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高压线下地铁附属基坑围护方案比选

TRD工法 2021年7月26日 项敏 1372





TRD工法地铁项目应用














高压线下地铁附属基坑围护方案比选



摘  要

摘要:随着城市地铁线网不断加密,将会有越来越多的地铁附属结构下穿架空高压线,位于高压线的保护范围内。以苏州地铁某附属出入口基坑为研究对象,分别对采用TRD+内插型钢方案、钻孔桩+旋喷桩止水方案、钻孔桩+TRD止水方案、钻孔咬合桩方案进行介绍及比选,为今后高压线下地铁附属基坑围护设计提供参考。


关键词:高压线;TRD工法;钻孔桩;咬合桩




引  言

随着城市公共交通的迅猛发展,地铁线网也越来越纵横交错,地铁车站或者附属结构不可避免与已建架空高压线在空间上形成交叉的情况。因此越来越多地铁附属结构位于架空高压线保护范围内,附属基坑围护设计时,需选择合适的方案,保证在不影响架空高压线的情况下,安全施工。


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工程概况


苏州某地铁站1号出入口位于220kv高压线正下方,出入口通道呈L型,长度约65米,通道宽度约7.4米,基坑深度约11米,高压线悬高约22米,高压线最外侧两条线间距10.5米。

高压线下地铁附属基坑围护方案比选

图1 1号出入口平面图



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工程地质水文条件


2.1 工程地质条件

场地岩土层的分布状况、分析评价岩土层的强度、变形特征、对工程的影响见下。

①-2杂填土层(全新统Q4):土质不均匀,欠固结,中等~高压缩性,工程特性差。本层主要分布于沿线市政道路部位,层厚2.00~5.60m。

①-3素填土层(全新统Q4):结构松散,土质不均匀,欠固结,高压缩性,工程特性差。本层主要分布于道路两侧空地及局部路基层以下部位。层厚1.40~5.80m。

③-1粘土层(上更新统Q3):土质较均匀。中等压缩性,工程性质良好。本层场地遍布。层厚0.80~5.00m。

③-2粉质粘土层(上更新统Q3):土质尚均匀。中等压缩性,工程特性一般。本层场地基本遍布,零星局部位置缺失,层厚0.80~4.20m。

③-3粉土层(上更新统Q3):土质欠均匀。中等压缩性,工程特性一般。本层场地遍布,层厚1.50~5.10m。

④-2粉砂夹粉土层(上更新统Q3):土质欠均匀。中等压缩性,工程性质较好。本层场地遍布。层厚8.30~13.50m。

⑤-1粉质粘土层(上更新统Q3):土质较均匀。中等压缩性,工程特性较差。本层局部位置缺失,层厚0.50~2.10m。

⑥-1粘土层(上更新统Q3):土质较均匀。中等压缩性,工程性质良好。本层场地遍布,层厚2.50~5.60m。


2.2水文条件

本工点地下水分为潜水、微承压水及承压水三类:


2.2.1 潜水:拟建场地浅层孔隙潜水赋存于表层填土层中,相应稳定水位标高为1.52~1.78m。


2.2.2 微承压水:场地内的微承压水贮存于(③-3)、(④-2)层土中。微承压水稳定水头标高为1985国家高程基准1.48m。


2.2.3 第Ⅰ承压水:⑦-2粉土夹粉砂层,⑥-2A粉土层也有赋存,该层承压水含水隔水层顶板为⑤-1、⑥-1、⑥-2等层。勘察期间,该承压水稳定水头标高为1985国家高程基准-1.06m。


表1 地铁车站土体物理性质

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围护方案比选


一般出入口基坑围护采用型钢水泥土挡墙(SMW工法),该工法是利用搅拌设备,在地层中形成连续水泥土墙体,并在水泥土墙体中插入型钢,形成刚度大、防渗性能好的劲性复合围护结构。


考虑到1号出入口位于220kv高压线正下方,高压线悬高约22m,除去6m高度的保护范围,施工高度为16m,常规的SMW工法桩因机械高度至少30m,无法在高压线下施工,拟采用多种围护方案进行比选。


方案一:TRD+内插型钢

TRD工法(Trench-Cutting Re-mixing Deep Wall Method,等厚度水泥土地下连续墙工法)是把插入地基中的链锯式刀具与主机进行连接,并横向移动、切割及灌注水泥浆,使水泥浆在槽内形成对流,从而混合、搅拌和固结在原来位置上的泥土的一种施工方法。该工法源于日本,21世纪以来TRD工法迅速在美国、西欧和东南亚世界各地得到广泛应用,近年来国内引进了TRD工法技术及配套设备,并已在上海、杭州、苏州、武汉等地应用。该工法可用作止水帷幕,也可插入型钢以增加搅拌墙的刚度和强度作为基坑的围护结构。


高压线下地铁附属基坑围护方案比选


1号出入口采用850厚TRD止水帷幕,内插HN700x300x13x24 H型钢,型钢间距1.2m,止水帷幕进入隔水层至少1.5m,型钢插入比约1:1,型钢长度约23m,施工过程中采用分节吊装进行焊接,焊接采用坡口等强焊接,焊缝等级不低于二级。TRD+内插型钢方案围护结构综合造价约525万。


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图2型钢TRD工法平面布置图


方案二:钻孔桩+旋喷桩止水

钻孔桩+止水帷幕基坑支护形式应用比较广泛,钻孔桩桩体刚度较大,控制基坑变形好、施工工艺较简单,同时对各种土层的适应性强、无挤土效应、承载力高。


1号出入口采用φ800@950钻孔灌注桩+两排半高压旋喷桩止水帷幕,止水帷幕进入隔水层至少1.5m,钻孔桩插入比约0.85,钻孔桩钢筋笼采用分节吊装,钻孔灌注桩及高压旋喷桩施工机械高度不到10m,满足高压线下施工要求。钻孔灌注桩+旋喷桩止水方案围护结构造价约990万。

高压线下地铁附属基坑围护方案比选图3钻孔桩+旋喷桩止水平面布置图


方案三:钻孔桩+TRD止水

钻孔桩+止水帷幕基坑支护形式应用比较广泛,钻孔桩桩体刚度较大,控制基坑变形好、施工工艺较简单,同时对各种土层的适应性强、无挤土效应、承载力高。


1号出入口采用φ800@950钻孔灌注桩+600厚TRD止水帷幕,止水帷幕进入隔水层至少1.5m,钻孔桩插入比约0.85,钻孔桩钢筋笼采用分节吊装,钻孔灌注桩及TRD施工机械高度不到10m,满足高压线下施工要求。钻孔灌注桩+TRD止水方案围护结构综合造价约712万。


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图4钻孔桩+TRD止水平面布置图


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不同方案优缺点对比


方案一采用TRD+内插型钢,该方案优点:TRD工法施工机械净高低,成墙连续、垂直度容易保证,防水性能好;兼有挡土与防渗功能,型钢可回收,综合造价低;缺点:基坑转角会形成冷缝,需另外补充旋喷止水。


方案二采用钻孔桩+旋喷桩止水,该方案优点:钻孔桩机械高度净高低,桩体刚度大,布置灵活,旋喷桩止水施工方便;缺点:综合造价高,旋喷桩止水效果难以保证。


方案三采用钻孔桩+TRD止水,该方案优点:钻孔桩刚度大,净高低,布置灵活,TRD成墙连续、垂直度容易保证,防水性能好;缺点:止水帷幕转角处形成冷缝,需另外补充旋喷桩止水,综合造价略高。


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结  论


通过以上三个方案综合比较,可以看出TRD+内插型钢方案既能满足高压线下施工机械的净高要求,又能保证围护结构的防水效果,同时综合造价最经济,故设计推荐高压线下附属基坑围护结构采用TRD+内插型钢方案。通过对具体工程的方案比选,充分论证,为日后类似工程提供了现实意义。

来源:《科学技术创新》

编辑整理:项 敏

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TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,同时由链条带动刀具作上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定强度和厚度的墙。

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TRD工法通过水平横向运动成墙,可形成没有接口的等厚连续墙体,其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固,其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全,与传统柱列式地下连续墙相比隔渗,经济性好。 


TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层,在标贯击数达 50~60 击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。


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