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1、超大直径盾构始发井深基坑支护工法超大直径盾构始发井深基坑支护工法中铁*集团有限公司1 1、前言、前言城市发展受地面空间制约，部分建构筑物根据功能需求转向对地下空间的开发利用，长、大、深基坑工程越来越多，深基坑支护的稳定性成为工程能否安全顺利实施的关键。深基坑支护是理论与实践都很强的技术，近年来在国内应用很多，发展也很快。由于深基坑支护工程的临时性、复杂性和随机性，至今尚还存在许多不完善之处，因此，如何根据基坑开挖深度及地质、环境条件，合理的选择深基坑支护方式，确保深基坑开挖作业成为地下工程亟需解决的难题之一。中铁*集团有限公司承建的南京长江隧道工程盾构始发井，基坑开挖深度 23.74m,平面尺
2、寸24.6m*46.9m(含地下连续墙厚度)。支护结构选用 1000mm 厚地下连续墙，随开挖随施做围檩和临时斜撑，开挖时设置 5 道临时支撑，其中 5 道围檩采用钢筋混凝土结构，围檩与主体结构侧墙做成一体，作为主体结构的一部分；第一至第四道支撑为钢筋混凝土支撑，第五道支撑为609 钢管支撑；主体结构为敞口框架结构。主体结构达到设计强度后，拆除全部混凝土支撑，并凿除大于结构侧墙厚度的混凝土围檩。2 2、工法特点、工法特点2.1 采用地下连续墙围护结构，基坑开挖支护采用混凝土围檩及临时斜撑，围檩在基坑开挖时与临时斜撑一起作为支护体系的一部分，结构施工时作用主体永久结构予以保留。2.2 施工工艺操
3、作及控制简单易行有效，围檩兼作支护和主体，避免了结构施工时进行拆撑，缩短了施工时间，即节省了工期又节约了成本。2.3 围檩与斜撑构成的支护体系强度大，避免了深基坑开挖过程中支护失稳导致围护结构变形过大、基坑坍塌等风险，保证了深基坑施工的安全。3 3、适用范围、适用范围本工法适用于复杂地质条件下深大基坑支护工程。4 4、工艺原理、工艺原理深基坑采用地下连续墙围护，围檩加混凝土支撑支护体系。深基坑开挖后，基坑四周土体及地下水压力作用在地下连续墙上，通过地下连续墙将水土压力传递给钢筋混凝土围檩和斜撑，利用围檩和支撑混凝土的抗压强度，斜撑两端受力互相抵消，构成平衡稳定的支撑体系，达到深基坑安全支护的目
4、的。5 5、施工工艺流程及操作要点、施工工艺流程及操作要点5.15.1 总体施工顺序总体施工顺序深基坑工程一般主要包括地下连续墙、立柱桩、土体加固、降水井、基坑开挖、围檩和支撑、结构及防水等。首先施工地下连续墙、临时立柱桩、待施工完成一个区段后，开始后续平行作业土体加固和降水井。地下连续墙和地基加固完成并达到设计强度后，开启降水井，待地层水位降至开挖面以下 3m 后进行第一层土方开挖，施做冠梁、第一道混凝土围檩和斜撑，待混凝土达到设计强度后，开挖土方至第二道围檩底面，施做第二道围檩及斜撑，如此边开挖边施做围檩及斜撑，直至开挖到基底，施做垫层及防水、混凝土底板、各层围檩之间侧墙。5.25.2 围
5、护结构施工围护结构施工5.2.1 地下连续墙地下连续墙采用液压抓斗成槽机成槽，成槽时采用优质膨润土拌制泥浆护壁，泥浆拌制后储放 24 小时以上方可使用。连续墙开挖前先做导墙，导墙混凝土达到强度后进行成槽作业。地下连续墙采用跳槽法施工，相邻槽段混凝土强度达到设计强度 70以上方可进行开挖。成槽后混凝土必须在 24 小时内浇筑完毕，避免槽壁暴露时间过长。混凝土从底到顶一次浇筑完成，水下灌注时混凝土提高一个等级。钢筋笼整体吊放，导管法浇筑水下砼，入槽后至混凝土浇筑时总停置时间不应超过 4 小时。钢筋笼纵向钢筋接长时采用对焊或机械连接。连续墙接头采用接头管，与钢筋笼一起吊放。接头管后空隙进行回填，防止
6、浇筑混凝土时移位。地下连续墙接头位置采用 850600 高压旋喷桩止水。5.2.2 钻孔灌注桩钻孔灌注桩采用采用回旋钻机钻孔施工，成孔时选用优质粘土或高岭土，制作悬浮泥浆作为钻孔泥浆护壁，先将粘土加水浸透，然后加水以搅拌机拌制，现场试验检测泥浆指标。孔灌注桩钻孔前先探孔开挖和钢护筒的埋设，然后进行成孔作业。孔灌注桩成孔后混凝土尽快浇筑，避免孔壁暴露时间过长。钢筋笼分节吊放，纵向钢筋采用焊接连接。钢筋笼吊放后进行固定，防止浇筑混凝土时移位。5.2.3 地基加固盾构始发井基底为高压旋喷桩加固，采用钻机引孔，高喷台车旋喷作业。旋喷桩桩径按850mm 进行控制，桩中心间距纵横向均按 600mm 布置（
7、咬合 250mm） 。施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩。5.35.3 深基坑开挖及支护深基坑开挖及支护由于工作井开挖深度达到 24m 深，地下水丰富，基坑在开挖前先进行降水，降水井采为深井管井，采用深水泵降水，遵循“先降水、再开挖，边挖边支护，由深向浅、分层开挖”的原则进行基坑开挖，开挖过程做好降排水工作，加强信息化管理，对围护、支护结构进行实时监测。5.3.1 深基坑开挖深基坑基坑开挖采用挖掘机，纵向分段、竖向分层、对称进行开挖，竖向分层深度不得大于 3m，出土采用挖掘机接力+长
8、臂挖机相结合方法，运输采用大型自卸车。开挖至基底后立即施工接地网、垫层，铺设防水层，浇筑底板混凝土。根据工作井结构尺寸、支护方式及开挖深度等因素，工作井基坑分 12 层进行开挖，采用挖掘机和长缩臂挖掘机挖土，人工修挖为辅。首先开挖表层土方至第一道围檩和支撑底面，施工第一道钢筋混凝土围檩及混凝土支撑，当混凝土强度达到设计要求以后，再开始第二层土方的开挖。当挖到第二道围檩底标高时，停止土方开挖，施工第二道钢筋混凝土围檩及混凝土支撑，当混凝土强度达到设计要求以后，再进行下一层土方的开挖，如此往复直至基坑开挖完毕，工作井土方开挖方法如下图：图1 盾构井深基坑开挖支护平面图伸缩臂挖掘机伸缩臂挖掘机土方自
9、卸车土方自卸车土方自卸车伸缩臂挖掘机挖 掘 机挖 掘 机挖 掘 机盾 构 始 发 方 向格构柱钻孔桩砼联系梁 0.5 0.6m砼联系梁 0.5 0.6m5.3.2 围檩、斜撑、钢支撑施工盾构始发井设置 5 道围檩和支撑，其中围檩全部采用钢筋混凝土机构，第一道第四道为钢筋砼支撑，截面尺寸有： 1.01.2m、1.11.3m 两种截面形式，第五道为 60916mm 钢管支撑。围檩与支撑结构随着开挖的进程进行施工，施工过程遵循同一层土方上下两道支撑施工完毕后，再开挖下一层土方。围檩与支撑施工前先施工垫层，在垫层上进行钢筋绑扎和落梁施工，围檩钢筋与地下连续墙预埋钢筋接驳器连接，围檩内预埋与上下层侧墙钢
10、筋连接的接驳器和下层侧墙砼浇筑钢管，围檩支撑砼采用 C35 商品砼，泵送入模，人工振捣，遮盖洒水养护。模板采用组合钢模板，钢筋加工场制作，施工时应特别注意各混凝土围檩处预埋抗剪钢筋。第五道支撑采用 609，壁厚 16mm 钢管支撑， 各节钢支撑之间采用法兰盘连接，安装钢支撑前首先在连续墙上安装固定钢围檩的三角支撑架，然后安装围檩。钢支撑安装紧跟基坑开挖进度，随挖随撑，采用钢管分节由履带吊吊入基坑内拼装，再由履带吊和挖掘机共同起吊就位。安装钢管时控制好轴线位置，防止钢管安装不到位。每根支撑均在一端设置活络头千斤顶支座和承力牛腿，安装就位后，用履带吊吊住钢管支撑，抵抗因钢管支撑自重生产的挠度，然后
11、用工程千斤顶和液压泵对支撑施加预应力，并与格构柱间系梁牢固固定。然后在预留的管端与围檩间的间隙处加钢楔楔紧，最后放松并移走千斤顶。盾构始发井围檩、斜撑及钢支撑结构如图 2 所示。图2 盾构井支护结构示意图C20素混凝土格构柱1.01.3m1.52.4m1.202.0m1.52.4m2.32.8m0.81.8m第七道钢筋砼围檩第五道钢筋砼围檩第四道钢筋砼围檩第三道钢筋砼围檩第二道钢筋砼围檩冠梁钢支撑 60916mm砼支撑1.11.3m砼支撑1.11.3m砼支撑1.11.3m砼支撑1.01.2m5.45.4 劳动力组织劳动力组织施工过程控制由总工程师全面负责，技术、质检、测量人员跟班作业，劳动组织
12、见表 3。表 3 劳动组织序号 岗位 工作内容 人数 工具配备1 成槽机司机 负责地下连续墙成槽 4 2 高压旋喷司机 地基加固 83 加固工人 高压旋喷加固 12 4 挖掘机司机 土方开挖 85 卡车司机 土方外运 126 吊车司机 钢筋、模板、支撑吊运 67 钻机司机 临时立柱桩钻孔 128 支撑工 钢支撑制作、安装及拆除 16 电工工具 9 钢筋工 钢筋加工绑扎 3010 混凝土工 浇筑砼 2011 模板架子工 支架搭设，模板制作加固 2012 电焊工 钢筋笼焊接 10 电焊、氧割设备13 电工 负责临时用电 4 电工工具 14 修理工 维修机械设备 4 维修工具 15 监控量测 观测中心线、高程 8 对讲机、测量仪器 16 安全员 负责安全工作 3 17 技术人员 检查各工序的施工情况 8 6 6、材料与设备、材料与设备表 4 材料与机具设备序号 机械设备名称 规格 数量1 成槽机 SG40 1 台2 刷壁器 3PN 1 台3 履带式起重机 150t 1 台4 履带式起重机 50t 1 台5 高喷台车 SGP-3A 型 2 台6 高压水泵 SD3-3 型 2 台7 空压机 IV3/8 型 4 台8 立式搅拌机 SJY-90 型 4 台9 回旋钻机 GPS-153 4 台10 插入式振捣器 ZX-25
