西安地铁固定式驾车机基础施工

第一章绪论1.1研究背景由于西安地铁二号线渭河车辆段检修库内第十九股道地下固定式驾车机由于厂家设备提供的资料比较迟，最终影响到了土建的施工，该设备基础坑比较深且靠近房屋排架柱桩基础及另一侧轨道，不但施工场地受到限制，而且可能对检修库房屋基础受到扰动及破坏；原本的设计为固定驾车机设备基础地基处理采用2：8灰土换填，垫层底下不小于2.5m，地基承载力设计值不小于200kpa、压实系数不小于0.97。

最佳方案是设备基础与房屋土建基础同步施工，但最终导致了房屋先施工，设备基础后施工的局面。

因此也带来了另一个问题：怎样对已施工完房屋内的大型设备基础进行施工及支护。

1.2工程概况固定式驾车机设备基础位于西安市地铁二号线渭河车辆段内检修库厂架修库第L19股道上，结构形式为现浇钢筋混凝土结构，共12座，均采用相同的结构形式；基础垫层底标高-5.400m（±0.000=绝对标高373.650m），基底以下2.5m深度范围原设计为换填2：8灰土地基处理，基坑开挖范围为-1.000m～-7.900m，基坑基底标高-7.900m，开挖深度 6.9m；勘察资料中地下水位标高：-6.97～-8.62m；固定式驾车机设备基础所在L19股道距北侧相邻L20股道7.5m （两股道线路中心距离），南侧距桩基承台1.605m；现L20股道已施工完，相邻桩基础已经施工完毕。

架车机基坑侧墙及底板均采用防水砼，混凝土强度等级为C40，防水等级为二级，防水混凝土抗渗等级不小于P6。

侧墙同底板抹防水砂浆，做法参照02J301II级砂浆防水；基坑迎土面采用高聚物改性沥青防水卷材防水，参02J301中22页做法。

设备安装精度要求高，道床钢轨距坑沿口25cm范围内不要固定，二次浇注时扣件不要扣。

驾车机上钢轨待固定式架车机来后断开。

厂家对护铁、坑沿、盖板安装要求精度高，坑沿包角二次浇注再包（即架车机基坑在纵向钢轨处钢筋预留，砼不浇筑），预留浇注空间；坑边护铁也须二次浇筑前施工。

1.3地质水文情况第<1-1>层：填土（含素填土及人工填土），厚度约0.4-4.5米，层底标高368.0～370.86，土质不均，主要为砂性土含少量碎砖渣、植物根系等。

部分为清理鱼塘后的堆积物；第<2-3>层：粉土，厚度0.4-1.6米，层底标高368.23～369.49，稍密，厚度较薄，局部缺失。

局部夹粉质粘土，承载力特征值fak=140kPa，桩周土的极限摩阻力为30kPa。

第<2-2>层：粉质粘土，局部分布于"第<2-3>层"中，厚度0.5-1.4米，可塑，针状孔隙发育。

呈薄层或透镜体分布，承载力特征值fak=130kPa，桩周土的极限摩阻力为35kPa。

第<2-5-1>层：中砂，厚度3.0-10.5米，层底标高359.35～365.0，松散～稍湿-饱和，砂质纯净，级配不良，主要成分为石英、长石、云母及少量暗色矿物，局部为粉、细砂。

地下水位位于本层，局部具地震液化性,承载力特征值fak=140kPa，桩周土的极限摩阻力为50kPa。

第<2-5-2>层：中砂，厚度7.1-18.6米，层底标高345.32～357.5，中密-密实，饱和，砂质纯净，级配一般，主要成分为石英、长石、云母及少量暗色矿物，局部为细砂和粗砂,承载力特征值fak=220kPa，桩周土的极限摩阻力为85。

第<2-6>层：粗砂，厚度2.0-7.7米，层底标高345.22～352.5，密实、饱和，砂质纯净，级配一般，主要成分为石英长石、云母及少量暗色矿物，含5%～10%的圆砾,承载力特征值fak=220kPa，桩周土的极限摩阻力为95kPa。

第<3-4>层：粉质黏土，厚度0.5-1.4米，可塑，针状孔隙发育，厚度较薄，局部缺失,承载力特征值fak=200kPa，桩周土的极限摩阻力为50kPa。

第<3-7>层：中砂，揭露最厚16.0米，最深标高329.72，密实、饱和，砂质纯净，级配一般，主要成分为石英、长石、云母及少量暗色矿物，夹薄层粉质黏土,承载力特征值fak=250kPa，桩周土的极限摩阻力为90kPa。

场地地下水位埋深为4.0～7.2m，标高365.03～366.68m，属潜水类型。

水位年变幅2.0m左右。

水对砼结构无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋砼结构中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

场地土最大冻结深度为0.50m。

建筑场地类别为III类。

水位在地面下（相对于±0.000）5.97-7.62m，第二章对固定式驾车机基础方案的研究2.1方案的优化检修库固定式架车机设备基础设计图纸“检修库（四）021900-S-CWFJ-03-104”中，固定式架车机设备基础地基处理采用2：8灰土换填，垫层底下不小于2.5m，地基承载力设计值不小于200kpa、压实系数不小于0.97。

根据设计情况可知2：8灰土换填范围为-4.9m～-7.9m。

目前由于周边房屋排架柱及相邻L20股道整体道床已经形成，设备基础施工场地狭窄，基坑两侧无法放坡，同时基坑开挖深度较大，极易造成坍塌，且对既有建筑物基础及L20股道道床造成不均匀沉降影响，因此对基坑靠既有结构两侧采取放坡开挖方案是不可行的，由于旋喷桩具有施工噪音污染小、施工质量易于控制、设备运输方便，施工工艺简单，成孔速度快等优点，结合现场实际情况，拟对基坑靠既有结构两侧采取单管旋喷桩水泥土挡土墙的支护方案（见图一），即在基坑两侧采用高压单管旋喷桩机施工，桩径600mm、桩长12.0m的旋喷桩，桩悬臂端深度6.9m，嵌入深度5.1m，相邻桩中心距离500mm，相邻旋喷桩之间咬合100mm。

同时为保证支护结构稳定，采取旋喷桩内插钢管加筋措施，即桩内插入3根Φ48钢管，长度同桩长，并高出桩顶100mm，加筋采取隔一插一的方式设置。

此外，对于沿股道方向的基坑开挖，考虑到基坑较多，若通长开挖，增加了施工工程量，这样不仅加大了造价成本而且又影响了工期进度。

综合考虑，此部分采取对独立的基坑及两个基坑相邻边采取放坡的形式施工。

根据设计要求，设备基础地基处理采取基底下2.5m深度范围内采用2：8灰土换填，由于基坑开挖深度达 6.9m，开挖过程中需对两侧支护结构进行支撑，同时基底碾压时机械震动大，施工安全隐患大。

此外，根据地质资料，开挖范围不排除有水的情况，因此，在基底处理时需对基坑采取降水措施，施工难度大、工期长，施工成本大大增加，综合考虑上述因素，采取将原设计2：8灰土换填地基处理改为高压旋喷桩复合地基的方案，即旋喷桩采用梅花形布设，桩间距1.0m，桩长3m，上设300mm厚砂石褥垫层（见图二）。

2.2优化方案的验算一. 高压喷射注浆最终使浆液和土体搅拌混合凝固成为一个具有特殊结构的固结体，从而使地基得到加强。

1. 原设计2：8灰土换填，垫层下不小于2.5m，地基承载力设计值不小于200kPa，压实系数不小于0.97。

2. 根据岩土工程勘察提供的第<2-5-2>地层：中砂层的承载力特征值fak=140kPa，桩周土的极限摩阻力为50kPa。

二. 对高压喷浆地基承载力的验算1. 高压旋喷桩单桩承载力的确定（查表法计算）按照我国建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）Nd=Qp·Ap+Up∑QsLi当桩长为3m时，则Nd=355.65 kN当桩长为3m时，则Nd=450.65 kNQp—桩端土承载力标准值Ap—桩身截面积Qs—桩周土摩阻力Li—各受力土层桩长Up—桩周边长度2. 高压喷射注浆地基，其中桩身占整个地基面积约1/3，桩间地层占2/3.根据上述判断：当桩长为3m时，则地基承载力为：140kPa×0.7+355×0.3=204.5kPa当桩长为3m时，则地基承载力为：140kPa×0.7+450×0.3=233.0kPa3. 当桩长3m时，地基承载力可满足设计要求。

4. 30cm褥垫层可是承载力提高约5%-10%。

三．按照我国灌注桩基础设计与施工规范（JGJ4—80）中所列的计算灌注单桩竖向承载力设计值公式和经验值：Nd=3.14×d×∑QsLi + Ap·QpNd=3.14×0.6×5×50+0.2826×250=541.65Kn按2：8灰土换填面积42m²，桩位占总面积30%计，为12.6 m²则140×0.7+541.65×0.3=260.5 kPa满足地基承载力设计值不小于200 kPa。

第三章设计参数及施工工艺3.1设计参数本次旋喷桩施工采用单管旋喷施工，桩径Φ600，桩间距400mm。

两桩间咬合200mm。

桩间按单排咬合式布置。

采用单管施工工艺因为地基承载力设计值不小于200kpa。

承载力地层在地下15m（工程地质、水文地质资料第2-5-2），所以挡土墙桩长应设计为桩深15m，实桩为15m，基坑地基加固区间实桩应设计为9.6m，空桩为5.4m。

具体参数如下表：高压旋喷桩试桩施工参数表（表-1）项目单位参数备注浆液材料及配方以PO42.5硅酸盐水泥为主，水灰比为1：1试用在本工程换填土的地层。

每米水泥量压力Mpa 20~25 Mpa 浆流量L/min 50~80 灰浆比重Kg/L 1.35~1.40Kg/M 约150提升速度m/min 0.15~0.20 旋转速度rpm 15~203.2施工工艺流程旋喷桩的施工工艺流程为：施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩（见图三）。

3.3施工准备3.3.1三通一平施工前应保证场地的三通一平，进行场地平整，清除桩位处地上、地下的障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟，确保用电安全。

3.4桩位测设绘制桩位布置图，注明桩位编号，采用全站仪根据旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用细钢钎在桩位上做好标记，桩位应严格按照图纸设计测设，偏差不得大于50mm。

3.5钻机就位、调正角度并固定钻机安放在设计的桩位上，施工时钻杆的允许偏斜不得大于1.5度（即26/1000）。

钻孔位置与设计位置的偏差不得大于100mm。

钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘与孔位对正，倾角与设计误差不得大于1%。

3.6钻孔采用单管旋喷法施工。

该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。

在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。