前海灣填海區域地鐵施工技術總結

2021-03-04 09:41:55 字數 4645 閱讀 8732

摘要:。

1.1工程概況:

深圳地鐵1號線續建工程土建5標段位於深圳市南山區南頭前海灣畔,主要包括前海站、鯉魚門站、前海站~鯉魚門站區間、前海灣站~新安路站區間、出入段線的土建工程。鯉魚門站全長215.7m;前海灣站全長237m;前鯉盾構區間右線長701.

852m、左線長723.674m;前新區間右線長度為970.655m、左線長度為959.

458m,其中包括240m長北明挖段,390m南明挖段,339.9m長盾構隧道;前新區間左入段線長度為1646.838m,前新區間右入段線長度為1799.

699m,其中包括盾構區間出左入段線長約534m,右出入段線長約532m,出入段線並行段明挖段861.935m。

1.2地質情況:

前海灣位於深圳市南山次中心前海片區,前海片區是以填海區為主的7.5平方公里的新興區域,現正進行施工的填海區,周圍空曠,無建築物、管線、道路等。該區域位於海積平原,上覆第四系填土、海積淤泥,海沖積粘性土、砂層、殘積層,下伏風化花崗岩岩體。

素填土、雜填土、殘積土及全、強風化巖土質不均,呈堅硬~流塑狀態,有球狀風化殘留體存在,容易引起不均勻沉陷,施工開挖容易坍塌,屬較不穩定土體。場地普遍分布有較厚的(2~13m)海積的淤泥,具有孔隙比大,壓縮性高,抗剪強度低等特點,具觸變性、流變性和不均勻性,屬不穩定土體,施工中易產生側向滑動,導致基坑側壁圍護結構的失穩和位移。

場地普遍存在海沖積的飽和砂層,富水性大,結構鬆散,屬較不穩定土體,透水性強,施工中易發生坍塌、湧水、湧砂、管湧、基底湧水等現象,前海灣車站範圍內的砂層區域性為**液化土。

飽和狀態下花崗岩殘積土、全風化巖土質不均,屬較不穩定土體,受施工擾動,強度驟降,滲透性增大,圍護樁施工易發生樁底湧泥、湧砂等危害,也極易造成基坑側壁失穩,基坑底板隆起變形,翻漿冒泥,湧水等危害。

1.3工程水文:

前海灣填海區,地下水埋深較淺,水源豐富,潮汐水對底下水位有較大影響。前海灣站進場時仍為一魚塘地表面尚未回填到位,漲潮時潮水很可能灌入施工場地,標段範圍內的含水層主要是砂層,與雙界河河水及海水有水力聯絡,結構鬆散,自穩性差,施工中易發生坍塌、湧水、湧砂等現象。地下水的浸泡會使岩土抗剪強度降低,變形加大,易造成基坑變形、失穩、坍塌。

在施工過程中,隨著地下水向基坑的湧出,砂土中細顆粒也隨水流失,造成砂層結構更加鬆散,滲透性加強,地下水和細顆粒土流失加劇,作為透水性差的花崗岩殘積土和全風化巖的透水性加強。基坑開挖後,具承壓性的強風化岩中地下水會通過殘積土和全風化巖以越流的形式向基坑內滲透,加大基坑出水量,給施工帶來困難。基坑開挖引起基坑內外水頭差加大,易引起基坑隆起、管湧等不良現象。

受海水入侵影響,砂層、殘積層中地下水對混凝土結構具有弱硫酸鹽腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋在長期浸水中具有一定的腐蝕性,並具有一定承壓性。

,主要有以下幾點:

2.1填海區複雜地質狀況對圍護結構施工造成很大的困難;

前海地區特殊的地質條件的影響:該片區淤泥層較厚、含水率較大(經測試最大含水率達98%)、在該地層下地下連續牆成槽極為困難,導牆施工無法保證其位置的準確性、且在成槽過程中由於淤泥的巨大流塑性及周圍施工動載的影響極易造成塌孔,同時由於咬和樁超緩凝混凝土凝固時間不足(60h初凝)產生極大的擴孔,造成後期在黏土層與淤泥層結合部產生鼓包現象。造成經濟損失並為後期施工帶來極大不便,同時素樁混凝土流失嚴重,無法起到整體連續的效果,帶來極大安全隱患並失去止水效果。

淤泥地層下咬和樁超緩凝混凝土流失嚴重

前海片區尚在進行的填海施工帶來的影響:由於該片區正採用拋石法進行填海施工,導致該區域淤泥中存在著因填海造成的大量孤石並產生漂移,對咬和樁施工帶來極大不便,產生套管無法超前預壓,一旦遇到孤石則無法正常成孔,同時由於孤石的存在導致鑽孔樁在施工時時常發生鑽桿偏斜,造成斜孔。

應對措施:

1、首先與設計單位進行積極溝通協調,在滿足設計要求、確保施工安全的情況將地質狀況最為複雜、淤泥流塑最大的前海灣站圍護結構部分變更為沖孔灌注樁+高壓旋噴樁的形式,並在沖孔樁施工階段對部分樁體採用全套管沖孔樁施工工藝。

2、與混凝土**商針對咬和樁施工時緩凝時間過久造成縮徑嚴重的情況進行協商,調整緩凝混凝土初凝時間由最初的72h調整為60h,縮短了混凝土初凝時間大大減小了咬和樁縮徑、鼓包以及素樁混凝土流失的狀況。

3、控制周遍施工對圍護結構的影響,與填海單位協調盡量避免其在本工程範圍內暫停填築,待本工程施工結束後再回填到地面標高。同時在施工期間封鎖周遍道路盡量避免周圍重車運土減少動載影響

4、加強監測,特別是在咬和樁及連續牆導牆施工期間加強對結構導牆的位置控制,以及在圍護樁混凝土澆築完成後對樁體液面的控制,防止導牆偏移及樁體液面突然下降造成後期樁位便移傾斜或斷樁情況發生。

2.2制圍護體系的穩定及基坑降排水、淤泥開挖是本工程施工的一項重點,也是難點

填海區域淤泥地層複雜多變,淤泥層較厚(最深處達13m左右)且分布不均(2-13m)加之孔隙比大,壓縮性高,抗剪強度低等特點,具觸變性、流變性和不均勻性,因此屬不穩定土體,在施工中易產生側向滑動,導致基坑側壁圍護結構的失穩和位移。並且周遍存在大量未處理的淤泥區域,受周圍關聯施工單位的施工造成淤泥區域性隆起在短時間內對圍護結構造成擠壓沖切破壞,嚴重著可導致圍護結構變形破壞,造成基坑坍塌本標段前海灣站2023年11月4日發生的海水回灌基坑及前—。同時由於該區域淤泥質土的特性在施工期間對圍護結構側壓力在施工期間隨工況的變化而產生不同的擠壓或鬆弛,施工期間很難做到控制自如,因此在該區域施工深大基坑存在一定的安全風險,在施工過程中應嚴格遵照相關方案進行實施。

由於本工程所處片區周遍水位較高,水源豐富因此在基坑開挖階段對基坑降排水的要求較高難度也較大,基坑降排水的效果對施工工期及基坑圍護結構都有著至關重要的影響與約束作用,嚴重著可造成基坑險情發生,嚴重影響施工安全及進度。本標段前海灣站盾構井處在基坑開挖後層發生因圍護結構分叉,旋噴樁施工未能有效封閉造成基坑管湧,一度出現險情雖經過處理未造成安全事故但對工程進度產生一定的制約。

在淤泥層較厚的區段,由於基坑挖泥困難,挖機易下陷,需採取特殊措施,同時基坑開挖使用的機械裝置是否合理,降排水措施是否有效、變形控制是否及時等諸多因素是保證明挖結構基坑施工安全的技術核心。

2007.11.4前海灣淤泥隆起造成海水回灌 2008.3.10南明挖淤泥隆起造成地質災害

應對措施:

1、對基坑周遍場坪根據設計要求降低並盡量對周圍能造成淤泥隆起的施工給予制止,加強在施工期間對周圍工況的控制措施,並在施工階段組織人員對周遍地貌標高進行監測,做到早發現早解決,保障基坑周遍無超載。

2、確保圍護結構施工質量認真做好圍護結構施工,特別是連續牆、鑽孔咬合樁防水混凝土澆搗、圍護結構樁間止水帷幕的施工質量,保證圍護結構不漏水,對於已存在的質量缺陷應在基坑開挖階段邊開挖邊修復,必要時採用逆做法對存在缺陷圍護結構進行修補或補樁(混凝土結構樁、鋼板樁)。

3、及時施加支撐(含封閉基坑底板):因部分圍護結構根部土體結構鬆散,自穩性差,受力易變形,為防止圍護結構下部向坑內移位,及時施加支撐和封閉基坑,必要時與設計院溝通優化圍護結構設計方案,第一道支撐調整為鋼筋砼支撐,腰梁做成牛腿狀,保證圍護結構的穩定,並在圍護結構根部注漿加固土體。經測試及時施加支撐能有效地調整地層的應力狀態,控制基坑施工過程中的地層、圍護結構的變形,同時基坑開挖後圍護結構受外側土的側壓力後有向內收縮的趨勢,採用鋼管支撐時預應力施加的控制難度大,預應大圍護結構外擴,不夠則圍護結構收縮。

因此需要劃分不同區段,根據不同地層通過設計計算值和現場量測不斷調整和確定支撐預應力的大小。同時在施工中採用加快結構速度盡快封閉基坑底板,施工應遵照:「短開挖、強支護、早封閉、快結構」原則。

4、認真做好基坑工程施工過程中地下水的處理:在基坑工程施工過程中對地下水的處理以封堵、降排為主,在圍護結構外側採用旋噴樁止水,開挖過程中對圍護結構排樁進行網噴混凝土,施工內襯前對基坑內側滲水點進行封堵。基坑採用管井降水,基坑周邊設定排水溝和集水井,管井降水每次降深控制在開挖基面以下1m。

保持基坑無水狀態作業,根據我們在填海片區的施工經驗,前海區域採用管井降水措施對淤泥地層的固結是可以起到一定的作用,(建議降水井施工時採用密閉網對鋼筋籠進行包裹,而不建議採用通常的細鐵絲網,因淤泥地層含有較多的腐蝕性物質,造成鐵絲網過早鏽蝕,造成降水井失效)降水應在圍護結構封閉完成後,基坑開挖前15—20天進行。在基坑開挖階段若出現管湧現象,立即採取注漿止水措施。降水井在頂板覆土回填後進行封堵,以滿足車站施工階段的抗浮要求,防止基底隆起。

5、淤泥地層開挖時應選擇合適的機具進行作業,建議採用長臂挖掘機與小型挖掘機相互配合的作業方式,由於淤泥地層進行固結後強度不會達到很高,因此採用自重較輕的小型挖掘機進行坑內作業比大型挖掘機分台階作業法更為適用。

6、加強量測:加強監控量測工作,把基坑工程施工過程中其地層和圍護結構的動態變化始終納入可控的管理系統之中。開挖支撐施工嚴格按時空理論進行,在施工這些特殊部位時安排專人巡視。

2.3測量、監測是本工程的重點、難點

施工測量是保證區間線路正確無誤、區間與車站的貫通、車站土建工程與站內軌道、工藝裝置等相對位置正確的關鍵。前海片區在地鐵施工階段仍在進行填海施工,地質狀況及不穩定根據周圍施工情況的變動施工場區地貌隨時可能發生變化,因此給施工測量及監測工作帶來極大難度,控制樁位經常因地質狀況變化而產生偏移,如未及時發現則可能給測量及監測結果帶來偏差,造成施工誤差嚴重著可造成地鐵隧道產生偏差、侵限影響施工質量,並未後期調線調坡造成影響與制約。本標段開工時業主提供的***控制點均位於前海片區外圍,施工期間為滿足施工要求我方需將外圍***控制點引至場區範圍制訂相應的高程樁(點)及定位樁(點),此時前海片區地質狀況仍未穩定,隨著周邊填海工程的施工,導致我方的控制樁經常產生偏移。

雖然我方採用了加密控制點並增加複核頻率一經發現及時調整的辦法,但由於場區範圍過大加之變動的頻率過快,因此在施工期間仍發生因控制點座標偏移而導致的結構放線偏差造成侵限事故。例如:出入段線並行段(lysk0+540-lysk0+56段)底板侵線嚴重導致軌道道床無法正常鋪設,後變更為短軌枕施工。