软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺.pdf

本发明涉及一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，包括以下步骤：1.在运营地铁隧道上方的基坑土体满堂加固，2.在运营地铁隧道上方进行土体开挖，3.提前预制底板上下层钢筋笼网片，4.运营地铁隧道上方的基坑底板结构施工，5.底板结构完成之后，在其上方堆加载荷。通过采用本发明可以有效地控制运营地铁隧道因上方土体开挖而引起的变形，确保运营地铁隧道安全。

1.  一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在运营地铁隧道上方的基坑土体满堂加固：
采用三轴机成孔深层搅拌桩加固法进行加固，提高土体强度；
2)在运营地铁隧道上方进行土体开挖：
采用分层分块进行施工，即将所述运营地铁隧道上方施工区域沿隧道纵向分成多块，依次分层开挖每一块土体，其中分块宽度取决于隧道覆土深度以及基坑开挖深度；
3)提前预制底板上下层钢筋笼网片：
底板钢筋笼必须在每一分块土体开挖完成之前完成，同时将钢筋支架、侧模、止水钢板安装于底板底层钢筋网片上；
4)运营地铁隧道上方的基坑底板结构施工：
每一分块土体开挖完成后，迅速铺设18mm厚竹胶板垫层以及吊装底板上下层钢筋笼网片，限时浇筑砼；
5).底板结构完成之后，在其上方堆加载荷：
采用等效荷载进行堆载，每平米堆载量为基坑每平米土体卸载总重量扣除每平米底板钢砼总重量，堆载在砼初凝后进行，用于抵消因挖土引起的卸荷效应以及隧道的一部分卸载回弹量。

2.  根据权利要求1所述的一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，其特征在于，上述第一步骤中，隧道保护区以外5米范围内从开挖面以下13m开始加固，隧道上方、保护区上方以及其它区域从开挖面以下2.5m开始加固。

3.  根据权利要求1所述的一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，其特征在于，上述第五步骤中的载荷可以是钢碇、沙袋或砼块中的一种。

软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺
技术领域
本发明涉及一种建筑物的基坑施工，尤其是一种适用于基坑下方有运营地铁隧道的基坑施工技术。
背景技术
轨道交通由于其具有快速、环保、运能巨大等优点而逐渐成为许多大中城市首选的公共交通设施。随着城市的高速发展，地铁的建设数量和规模也同步高速发展，使在已建轨道交通的隧道上方进行大规模施工活动日益增多。
基坑开挖时不可避免地会使基坑底部土体回弹隆起，然而基坑底部土体的回弹隆起又是影响基坑本身和周围环境特别是坑底构筑物安全的重要诱因。所以在已建隧道上方开挖基坑，基坑容许变形量必须严格控制。根据《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》，各种卸载和加载的建筑活动，对地铁结构的影响限度必须符合以下标准：地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm；隧道变形曲线的曲率半径R≥15000m；相对变曲≤1/2500。如何在施工过程中采取切实可行的技术，控制隧道的回弹变形，确保地铁隧道的安全，成了这类施工活动能否成功的关键。
由于已经建成并正在运营中的地铁隧道对变形的要求极其严格，而目前在运营地铁隧道上方进行基坑施工活动日益增多。鉴于此，现代工程界急需一种全新的、系统的、有效的控制隧道变形的施工技术，确保运营地铁隧道处于绝对安全。
发明内容
本发明针对在软土地区运营地铁隧道上方进行基坑施工所存在的上述技术问题，而提供一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，即可在运营地铁隧道上方进行基坑施工活动，又可以绝对保护运营隧道安全不间断地运营的施工工艺。
为实现上述目的，本发明技术方案是：一种软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，包括以下步骤：
1.在运营地铁隧道上方的基坑土体满堂加固：
采用三轴机成孔深层搅拌桩加固法进行加固，提高土体强度；
2.在运营地铁隧道上方进行土体开挖：
采用分层分块进行施工，即将所述运营地铁隧道上方施工区域沿隧道纵向分成多块，依次分层开挖每一块土体，其中分块宽度取决于隧道覆土深度以及基坑开挖深度；
3.提前预制底板上下层钢筋笼网片：
底板钢筋笼必须在每一分块土体开挖完成之前完成，同时将钢筋支架、侧模、止水钢板安装于底板底层钢筋网片上；
4.运营地铁隧道上方的基坑底板结构施工：
每一分块土体开挖完成后，迅速铺设18mm厚竹胶板垫层以及吊装底板上下层钢筋笼网片，限时浇筑砼；
5.底板结构完成之后，在其上方堆加载荷：
采用等效荷载进行堆载，每平米堆载量为基坑每平米土体卸载总重量扣除每平米底板钢砼总重量，堆载在砼初凝后进行，用于抵消因挖土引起的卸荷效应以及隧道的一部分卸载回弹量。
上述第一步骤中，隧道保护区以外5米范围内从开挖面以下13m开始加固，隧道上方、保护区上方以及其它区域从开挖面以下2.5m开始加固。
上述第五步骤中的载荷可以是钢碇、沙袋或砼块中的一种。
本发明的有益效果是：通过采用本发明可以有效地控制运营地铁隧道因上方土体开挖而引起的变形，确保运营地铁隧道安全。例如，采用本发明施工工艺施工可使地铁区间隧道最大累计隆起量为9.2mm，直径最大变化为3mm。完全可以满足《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》的要求。
附图说明
图1为本发明的土体开挖剖面示意图；
图2为本发明的土体开挖分块以及顺序图；
图3为本发明的每一分块土体开挖的分区域图；
图4为本发明的底板结构底层钢筋笼网片示意图；
图5为本发明的底板结构上层钢筋笼网片示意图；
图6为本发明的底板结构浇筑完成示意图；
图7为本发明的堆加载荷示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明专利。应理解，这些实施例仅用于说明本发明专利而不用于限制本发明专利的范围。此外应理解，在阅读了本发明专利讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的软土地区运营地铁隧道上方基坑施工工艺，包括以下步骤：
(1)在运营地铁隧道上方的基坑土体满堂加固；
(2)在运营地铁隧道上方进行土体开挖；
(3)提前预制底板上下层钢筋笼网片；
(4)运营地铁隧道上方的基坑底板结构施工；
(5)底板结构完成之后，在其上方堆加载荷。
由于基坑的土体的开挖，必然会引起坑底土体的回弹变形，土体的变形也必将引起下方地铁隧道结构的隆起变形。为此先将基坑土体满堂加固，提高土体强度，防止土体液化，从而增加基坑的抗隆起能力，提高基坑的稳定性，减小坑底的回弹及下方地铁运营隧道的隆起变形。
隧道保护区以外5米范围内从开挖面以下13m开始加固，隧道上方、保护区上方以及其它区域从开挖面以下2.5m开始加固。
开挖面以下水泥掺量为20％，开挖面以上水泥掺量为10％。采用3Φ850@1800深层搅拌桩加固，水灰比为0.5，28天龄期水泥土无侧限抗压强度q_u≥1.5Mpa。先加固隧道保护区侧边，后加固隧道上方以及保护区上方。加固隧道保护区侧边时应平行于隧道施工且实行信息化施工，连续成桩数量以隧道监测数据为依据。
土体开挖前对加固土体取芯做抗压试验，强度达不到要求不得开挖。基坑土体开挖：如图1至图3所示，采用分层分块的方式开挖，每一分块宽度方向沿着隧道的纵向分，长度方向以隧道保护区1为界线。开挖顺序由基坑中部向两边对称挖，如基坑中同时遇有两条或多条地铁隧道时应按每条隧道为单位依次开挖，不得让两条或多条隧道上方土体同时开挖。
为确保地铁隧道绝对安全，本发明对每一分块第二层土体采用时空效应的原则进行开挖，即每一分块第二层土体采用分时段、分区域开挖。在每一分块第二层土体开挖时，先开挖保护区以外的部分土体3，然后在地铁停运时开挖地铁保护区上方土体1以及隧道上方土体2。这样可以减少隧道上方以及地铁保护区上方基坑的暴露时间，减小隧道的隆起变形。开挖保护区以外的部分土体的同时破除工程桩7桩头。
钢筋笼预制前应由设计部门确定各分块之间底板主筋采用同截面搭接处理。预制底板下层钢筋笼网片时，同时将钢筋支架、侧模、止水钢板安装于底板底层钢筋网片上，并将吊钩焊于钢筋网片上如图4所示。预制底板下层钢筋笼网片的同时将吊钩焊于钢筋网片上如图5所示。在底板结构施工时，将预制完成的钢筋笼吊入基坑中。本发明运用此方法较传统现场绑扎的方法大大地缩短了钢筋、模板、焊接钢筋支架的时间，减少了基坑的暴露时间，避免了在地铁列车运行时进行基坑施工活动，减小隧道的隆起变形。
每一分块土体开挖完成后，迅速铺设18mm厚竹胶板垫层以及吊装底板上钢筋笼网片4、下层钢筋笼网片5，限时浇筑砼。砼浇筑完成后，结构底板与隧道两侧工程桩7构成一防隧道变形结构，如图6所示，该结构如同一道保护“箍”限制了隧道和周边土体的变形，从而避免了隧道下方土体由于压力失衡而回弹引起的隧道变形。垫层也可以采用碎石，如果基坑中结构设计没有工程桩7，也可在隧道两侧增打25m深Φ800钻孔灌注桩，或在隧道两侧增打SMW工法桩内插25m长300×700×13×24H型钢端头焊接锚固钢筋。
此外，为了进一步抵消因挖土而引起的卸荷效应，抵消隧道一部分卸荷回弹量，在底板结构7砼浇筑完成并初凝之后，在此底板结构7上(地铁保护区以内)堆加载荷8，如图7所示。这些载荷8可以是钢碇、沙袋或砼块，堆载在底板结构砼达到一定的强度后拆除。
本发明施工工艺在实际运用中，若原基坑下方区间隧道沉降量过大，还可以在竹胶板垫层下方增设一层泡沫塑料板，用于提高隧道在底板结构完成之后的回弹量，缩小或平衡隧道沉降量。当然在这种情况下，可不在底板结构上堆加载荷。本发明施工工艺适用于各类在地铁隧道上方施工的基坑。