长江沉积软土地区复杂环境深基坑综合施工技术.ppt

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1、长江沉积软土地区复杂环境深基坑综合施工技术,中铁十三局集团第四工程公司武汉地铁项目部,长江沉积软土地区复杂环境深基坑综合施工技术,第一部分 工程简介第二部分 工程施工重、难点分析第三部分 临近既有运营轻轨桥墩基坑施工预加固技术第四部分 超深地下连续墙施工 第五部分 地下连续墙施工常遇问题的预防和处理措施 第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术 结束语,励志创伟业 诚信铸丰碑,（1）武汉地铁循礼门车站为标准地下两层车站，地下一层为站厅层；地下二层为站台层。总长183m，坑标准段外包宽30.5m。主体结构顶板覆土厚度2.425.26m左右，底板埋深20.5m(有效站台中心处)；站台为地下两层岛式站台，主

2、体建筑面积为10191.1m2，出入口通道、风道（风亭）建筑面积为3272.2m，车站主体建筑面积13463.3m。车站共设5个出入口、1个与1号线换乘通道、1个消防疏散口和2组风亭。总体建设工期23个月（2）车站主体结构采用明挖法施工，在跨越京汉大道段采用盖挖顺作法施工。,1、武汉地铁循礼门站工程概况,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,循礼门站结构总图,第一部分 工程简介,2、工程周边环境,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,（1）本站位于汉口解放大道与京汉大道之间的江汉路正下方，平行于江汉路布设，车站西侧为循礼门地下通道，东侧为京汉大道上轻轨1号线桥梁区间，西

3、南侧距离基坑7m（最近处4m）左右有地上3层、地下1层的大润发商场（基础类型为整体箱型基础），西北侧有30层武汉船舶工业公司大楼，距离基坑约为53m左右，车站东北有28层世纪大厦大楼，距离基坑约17m左右.（2）车站所处的位置以西为解放大道，以东为京汉大道，车流量大。（3）本站站址处地下管线经调查有40多条，,2、工程周边环境,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,世纪大厦,船舶高层建筑,大润发超市,循礼门地下通道,基坑位置,第一部分 工程简介,2、工程周边环境,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,3、工程地质情况,杂填土（1-1）：以混凝土地坪、碎石、砖块等建筑垃圾

4、与生活垃圾、工业废料为主的人工填土，局部底部为原湖、塘、沟、浜内人工堆积的淤泥。层厚0.84.2m。该层主要分布于城区表层。,粘土层(3-1)：褐色、褐黄色、灰褐色，有光泽反应，切面光滑，呈可塑软塑状态，层厚3.69.5m，,粉质粘土(3-2)：褐色、褐黄色、灰褐色，呈可塑、软塑状态，厚度6.48.0m。,淤泥质土（3-4）：深灰色，有臭味，有机质含量0.61.1%，呈流塑状，局部为淤泥，偶见螺壳碎片，稍有光泽反应，切面光滑，手摇之有水析出，呈饱和状态。层厚1.23.6m，主要呈透镜状。,粉质粘土、粉土、粉砂互层（3-5）：灰灰褐色，粉质粘土呈软塑可塑状，粉土、粉砂呈松散稍密状。各层单层厚度一

5、般约0.31.0m。本层厚2.27.2m，分布连续。,粉砂（4-1）：灰青灰色，含有机质及云母，夹薄层粉土及粉质粘土，呈饱和、稍密中密状态，下段局部呈密实状态。厚度4.78.0m与粉细砂呈渐变关系，分布连续。,粉细砂(4-2)：灰青灰色，含有机质及云母，呈饱和、中密状态，下段局部呈密实状态。厚度15.725.4m，底板埋深约44.048.0m分布连续。,杂填土,粘土 粉粘土 淤泥土 粉砂粘土,粉砂 粉细砂,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,粉质粘土层（4-2a）：分布于粉细砂(4-2)下部，局部偶夹透镜状粉质粘土或含砾中粗砂，一般厚约2.03.0m最大可达5.6m。,

6、含砾中粗砂（4-3）：杂灰色，含云母，饱水，呈中密密实状态。局部为含少量砾卵石，砾卵石粒径0.510cm不等，含量约510%，一般呈次圆状次棱角状，成分多为石英岩。厚度1.33.5m，分布较稳定，底板埋深约在47.050.0m间。,砾卵石（5）：砾卵石粒径210cm不等，最大达15cm，呈次圆状次棱角状，成分多为石英岩。砾卵石间充填粗砂，密实状。厚度03.8m，分布不连续，埋深在47m以下，局部与含砾中粗砂成渐变关系。,砂砾岩（15-b）：灰色，灰黄色或棕红色，砾石一般粒径28cm，呈圆或次圆状，成份主要为石英岩和石英砂岩，含量约为5060%，由砾石和中粗砂胶结而成，硅质胶结，成岩程度低。岩芯

7、大部分呈砾石夹土状，手捏易散，该层与下伏岩层呈角度不整合接触，分布不连续，仅局部分布于强风化泥岩（20a-1）顶部，厚度0.40.8m，基岩顶板高程为-26.8-24.5 m，埋深49.552.1m。,泥岩（20a）：灰色灰绿色，层状构造，泥质结构；基岩顶板高程为-28.1-24.3 m，埋深49.151.8m，强风化岩石风化裂隙较发育，易破碎。,粉砂岩（20b）：灰色灰绿色粉砂岩，主要物矿成份为石英、长石、白云母、绢云母，粉砂质结构，局部为细粒结构，层状结构，强风化。,粉质粘土,泥岩,砾中粗砂,砾卵石,砾砂岩,粉砂岩,第一部分 工程简介,3、工程地质情况,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门

8、站,4、水文地质情况,（1）本站区地下水有上层滞水和层间承压水两种类型。含水层厚度一般3643m，承压水头2.74.5m。（2）由于长江切穿了上层粘土层，即孔隙承压含水层顶板，长江水和承压水水力联系密切，呈互补关系。长江水是地下水动态变化的主要因素，承压水头与长江水位涨落密切相关，年变幅为3.04.0m。大气降水的入渗对承压水影响较小。,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段支撑形式,第一部分 工程简介,5、基坑主体围护结构形式,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,盖挖段支撑形式,第一部分 工程简介,5、基坑主体围护结构形式,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门

9、站,标准段基坑支撑照片,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段基坑支撑照片,第一部分 工程简介,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,重点：运营中轻轨的保护,本车站下穿运营中的轻轨一号线，地连墙距轻轨桥墩的最小距离为1.4m。地连墙在成槽阶段可能因坍孔而造成桥墩桩基周边土体的松动，引起桩承载力降低或使桩基在土体中的应力传递发生重分布，引起土体和地面建筑物的不均匀沉降，从而对轻轨的运行安全带来影响。设计要求轻轨桥墩的垂直沉降小于2cm，承台水平位移小于1cm。,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,重点：周边建（构）筑物的保护,本车站

10、周边的关键建筑为大润发超市与循礼门下穿通道。大润发超市为地上三层、地下一层的潜埋基础建筑，且其距离本工程围护结构的最近距离仅为2.4m。循礼门下穿通道是汉口主干道解放大道的咽喉，距围护结构的距离为47m。,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,本车站基坑最大开挖深度在20.7米左右，基坑底位于41粉砂层和42粉细砂层上，由于基坑深、高承压水及基坑底部透水等特点，因此确保基坑稳定是本工程施工控制的一个重点。,重点：深基坑的安全,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,难点：超深地下连续墙施工,本工程采用地下连续墙围护结构，设计地下连续

11、墙深度为48-50.9m，入岩1.5m。需冲击钻配合成槽机成槽，施工周期长、设备转换复杂。施工中的难点：（1）地连墙垂直度控制；（2）快速成槽以防槽壁坍塌；（3）高度50m左右，重达50多吨钢筋笼的安全吊装；（4）轻轨下方地连墙施工，由于净空高度仅为9.2m，成槽设备需改装，钢筋笼需分8节吊装。,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,难点：基坑开挖与盖挖施工,本工程土方开挖量为10.3万立方米。由于本工程需切断京汉大道，按业主与交管部门的要求，在施工开始六个月内，必须恢复京汉大道的通车。现设计为在京汉大道范围内地连墙施工结束后，现浇钢筋混凝土桥一座，幅宽28m，

12、跨度20m，先行恢复通车，桥下采用盖挖顺做法施工。标准段基坑宽度30.05m，土方开挖采用台阶式，分层分段，小挖机接力，长臂挖机出土分方法单侧进行开挖。,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,基坑内小挖开挖土方,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,第二部分 工程施工重难点分析,长臂挖机开挖土方,盖挖段平面图,第二部分 工程施工重难点分析,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,本车站下穿运营中的轻轨一号线，加固方案为：桥墩桩基周围土体加固压浆（压浆深度53m）-排桩隔离-基底旋喷加固。,中

13、铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,轻轨桥墩、盖挖段地基加固平面布置图,轻轨桥墩注浆加固施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,轻轨桥墩注浆加固施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,从实测数据可以看出，沉降曲线分为二个阶段：（1）7月21日至10月3日缓慢沉降阶段，期间主要是桥墩外围隔离桩施工；（2）10月3日至11月3日沉降明显阶段。主要出现在10月3日以后，其间，桥墩附近隔离桩与注浆施工同时进行。桥墩沉降值达到6.2mm，说明隔离桩施工对1#桥墩沉降影响较大；而且桥墩出现了水平位移，上部水平位移值累计2.2mm，下部水平位移值累计0.8mm，说明桥墩出现了向基坑方向的轻微倾

14、斜。（3）在1#桥墩数据观测图中前期和后期有一段平稳段，说明并不是每个隔离桩施工的都会对桥墩沉降产生影响。（4）通过施工数据监测，可以发现隔离桩施工对桥墩沉降会产生一定影响，在1#桥墩观测结果中，桥墩在隔离桩与注浆加固施工过程中沉降值在6.2mm附近稳定。,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,本站连续墙入土深度为50m、入岩深度1.5m，单副钢筋笼重达60多吨，分两节加工，直螺纹连接。采用150t履带吊(主吊)和50t履带吊（副吊）配合完成钢筋笼的吊装下放。运营中的轻轨一号线在其上穿过，因受轻轨高架桥高度（轻轨下最小净高9.2m）和轻轨桥面宽约8.2m的影响，轻轨5幅地下连续墙无法采用成槽

15、机成槽。因此在该区域地下连续墙成槽施工必须改变成槽工艺。根据现场实际条件，成槽采用回旋钻机施工，钢筋笼整体制作，分段吊装对接的方法进行施工。,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,第四部分 超深地下连续墙施工,标准段地连墙成槽,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙成槽冲击钻入岩,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙钢筋笼加工,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙钢筋笼加工,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙钢

16、筋笼起吊,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙钢筋笼对接,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙钢筋笼对接,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙混凝土灌注,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,标准段地连墙混凝土灌注,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,（1）现场现有金泰SG40A型成槽机正常机身高为16.5m，抓槽深度可达60m但主臂为不可拆卸式。轻轨高架桥高9.2m,因此在此情况下必须降低地

17、面8m以上，才有可能进行施工。降低地面8m后，存在基坑支护和满足大型吊装设备行走等一系列问题尚需要解决，技术经济上可行性很差。（2）同类宝蛾系列成槽机也是主臂为不可拆卸式，因此同样无法满足现场实际情况。（3）根据市场调查和以往施工经验，意大利土力BH-12型成槽机主臂为可拆卸式，最低可将主臂降至12.6m，在地面降低4m后可在轻轨下成槽施工，但在这种工况下成槽机的工作能力有限，只能抓槽至35m左右，仍无法满足设计的4951m成槽要求。,轻轨下成槽机施工存在的问题,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,轻轨下成槽机施工存在的问题,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁

18、十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,轻轨下地连墙成槽施工,在轻轨下地下连续墙成槽施工改变施工工艺。,（1）成槽施工采用2台GPS15型回转钻机，使用直径800mm三翼钻头钻进。配套设备为1台气体容量12立方空压机，300导管60m，成槽钻进过程中采用泥浆正循环，成槽后采用气举反循环方法清槽。（2）每幅槽成槽钻孔采用用2台GPS15钻机钻进，两个槽段同时开展施工。钻机就位后按照成槽钻孔布置图所示定位进行钻进，钻孔间距600mm,进程中采用泥浆正循环方法清渣。在钻进入岩1.5m后,钻机移位下一孔位，如此循环，用回旋钻逐点将突出的槽壁扫除。,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地

19、铁循礼门站,轻轨下地连墙成槽施工,第四部分 超深地下连续墙施工,（3）循环钻成槽钻进同时，控制泥浆比重，采用泥浆分离器对槽内的泥浆进行分离后重新入槽，循环分离成槽。（4）达到岩面后改用冲击钻进行入岩施工，后改用方锤进行扫孔，反循环清孔，满足钢筋笼下放的要求。,轻轨下回旋钻成槽施工,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,轻轨下地连墙钢筋笼制作及吊装,机械选用。根据地质勘察报告显示NW28、NW29槽段钢筋笼长约48.2m，重量约3347T。SW25、SW26槽段钢筋笼长50.2m，重量约3549T。因此选用50T和80T汽车吊各1台进行钢筋笼吊装作业。钢筋笼制作。

20、钢筋笼现场按6m长段分节，钢筋笼在加工平台上整体制作。制作好后，各段钢筋笼进行编号，便于吊装对接。每段钢筋笼桁架顶焊接32吊点筋，保证钢筋笼吊放。主钢筋连接全部采用直螺纹机械连接。钢筋笼连接吊装。先由50T履带吊将底笼平移至槽段附近，再由80T主吊车吊放至槽内。在吊放5米后插入2根16a槽钢做横担固定在导墙上，使底笼悬挂在槽段内。第二段钢筋笼再吊至底笼上方，进行直螺纹机械连接完毕后，再按照第一步操作固定。进行下段钢筋连接，如此循环直至完成。钢筋笼在连接完6节后，重量增加，一台吊车已不能吊起，这时采用2台80T吊车协同起吊，将钢筋笼整体吊放入槽内。,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有

21、限公司武汉地铁循礼门站,轻轨下地连墙钢筋笼吊装,第四部分 超深地下连续墙施工,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,武汉市轨道交通二号线循礼门地铁车站地连墙穿越30多米砂层(粉细砂层)，入土深度为48m49.5m，插入基岩1.5m左右，隔绝承压水，入岩1.5m形成落底式止水帷幕，墙深49.551m,为武汉地区施工的最深地连墙之一。如下为地连墙施工中常遇问题的预防及处理措施技术。,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,地下连续墙成槽时易产生流砂现象。鉴于此，拟采取以下技术措施：(1)采用深导墙技术，深导墙对保持上部土体稳定具有很好的作用。(2)在成槽时，增大泥浆比重，通常在1.2g/ml1.

22、3g/ml之间，并保持泥浆液面高度高于地下水位50cm以上。(4)成槽时，放慢抓斗的提升和下放速度，减少对土层的冲击。,穿越深厚砂层技术措施,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,(1)改善泥浆性能 根据现场试验成果，如有需要可在泥浆中加入适量的重金石粉和CMC以增大泥浆比重和提高泥浆粘度，增大槽内泥浆压力和形成泥皮的能力。泥浆配置时应使其充分溶解，并储存24h以上，严禁将膨润土和纯碱等直接倒入槽中。(2)防止泥浆沉淀 槽段成槽后，紧接着下放钢筋笼并浇注混凝土，尽量减少挖槽时间和浇注混凝土间隔时间，降低地下水位，减少冲击和高压水流冲刷。在出现成槽后长时间不下钢筋笼（或钢筋笼吊装过程中出现散架

23、）的情况下，为防止泥浆沉淀引起槽壁坍塌，每隔12小时进行泥浆循环使泥浆始终能够起到很好的护壁效果。,槽段坍塌的预防及处理措施,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,地下连续墙成槽过程中，遇粉砂层或落水洞、暗沟等，泥浆大量渗入孔隙或沿洞、沟流失，造成槽内的浆位迅速下降，出现泥浆突然大量泄露现象。因此，在施工中遇浆位迅速下降现象时，立即查明原因。(1)对落水孔洞、暗沟要砖砌并填充优质粘土堵漏，重新抓取。(2)如是粉砂层停止使用吸力泵（或砂石泵），并向导槽内输入尽量多的泥浆，同时将成槽机提出来，对粉砂层要提高泥浆粘度和密度，并备堵漏材料，及时补浆和堵漏，使槽内泥浆保持正常液面。,槽段漏浆严重,中铁

24、十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,(1)成槽时严格按技术交底施工，保证槽段开挖的平面位置正确性。(2)刷壁时采用新制钢刷，加密钢刷上的钢丝，加长钢刷，增大与刷壁的接触面积。(3)砼浇筑时，按规划要求提升导管，严禁一次提升高度过大，产生夹层，造成质量隐患。(4)严格泥浆的管理，对比重、粘度、含砂率超标的泥浆应坚决废弃，防止因泥浆引起的砼浇注时砼面高差过大而造成的夹层现象。(5)钢筋笼露筋会成为渗、漏水的通道。控制钢筋笼露筋，钢筋笼保护块有足够的刚度、厚度、数量，钢筋笼在吊放入槽时先对中槽壁中心，以免挤压保护块。同时钢筋笼下放不顺时，不得强行冲放，以防止整体变形或倾斜露筋。,地下连续墙防渗措施,

25、中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,(6)防止砼浇注时槽壁坍方。钢筋笼下放到位后，附近不得有大型机械行走，以免引起槽壁土体震动。(7)确保混凝土质量满足设计要求，砼浇注时严格控制导管埋入砼中的深度，作好混凝土浇筑记录，绝对不允许发生导管拔空现象，防止混凝土导管拔出混凝土面而出现混凝土断层夹泥的现象。(8)保证商品砼的供应量，保证商品的质量。（9）如开挖后发现有渗漏现象，将立即进行堵漏。,地下连续墙防渗措施,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,为对基坑施工引起的轻轨桥墩的沉降进行观测，在前期采用了人工测量手段进行了桥墩沉降观测。但受限于桥墩结构的特点和施工干扰等因素，采用人工方法进行观测

26、不能满足建筑物在整个施工阶段的需要，一旦桥墩出现较大沉降，在分析诱因时，无法准确得出该沉降发生的确切时间和影响沉降的主导工序，因此，在下一阶段的施工方法改进和确定施工参数方面，将存在依据不足现象。为消除常规人工监测的断续性，避免人工监测读数的认为误差，在深基坑施工中针对施工对临近轻轨桥墩的影响，进行了自动化位移监测，即信息化辅助技术。,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,桥墩沉降自动化观测采用了静力水准仪和采集传输系统对桥墩沉降变化趋势进行观测。其中，静力水准仪（连通液位沉降计）主要用于沿纵向对结构物之间的沉降差进行监测。要求量程10cm，精度0.1mm，

27、灵敏度0.01mm；数据采集传输系统由自动采集模块和无限传输模块组成，利用GPRS或CDMA等无线公用网络进行数据传输，完成对传感器数据的采集和监控。为了达到监测效果，采集数据的时间间隔设置为1小时采集一次，通过无限传输模块对数据进行获取并存储分析。这种数据无线采集方式有利于及时分析处理观测数据，可满足随时采集、分析和上报的要求，特别是在开挖阶段。,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,自动观测仪安装示意图,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,静力水准仪,自动化数据采集传输系统,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三

28、局集团有限公司武汉地铁循礼门站,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,第六部分 轻轨一号线桥墩监测技术,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,武汉地铁二号线一期循礼门车站地质条件复杂多变，基坑周边环境复杂，是我集团公司首次在武汉进行的长江冲积地层的深基坑施工。基坑采用了穿越超厚沙层的53m超深地下连续墙。同时，深基坑施工穿越运营中的轻轨一号线，地连墙距轻轨桥墩的最小距离为1.4m。以上复杂工程地质和环境条件是我局地下工程建设中首次遇到，因此，复杂地质、环境条件下深基坑的综合快速施工技术尤为重要。通过对武汉地铁二号线一期循礼门车站深基坑施工技术的深入分析和研究，不断优化施工工艺，优化支护结构，为今后同类地区深基坑的施工积累了宝贵的经验，具有重要的借鉴作用和推广价值。,结 束 语,中铁十三局集团有限公司武汉地铁循礼门站,敬请各位领导、专家提出宝贵意见和建议谢谢大家！,