某临近铁路的排水泵站深基坑支护方案优化.pdf

第 5期 2 0 1 4年 5月 广 东水 利水 电 GU ANGDON G W AT E R RE S 0 URC ES AND HYDR0 P 0W E R No 5 Ma y 2 01 4 某临近铁路的排水泵站深基坑支护方案优化 傅 紫晶 ( 惠州市水电建筑工程有限公 司，广东 惠州 5 1 6 0 0 1 ) 摘要：通过对临近铁路干线的深基坑支护作业不利的环境及地层地质情况的分析，提出了该基坑的优化和替代方案以 及施工工艺优化，支护设计采用 理正深基坑支护 FS P W6 0版软件计算，适 当加大安全系数，确保临近铁路的运行 安全 ，为类似的基坑 支护设计 、施工提供借鉴。 关键词 ：基坑 ；支护方案优化 ；临近铁路 施工 中图分类号：U 2 3 1 3 文献标志码：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 4 5 0 3 1 工程概 况 惠州市火车西站某排水泵站 ，位 于西站的永 联路 东侧 ，基坑支 护深 为 8 59 6 3 1T I ，基 坑 周长 约 为 1 1 0 m，基底面积约为 3 4 2 m 。 基坑 A B C D E段外侧为市政道路 ( 其中 A B C段外侧 须避 开 1 1 0 k V 高 压线 走 廊 ) ，距 基坑 边 约 1 2 0 1 5 0 m，F G HI J 段外侧则 为京九铁路 ，距基坑边 大约 只有 8 0 1 T I 。 本工程深基坑使用年限为 1年 ，根据相关规范和 标准 ，安全等级为 I 级。 本场地地貌类型属山前冲积扇 ，场地岩土层从上 到下依次为 ：第四系人工填土、第四系冲积的粘性土、 侏罗系强 中风化砂岩。本基坑壁 主要为第 四系的素 填土及冲积的粘性土，个别地段见 出露强风化岩 。各 地层与锚固体粘结强度分别取值为：素填土 1 8 k P a 、 粉质粘土 6 5 k P a 、强风化岩 1 2 0 k P a等。本场地地下 水类型主要为赋存于第四系松散土层 中的孑 L 隙水和下 伏风化岩体中的层状岩类孔隙 裂 隙水。揭露土层为 弱透性 ，富水性较差 ，水量贫乏 ；基岩强 一中风化岩 带裂隙发育 ，但裂隙多为风化产物充填 ，富水性较差。 地下水主要接受大气 降水及岩土层 间渗流补给。水位 受季节性影响明显 ，施工期 间，测得各钻孔混合水位 介于 1 4 01 7 0 m。场地 地下水水 位年 变化 幅度约 为1 2 n l 。 2 方案优化 原设计基坑采用的支护方案为：周边均采用钻孔灌 注桩支护形式，钻孔灌注桩为 l 0 0 0 ra m1 5 0 0 m m， 桩长为 71 1 8 m，桩身嵌入基底不小于 3 0 IX l ，桩顶 部设置冠梁 1 0 0 0 m m8 0 0 I I IT I ，混凝 土强度等 级为 C 3 0 。为避免悬臂桩桩顶变形较大，在坡体处设 23 排锚索 ，锚索长为 1 7 02 5 0 m，纵横 间距为 2 5 3 0 m，锚索拉杆采用 3条 ( 每条规格为 7 5 ) 钢绞线 ， 在锚头位置用 2 0 0 mm2 0 0 m m2 0 m m 钢垫板于冠 梁上 ，采用 O V M 锚具进行张拉锁定 。预应力锚 索设 计拉力为2 5 0 k N ，锁定值为2 0 0 k N ，材料为低松驰高 强钢绞线 31 5 2 ( 7 5 ) 2 5 0 0 mm，锚索 的水平 倾角均为 2 O 。 。同时，基坑外侧设置 i排 水泥土搅拌 桩止水帷幕 ，使基坑周边起到止水作用 ，用 以防止水 土 流 失 产 生 不 均 匀 沉 降。水 泥 土 搅 拌 桩 直 径 为 5 0 mm，搭接宽度不小于 2 0 0 l q l m，桩长进入基坑底 不少于 1 0 i n 或进 入 强风 化岩止 。另 ，在基 坑坡 顶、 坡脚各设一道 3 0 0 mm 3 0 0 m l T l 的砖砌排水沟 ，以截 排地表水 ，并在坑底坡脚转角处及距离约 4 05 0 m处 设1 0 0 0 fi l m1 0 0 0 mm1 0 0 0 mm的集水井 ，以排泄 基坑内的地下水 。 经分析 ，钻孔灌 注桩入岩须采取冲击工艺 ，施工 时的振动、挤压土体对铁路可能会产生影 响，需经过 论证 ，并与铁路主管部门协商 ，此其一 ；其二 ，工程 位置靠近 1 1 0 k V高压线 ，受钻孑 L 机具机架高的限制 ， 需要考虑保证 6 i n的安全距离 ；其三 ，火车西站三孑 L 桥排水整治工程属于惠州市青年河小流域和水环境综 合整治工程其 中的一个单位工程 ，考虑工程整体工期 安排，本单位工程需在本年度汛期前完工，但单钻孔 灌注桩一项 ( 含锚索施工 ) 所 占用的工期约需 5 5 d ，即 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 3 2 0 ；修 回 日期 ：2 0 1 4一 O 41 7 作者简介：傅紫晶( 1 9 8 0 ) ，女，大专 ，工程师 ，注册造价工程师 、一级建造师，主要从事水工建筑施工管理工作。 4 5 2 0 1 4年5月 第5期 傅紫晶：某临近铁路的排水泵站深基坑支护方案优化 N 0 5 M a y 2 0 1 4 占用关键工期过长 ，需重新对原进度方案进行编排及 合理规划。 本文针对该工程所处不利环境 的特殊性 ，为确保 工程安全和质量 ，对深基坑支护施 工方案进行 了如下 优化。 2 1 泵站建筑物平面布局的优化 保持进水井建筑物结构不变 ，将配 电间 控制室与 进水井位置调换 ，使得泵站整体可往西北向( 即远离 铁路方向) 平移 4 m，并同时兼顾避开高压线 ( 图 1 ) 。 进站水流 流态 由顺时针 变为逆 时针 ，水流流 态不 受 影响。 图 1 水泵房总平面布置优化示意 2 2 基坑支护形式的优化 由于修改了建筑物结构平面位置 ，基坑有 了放坡 开挖的空间。基坑支护形式优化为：把原钻孔灌注桩 支护形式，改为适度放坡 +钻孔桩( 局部，即铁路信 号塔处设 3根 O1 0 0 0 mm钢筋砼支护桩 )+锚索 ( 土 钉 )+坡 面挂 网喷射砼 的支护形式。即边坡上部设 1 排钢筋锚杆 ，锚杆长 9 1T I 、用 0 2 5钢筋；下部设 2 3 排锚索 ，锚索长 1 8 0 m，纵横 间距为 2 0 m，锚索拉 杆采用 3条 ( 每条规格为 7 05 ) 钢绞线 ，在锚头位置用 2 0 0 mm2 0 0 m m 2 0 m m 钢 垫 板 于 冠 梁上 ，采 用 O V M锚具进行张拉锁定 。锚 索设 自由段长为 5 0 m， 锚固段 长 为 1 3 0 m。设 计 值 为 2 5 0 k N，锁 定 力 为 2 0 0 k N。 与原方案相 比，优化后方案不但基坑的安全性提 高 ，工期缩短到 4 0 d ，而且施工也相对简便了。 2 3 取消水泥土搅拌桩 根据本工程的地质勘察资料 ，本工程地下 土层为 4 6 弱透性 ，富水性较差 ，水量贫乏 ，考虑 到本工程场地 受高压线的影响，且为防止搅拌桩机具干扰铁路 电气 设备 ，故建议取消了水泥土搅拌桩止水 帷幕 ，有利于 节省成本。 2 4 增加锚索锚 固长度 ，优化锚索施工工艺 由于深基坑工程是一个 比较复杂的系统工程 ，尤 其针对临近铁路干线的深基坑 ，其支护结构 的优选受 许多因素制约 ，本工程施工时 间安排在了春运期 ，为 防止铁路路基下的锚索频繁受到震动而产生应力松弛， 靠京九铁路侧的边坡支护的第 2 、第 3排锚索长增为 2 5 0 m 根，以确保锚 索 锚 固段入 岩深 度 能达 到 1 0 0 m。锚索施工要点及工艺优化如下 ： 1 )基坑开挖 自上而下进行 ，每层土钉为一个开挖 层 ，每层开挖深度应在该层 支护体下 0 5 m范 围内， 须及时支护 ，严禁超挖。 2 )预应力锚索采用 MD L一1 3 5 D型锚杆钻机成孔 ， 孔径为 1 3 0 m m；钻孔前应根据设计要求定出孔位 ，孔 2 0 1 4年5月 第5期 广东水利水电 N o 5 Ma y 2 0 1 4 位允许偏差为 2 0 m m，钻孔倾斜度允许偏差为 3 。 3 )对于湿、中密、遇水易软化的粉土层 ，由于容 易塌孔 ，采取水钻法成孔、套管跟进。 4) 对于入岩部分 ，成孔时采取风钻 。 5 )锚索在孔外 留有不少于 1 0 m的张拉段 ，钻孔 深度应大于锚索设计长度 0 5 m，终孔后应认真清孔。 6 )注浆采用孔底注浆工艺 ，注浆管应插至距孔底 3 0 0 m m处 ，水泥结石强度不得小于 3 0 MP a 。注浆方 法采用二次注浆工艺，初次注浆孑 L 口溢浆 即止 ，二次 注浆 在 初 次 注浆 2 h后 进 行 ，终灌 压 力 不 得 小 于 0 5 MP a ，终灌时间不得小于 1 0 m i n 。 7 )待锚 固体灌浆强度达到设计强度的 7 5 后方 可进行 锚索 张拉、锁定 ，每根 锚索均 按设 计拉 力 的 1 1 倍进行预张拉 。 喷锚支护结构采用 理正深基坑支护 FS P W6 0 版软件计算。其计算采用荷载 一结构模式 ，模拟施工 阶段结构的受力及变形特点。内力按 弹性地基杆 系有 限元法计算分析 ，模 拟开挖、支撑 的实际施 工过程 ， 基坑外侧土压力按 朗肯主动土压力进行计算 ，土层按 水土合算。计算荷载 ：基坑外侧考虑朗肯主动土压力 ， 地面超载取 2 0 k P a 、铁路附加荷载取 6 0 k P a 。经计算 ， 优化后的支护体系安全系数 1 3 ，满足强度 、变形要 求( 见图 2所示) 。 图 2 基坑 ( 铁路侧 ) 边坡喷锚支护效果示意 3基坑 监测 基坑开工前周边已有建筑物现状应拍照 留存公正 ， 已有建筑物观测应包括沉降量 、沉降差 、倾斜 、局部 倾斜 ，建筑物变形观测预警值不得超过规范规定的建 筑物正常使用极限状态。 沉降监测 ：采用 D S Z 2型 自动安平水准仪( 加测微 器 ) 配合铟钢水准标尺。精度指标 为每公里往返测量 标准偏差 0 7 mm( 配 F S 1 微测器和铟钢标尺) 。水平 位移及倾斜监测采用宾得 R一3 2 2型全站 仪 ，精度指 标 ：测角精度为 2 ” ，测距精度为 2 m i l l + 2 p p m。 根据现场实际情况需要 ，沿基坑边缘 和铁路路基 上布设监测点，重 点控制铁路侧 ，开挖施 工期 间每天 监测 1 次 ，遇变形有发展迹象时加密监测 。 基坑顶部位移及沉降监测 点布置在距边坡顶沿约 3 0 c m处及铁路路基边 ，每隔约 5 m布设 1个点 ，监测 点顶部磨平并刻划细“+” 字作为对 中标志。施工布设点 位时可根据场地实际情况适当调整监测点数量及位置。 各类变形监测基准点应定期进行检测 ，每周检查 1次， 以避免因基准点变形对变形监测点的错误形变判断。 基坑支护结构变形预警 ：变形速率或原有裂缝扩 张速率达到 1 m m d 。周边铁路挡墙变形警戒 ：变形速 率或原有裂缝扩张速率达 0 2 m m d 。在施 工过程 中， 安排人员经 常巡查 ，及时填 堵裂缝 ，防止雨水下渗 ， 出现突变情况要及时作信息反馈，会同相关方商讨解 决办法 。 经测 ：基坑边沿 的中间段 ，变形和位移较大 。其 中最大沉降值为 4 9 m m，位移最大值 为 2 c m。铁路 信号塔基沉降 5 m m、位移 3 mm。铁路路基本无变形 ， 铁路挡墙无有张拉开裂迹象。施工期间 ，各监测点均 未达到预警值 ，基坑支护结构及周边铁路挡墙在施工 过程 中整体处在安全状态 ，至基坑 回填各点变形量均 未达控制值 ，水平位移及沉降曲线渐趋平缓。 4 结语 通过对泵站平面布局及深基坑工程原来支护方案 进行优化 ，避开环境不利 的因素 ，同时采取 经优化 的 适度放坡 +锚索 ( 土钉 )+坡面挂 网喷射砼 的支护形式 及施工工艺 ，造孔机具选用容易 ，施工简单方便 ；优 化后的基坑稳定安全储备较大 ，基坑支护适应变形能 力强 ，效果较好 ，在施工时较容 易实现 。后期 在喷锚 支护的保护下 ，基坑开挖 、地下建筑物施工顺利 ，亦 未影响临近基坑 的铁路安全运行。 参 考文献 ： 1 J G J 1 2 02 0 1 2建筑基坑支护技术规程 S 北京：中国 建筑工业 出版社 ，2 0 1 2 2 高华东北京某深基坑开挖监测实例 J 岩土工程学 报 ，2 0 0 6 ，2 8 ( S 1 ) ：1 8 5 31 8 5 7 3 成峰，张远芳，刘威 ，等土钉支护面层受力探讨 J 岩土工程学报，2 0 1 2 ， 3 4 ( 8 ) ： 1 5 2 71 5 3 3 ( 下转第 5 5页) 4 7 2 0 1 4年 5月第 5期 黄永奇 ，等 ：层析 分析法模糊综 合评 判在 灌区节水 潜力分析 中的应用 N o 5 Ma y 2 0 1 4 1 0 沈继红，施久玉，高振滨，等数学建模 M 哈尔 1 3 滨：哈尔滨工程大学出版社，1 9 9 8 1 1 汪应洛系统工程：第二版 M 北京：机械工业出版 社 1 9 9 9 1 2 许树伯层次分析法原理 M 天津 ：天津大学出版 社 1 9 8 8 周振民，黄永奇 ，王娟滦河下游灌区用水水平模糊综 合评价研究 J 安徽农业科学，2 0 1 0( 5 ) ：2 4 9 3 2 49 5 ( 本文责任编辑王瑞兰) Ap pl i c a t i o n o f AHP a nd Fuz z y Ev a l ua t i o n t o W a t e r - Sa v i n g Po t e n t i a l i n I r r i g a t i o n Di s t r i c t HUANG Yo n g q i ， CHEN Z i p i n g，ZHANG L i a n h e， SUN Ch u nmi n， DENG Zh e n n i n g ( G u a n g d o n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r ，N a t i o n a l E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y o f E s t u a r y H y d r o p o w e r T e c h n o l o g y ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 5 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T o g e t a b e t t e r h a n d l e o n wa t e rs a v i n g p o t e n t i a l ，w a t e r s a v i n g p o t e n t i a l h a s b e e n a n a l y z e d b y a p p l y i n g AHP i n t h e H u a n g t o n g j i a n g i r r i g a t i o n d i s t ri c t i n D e q i n g C o u n t y ， G u a n g d o n g P r o v i n c e ， a n d a n e v a l u a t i n g i n d e x s y s t e m a n d t h e f u z z y e v a l u a t i o n m o d e l o n w a t e r s a v i n g p o t e n t i a l h a s b e e n e s t a b l i s h e d I t i s s h o w n t h a t i r r i g a t i o n d i s t r i c t o f H u a n o n 西i a n g i s i n t h e d e v e l o p me n t o f i n t e r me d i a t e s t a t e a t pr e s e n t ，i r r i g a t i o n wa t e r h a s t he mo s t po t e n t i a l f o r wa t e r s a v i n gTh e e v a l ua t i o n o f wa t e rs a v i n g p o t e nt i a l by A H P i n i r r i g a t i o n d i s t ri c t i s q u i c k l y a n d r e a s o n a b l e ， i t c a n b e p r o v i d e d s c i e n t i fi c b a s i s f o r p r o j e e t m a n a g e m e n t a n d p l a n n i n g t o i m p r o v e i rri g a t i o n d i s t ric t Ke y wo r d s ： i rri g a t i o n d s i t r i e t ；w a t e rs a v i n g p o t e n t i a l ；AHP；e v a l u t i o n mo d e l ( 上接第4 7页) 4 李四维，高华东，杨铁灯深基坑开挖现场监测与数值 模拟 分 析 J 岩土工 程 学报，2 0 1 1 ，3 3( S 1 ) ：2 8 4 2 91 5 杨光华深基坑开挖 中预应力锚 杆或预应 力支 撑支 护结 构的计算分析 J 建筑结构，1 9 9 6 ( 4 ) ：91 2 6 刘威深圳地铁2 2 2 6标深基坑开挖作业风险因素分析及 对策 J 广东水利水电， 2 0 1 3 ( 2 ) ：5 1 5 3 7 8 金炯球，刘燕辉，陈柏海组合式喷锚支护结构在深基 坑中的应用 J 广东水利水电，2 0 0 5 ( 2 ) ：6 9 7 1 杨光华根据经验地基承载力反算土的强度和变形参 数 J 广东水利水电，2 0 0 2 ( 1 ) ：3 6 ( 本文责任编辑王瑞 兰) S u pp o r t i ng S c h e me Op t i mi z a t i o n o f De e p Fo u nda t i o n Pi t o f A Dr a i na g e Pu mpi ng S t a t i o n Ne a r by Ra i l wa y F U Z i j i n g ( H u i z h o u H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g C o L t d ，Hu i z h o u 5 1 6 0 0 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h i s p a p e r ,t h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e a d v e r s e e n v i r o n me n t a l a n d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n o f d e e p f o u n d a t i o n p i t s u p p o r t i n g 0 p e r a t i 0 n s i n a d j a c e n t r a i l w a y l i n e s ， t h e f o u n d a t i o n p i t o p t i m i z a t i o n a n d a l t e r n a t i v e s a n d o p t i m i z a t i o n o f c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y a r le p u t f 0 r w a r d，” l e a d i n g ”v e r s i o n o f t h e FS P W 6 0 s o f t w a r e i s a p p l i e d t o c a l c u l a t e t h e s u p p o r t i n g d e s i g n o f d e e p f o u n d a t i o n p i t ， a n d h i g h e r s a f e t v f a c t o r c o u l d e n s u r e t h e s a f e o p e r a t i o n o f a p p r o p r i a t e ，p r o v i d e t h e r e f e r e n c e f o r t h e s i mi l a r f o u n d a t i o n p i t s u p p o r t d e s i g n，c o n s t r uc t i o n Ke ys wor ds： d e e p f o u n da t i o n p i t e n g i ne e r i n g；s u p po r t s t ruc t u r a l o p t i mi z a t i o n； n e a r t h e c o ns t ruc t i 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