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政信知识:
由于含水量不断的变化,从而导致膨胀土发生膨胀问题,出现水渗入到晶层和黏土产生吸附结合的情况,那么这种土的体积就急剧增加,导致体积膨胀,进而对整个施工造成很大的困难
文章针对某一膨胀土地铁车站深基坑施工进行了分析,从而保证基层的施工安全情况
关键词:膨胀土;地铁车站;深基坑工程;施工方法;膨胀率 由于膨胀土的特性,对其进行基坑施工不能按照常规的施工方式进行
为了加强我国在这方面的施工技术,提高地铁站整体的施工质量,为广大群众提供一个舒适便捷的交通地铁环境,本文针对膨胀土方面的基坑施工进行分析
1 工程概况 该工程是某市的地铁2号线,车站总长178m,规定的标准宽度为18.9m,车站两端的井宽为22.6m,其中还涉及到10m长的岛式站台
通过有关技术人员分析,在设计其围护结构中,采用了钢管内支撑和人工挖掘孔桩的方式,钢筋混凝土是主体结构,共2层,采用明挖顺作法施工,由于地势比较复杂,而且施工现场会有很多的管线,要按照一级的安全等级进行施工,最深的基坑坑深是19.3m
2 基坑施工现场膨胀土的情况 在基坑施工位置4-2是黏土,其自由膨胀率在40%~58%之间,计算出平均膨胀率为51%
如果按照黏土的膨胀潜势进行分级别,其属于弱膨胀土
地铁站地基是Ⅰ级的胀缩等级,这个地区的膨胀力在38~195kPa之间
而在其他位置还含有少量的卵石黏土,有41%~54%的膨胀率,其平均为46%,也是比较弱的膨胀土
这种含卵石的膨胀力比较弱,在52~68kPa之间,大多是在60kPa
经过多年的实践总结,这种膨胀土在遇到明水的情况下,很多会发生崩解和软化,如果水分大量蒸发消失,那么其就会开裂,甚至发生收缩
与此同时,根据测量该地点的大气影响深度为3m,影响的急剧深度为1.35m
3 膨胀土地铁车站深基坑施工方法 3.1 基坑围护结构的施工技术 在遇到明水的情况下,膨胀土就会发生膨胀、软化甚至是崩解,这样不仅会对施工人员的安全情况造成危害,还会影响挖掘孔桩的进程,因此必须对原来的设计进行变更
之前选取了人工方式挖掘孔桩,现在改为旋转钻孔方式进行挖掘,这样不仅提高了孔桩的挖掘速度,而且避免了施工中潜在的威胁,每天可以挖孔100~200m深
但是在施工中也要注意一些事项,孔口使用钢护筒进行保护,如果孔所在位置的泥土稳定性不好应该做护壁处理,然后用水中混凝土灌注即可,防止孔壁泥浆脱落,避免影响孔的质量
如果地质条件好,使用器械直接成孔就可以,成孔后使用干灌或者水下灌注都可以
由于采取了这种施工工艺,施工进度加快了,同时由于暴露土层面的时间非常短,因此有效控制了膨胀土发生膨胀的危险,避免了安全事故的发生
3.2 基坑降水的处理方法 为了避免发生降水后导致膨胀土吸水发生收缩,从而丧失承载力,所以一定要把基坑防降水工作提到日程上来
根据该地铁站的水文环境以及基坑附近情况和基坑的深度,设计人员选择了在坑外进行井管降水的方式保护基坑
首先对基坑附近主要降水地方的降水量进行计算,然后在地铁车站的两边挖掘一口降水井和观察井,对排水的规律和整体地下水位情况进行有效分析,通过周密的计算和合理的推算,最终在这一位置设置了10口降水井,降水井之间的间距为15m,所有井口的深度设计为20~25m
降水工作要在基坑挖掘前就进行完毕,保证水位降低到基坑底部0.5m以下,以免影响基坑的挖掘操作
在使用此种方式降水时,由于该地质是膨胀性土,因此还需配合一些明排措施,比如在基坑周围挖掘小的排水沟,整体汇集到一起然后排出
3.3 基坑的挖掘施工 在做好降水井工作后,接下来就要对基坑进行挖掘工作,但是在挖掘过程中不能盲目进行,要有一定的要求和原则
在挖掘基坑的过程,要保护当地环境,不能造成地质发生一定量的位移,与此同时还要保证施工的安全性
由于施工位于膨胀土位置,设计人员结合时空效应的规律,设计了纵向分段、竖向分层、挖掘一层、支护一层的施工原则
如果挖掘后的基坑面暴露在空气中,土层会很快地发生收缩和崩裂,因此施工人员对其要立即封闭,最大程度上减少土层裸露到空气中的时间
这样就确保了基坑的稳定性,避免施工过程中由于膨胀崩裂而造成施工质量不合格,而且后期的维护处理也非常麻烦
针对该地铁站施工的实际情况,结合地质勘查的结果,最终决定一共分10层对地铁站的基坑进行挖掘工作,每一层的厚度为2m
而在纵向上,一共分为了9个挖掘地段,每一个地段长为20m
在整体挖掘布局完成后,规定了从东向西的挖掘方向
为了提高作业的速度和施工质量,最后使用机械方式进行基坑土方的挖掘工作,其中反铲挖掘机每一次可以挖掘土方1.2m3,两台一次可以挖掘土方2.4m3,是人力挖掘的40倍
其中需要一台挖掘机配合清底工作,一次可以清底0.3m3,每天大约能清理出600m3的土方
在挖掘一层后,就及时对基坑的两侧做支护处理,使用钢筋网和喷注混凝土进行封闭
与此同时由于膨胀土都非常敏感,因此在工期不是非常紧张的情况下,一定要选择天气好的条件下进行基坑的挖掘工作,避免对基坑的施工质量造成影响
然后再对支护的位置做好钢架支撑和钢围的安装
技术人员要保证每一层泥土所裸露的时间不能超过8个小时,这是保证基坑土层不会发生收缩崩裂的指标
3.4 基坑钢支撑的安装技术 在安装钢支撑之前,由于钢支撑非常重,而且体积也比较大,而到基坑底下后,其操作和活动的空间就非常狭小,因此通常都是在地面上完成钢支撑的拼装工作
在拼装好所有的钢支撑后,可以应用载重为20t的龙门吊机械,和钢支撑的钢托连到一起,要确保两者之间连接的紧密性,然后再使用100t的千斤顶,对钢支撑两端同时预加轴力,在运行到设计位置后予以锁定
除此之外,这还不是最终的安装强度,要结合基坑挖掘的情况,还要根据当地的天气情况以及监测数据反映出来的情况,以后再进行第二次支撑轴力的添加,保证对地铁站基坑整体支撑的强度
由于工程技术要求以及现场地质的实际情况,确定要对基坑设置3道钢管内支撑,这样才能确保地铁站的安全质量
每一道钢管支撑的距离为3m,而使用的钢管都是直径为600mm,壁厚为12mm或者16mm不等,基本上在做第一道支撑的时候都选择壁厚为12mm的钢管,而在进行第二和第三道支撑的时候使用壁厚为16mm的钢管
其中第一道钢管支撑是支撑在基坑的冠梁上的,而第二道和第三道是支撑在钢围上,这种是对基坑支护的双重保护
在对钢支撑完毕后,等到其有一定强度后,就及时地进行支撑的拆除工作,但是不能盲目地拆卸,双方要互相配合,分级缓慢地释放轴力,避免发生意外和危险,保证最后一道工序的顺利进行
3.5 基坑的检测工作 针对膨胀土的基坑开挖工作,由于土质的特殊性,因此在基坑挖掘工作进行之前,一定要先做好基坑的监测工作
在有关技术人员对设计图纸分析后,研究有关的技术规定和要求,同时根据现场观察得到的信息,以及和监理人员和设计人员的探讨后,认定该地铁站的基坑整体施工的控制保护等级为一级,因此要用2倍的基坑挖掘深度来对基坑进行监测
对基坑挖掘的深度设置为20m,那么其整体的影响范围为40m,也就是在基坑40m的地下管线以及建筑物,都是这次工程监测的保护重点
在监测过程中,其监测的主要工作内容为监测土体在侧面的变形情况、监测侧面土方的压力变化情况、监测桩顶部的整体位移情况、监测支撑轴力的变化情况、监测桩整体在侧面的变形情况、监测桩内钢筋应力应变的具体情况、监测施工中地表水沉降的情况、监测地下水位的变化情况、监测管线发生沉降的情况、监测钢支撑挠度的情况、监测附近建筑物是否发生沉降、监测具体的沉降数据情况等
通过对这些内容在施工中的实时监测,可以根据所提供的数据,及时发现施工中所存在的问题和一些安全隐患,对及时改变施工设计、及时调整施工对象有重要的参考作用,保证地铁站基坑施工的安全性
4 结语 由于膨胀土具有和一般土层不同的土质性质,因此在这种土质情况下进行基坑的施工中,一定要有针对性地做好相应的准备工作
比如要分层分段,挖掘一层就及时进行支护一层的施工原则,这是非常有效的施工手段,有利于整体的施工质量
希望在以后的发展中,会有更先进的支持技术应用到实践中
参考文献 【1】 汪明武,秦帅,李健,等.合肥石灰改良膨胀土的非饱和强度试验研究【J】.岩石力学与工程学报,2014,(S2). 【2】 邓长茂,李镜培.合肥膨胀土基坑工程事故分析与预防【J】.结构工程师,2011,(1). 【3】 刘毅.合肥市膨胀土边坡失稳问题及其防治对策【J】.工程建设,2014,(3). 【4】 谭晓慧,辛志宇,沈梦芬,等.湿胀条件下合肥膨胀土土-水特征研究【J】.岩土力学,2014,(12). 【5】 蒋晓庆,程桦,刘奇.合肥地区典型非饱和膨胀土蠕变模型试验研究【J】.合肥工业大学学报(自然科学版),2010,(11). 【6】 胡众,邵迅,吴军军.合肥地铁膨胀土膨胀及抗剪特性试验研究【J】.工程建设,2014,(5). 【7】 膨胀土地区建筑技术规范(GB50112-2013)【S】.北京:中国建筑工业出版社,20
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