刀撑结构，实现剪刀撑的快速安装、拆除及循环利用。

步骤7：进行坑内支撑体系施工；

设置砼支撑、钢支撑12，其中，钢支撑12采用轴力伺服控制系统，钢支撑12架设前，通过Plaxis3D建模模拟分析，得出不同工况下钢支撑轴力设计值，根据钢支撑轴力设计值利用轴力伺服控制系统对钢支撑12施加轴力，并随工况实时调整轴力施加值：

由于地下连续墙2施工时在墙体内预埋带有导槽的PVC测斜管，并在地下连续墙2顶预埋有位移监测点，因此通过自动化数据采集模块及人工监测收集墙顶和墙体深层水平位移数据；钢支撑12架设时，每隔两根钢支撑12设置一个轴力计，通过自动化数据采集模块收集钢支撑轴力计数据；在周围地表及主要建筑物上布设位移监测点，通过自动化数据采集模块及人工监测收集地表沉降变化及建筑物变形数据；

建立基坑变形监测及实时控制系统，该系统收集墙顶和墙体深层水平位移数据、钢支撑轴力计数据、地表沉降变化及建筑物变形数据，整合分析，自动筛选变形速率及变形值超过控制值的数据并反映至基坑模型中，通过模拟分析给出钢支撑轴力最优解，并将该钢支撑轴力数值传送至轴力伺服控制系统，进而控制钢支撑12轴力值，从而有效控制基坑变形，降低施工对周边地表及建筑物的影响。

钢支撑12架设时，砼铺盖16下钢支撑12通过汽车吊吊放至基坑内后，将钢支撑12一端搁置在横梁11的滑动板7上，另一端由电动葫芦吊挂，通过电动葫芦与卷扬机19提供动力，保持同速运行，当运输至既有钢支撑12下方时，通过2个电动葫芦配合，将钢支撑12水平运输至设计位置的支撑支座上，然后将明挖区域的钢支撑12吊入基坑，通过吊车配合将钢支撑12吊入设计位置，与盖挖段钢支撑12进行拼接架设，至此完成钢支撑12架设安装。

步骤8：基底验槽：对基底进行整平清理，完成检查验收。

步骤9：垫层施作；在垫层内设置双层钢筋网片，浇筑早强C35混凝土，提高垫层支撑强度并尽早形成支撑效果。

步骤10：进行主体结构施工；

由下至上依次施工底板、侧墙、中板、侧墙和顶板，在该过程中，由下至上依次拆除支撑，拆除钢支撑12时，利用钢支撑架设系统进行辅助拆除施工，拆除后的工字钢轨道20、横梁11等结构可再安装到下一施工区域，进行下一施工区域的钢支撑12架设施工，实现资源的高效利用；施作底板和中板时，为有效控制基坑变形，支撑拆除采用“压一块板”的方式，即在板浇筑完成达到设计强度后，再进行该段板区域的支撑拆除作业。

步骤11：恢复交通；顶板覆土回填后，施作路面并恢复交通。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，包括如下过程：

步骤1：交通导改，为围护结构和临时立柱桩（4）施工提供场地；

步骤2：场地平整并清除杂物，进行施工放样；

步骤3：施工围护结构；

步骤4：在围护结构上施工冠梁（1）、首道砼支撑（3）及砼铺盖（16）；

步骤5：采用井点降水方法，布置疏干井、降压井，结合排水沟、集水坑、沉淀池，形成降排水体系；

步骤6：基坑开挖施工，开挖后施工钢支撑架设系统；

步骤7：进行坑内支撑体系施工；

步骤8：基底验槽；

步骤9：施工垫层；

步骤10：施工主体结构；

步骤11：恢复交通。

2.根据权利要求1所述的漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

采用地下连续墙（2）作为基坑围护结构，并施作临时立柱桩（4）；其中，地下连续墙（2）施工时在墙体内预埋带有导槽的PVC测斜管，并在地下连续墙（2）顶预埋位移监测点，临时立柱桩（4）在底板以下部分为钻孔灌注桩，上部为钢格构柱，钢格构柱插入钻孔灌注桩内，临时立柱桩（4）由下至上均填充混凝土。

3.根据权利要求2所述的漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

以地下连续墙（2）和临时立柱桩（4）作为竖向承重，在地下连续墙（2）顶施作冠梁（1），同时施作首道砼支撑（3）及砼铺盖（16），养护完成后进行交通导改，保证道路交通正常出行；其中，进行冠梁（1）、首道砼支撑（3）施工时，在首道砼支撑（3）与冠梁（1）、临时立柱桩（4）与首道砼支撑（3）的节点连接处增加斜向预应力锚索（5），斜向预应力锚索（5）置于PVC套管内，并在张拉后通过锚具（7）锚固在首道砼支撑（3）表面钢板（8）上；进行砼铺盖（16）施工时，在砼铺盖（16）上预埋圆钢吊环（17）。

4.根据权利要求3所述的漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，所述步骤6具体包括：

基坑开挖过程中遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则，确定开挖临时坡度，边坡间根据实际情况设置安全加宽平台；基坑开挖后在圆钢吊环（17）位置安装工字钢轨道（20），工字钢轨道（20）与圆钢吊环（17）通过钢绞线（18）及抱箍连接，在工字钢轨道（20）上安装电动葫芦；在临时立柱桩（4）间架设带有滑动板（7）的横梁（11），横梁（11）通过高强螺栓B（10）与临时立柱桩（4）连接，滑动板（7）上顶面标高与钢支撑（12）设计底标高相同，滑动板（7）通过牵引绳（6）连接卷扬机（19）；施工临时立柱桩（4）间剪刀撑，采用高强螺栓A（9）、螺母及垫块作为临时立柱桩（4）与剪刀撑的连接节点，采用双拼槽钢（13）以及节点连接板（15）作为剪刀撑的组成构件，采用方形抱箍（14）强化双拼槽钢（13）连接，采用螺栓连接的方式将双拼槽钢（13）及节点连接板（15）相互连接起来组成剪刀撑结构。

5.根据权利要求4所述的漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，所述步骤7中，坑内支撑体系包括砼支撑、钢支撑（12），钢支撑（12）架设时，砼铺盖（16）下钢支撑（12）通过汽车吊吊放至基坑内后，将钢支撑（12）一端搁置在横梁（11）的滑动板（7）上，另一端由电动葫芦吊挂，通过电动葫芦与卷扬机（19）提供动力，两端保持同速运行，当运输至既有钢支撑（12）下方时，通过电动葫芦配合，将钢支撑（12）水平运输至设计位置的支撑支座上，然后将明挖区域的钢支撑（12）吊入基坑，通过吊车配合将钢支撑（12）吊入设计位置，与盖挖段钢支撑（12）进行拼接架设。

6.根据权利要求5所述的漫滩软土地区地铁车站半盖挖基坑的支护体系施工及监测方法，其特征在于，所述钢支撑（12）采用轴力伺服控制系统控制，钢支撑（12）架设前，通过Plaxis3D建模模拟分析，得出不同工况下钢支撑轴力设计值，根据钢支撑轴力设计值利用轴力伺服控制系统对钢支撑（12）施加轴力，并随工况实时调整轴力施加值；

基于地下连续墙（2）施工时预埋的带有导槽的PVC测斜管以及位移监测点，通过自动化数据采集模块及人工监测收集墙顶和墙体深层水平位移数据；钢支撑（12）架设时，每隔两根钢支撑（12）设置一个轴力计，通过自动化数据采集模块收集轴力计数据；在周围地表及主要建筑物上布设位移监测点，通过自动化数据采集模块及人工监测收集地表沉降变化及建筑物变形数据；

基坑变形监测及实时控制系统收集墙顶和墙体深层水平位移数据、钢支撑轴力计数据、地表沉降变化及建筑物变形数据，整合分析，自动筛选变形速率及变形值超过控制值的数据并反映至基坑模型中，通过模拟分析给出钢支撑轴力最优解，并将该最优解传送至轴力伺服控制系统，通过控制钢支撑（12）轴力值来控制基坑变形。