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岩土研究院

工程实例-车站两侧建筑群的托换加固

289 2022-01-13 10:39:16

一、工程概况

柏林地下铁道第七号线路在米伦道夫广场车站两端的隧道,设计人员要求采用敞开式施工方法。车站的前后两端分别为白拉大街和修默林大街。在这两条大街上位于地铁线路两侧的建筑物由于施工时开挖基坑,将会危及到既有建筑物的安全面需进行托换加固。

被托换建筑物的结构情况∶

白拉大街1 号和 2号住宅楼是具有一层地下室的五层楼房,地下室为块石砌体,地下室以上为空心砖砌体,钢筋混凝土楼板及屋顶。在地铁隧道顶面以上的总荷载约为20900kN,施工质量良好。

修默林大街37号、39号和 41号住宅楼是具有一屋地下室的五层楼房,部分建筑物受战火摧毁后修复,重新修复的部分用钢筋混凝土屋架代替了原有木屋架。在地铁隧道顶面以上的总荷载,37号楼不详,39号楼为13900kN,41号楼为 42200kN。

二、工程地质和水文地质条件

勘探和现场测试结果表明∶在要托换的基础下的地基土均为砂土层。在白拉大街下面砂土层的密实度较差,为松散至中等密实状态;在修默林大街下面砂土层的密实度较好,为密实至十分密实状态。

地下水水位在地面以下 4.7~5.7m,较地铁隧道顶面为高。

三、设计和施工方案

建筑群的总体托换方案分为两个阶段∶

第一阶段是建立"初始支撑",将房屋荷载临时性地转移到由初始树根桩群承担∶第二阶段则由树根桩群、大钻孔桩群以及钢筋混凝土的支承梁板联合组成门式支承结构,实现"二次支撑",承担建筑物下的最终支撑而完成托换加固全过程。

由于有了门式支撑结构的保护,隧道结构工程才可采用普通敞开式施工方法进行开挖。图 4.4-48为实施托换的施二步骤,简述如下∶

(一)地下室底板开挖,再在地下室中建立钻探二作平台(必须具备一个净空为2.5m的工作高度);

image.png

(二)在既有建筑物旁侧,按设计要求钻进和建造 φ88cm 的大钻孔桩;

(三)在既有建筑物的基础两侧,钻进外径为167mm,间距为1.0~1.5m 的小直径树根桩(初始支撑)钻孔,达到设计标高后再放人钢筋和灌筑混凝土;

(四)钻进和建造小直径树根桩群(二次支撑)。这些树根桩与初始支撑的树根桩在钻进过程方面相同,但灌浆过程不同。二次支撑的树根桩在压浆过程中,在钻孔内先放置一个密封塞子,注浆管的底部也密封,通过注浆管的一个侧向狭缝而实施灌浆。由于通过狭缝而灌人钻孔的水泥砂浆具有较大的压力,能使浆液渗人钻孔周围的土中而加大了加固范围,在压浆传力力范围内先用水泥砂浆注人,又再次压注水玻璃和乙基醋酸纤维素,使得被压注浆液的区域内具有较大的抗剪强度,从面使得门式支承结构的墙和立柱在地铁基坑施工期间具有较好的抗弯强度;

(五)在建筑物前后开挖坑井,用厚木板对土进行支挡;

(六)对基础两侧的初始支撑树根桩的顶端部位进行配筋和浇筑混凝土,形成桩的"承台";(七)在地下室的受力墙砌体中建造拱形梁,拱跨距约为1.5m,拱形梁的拱脚处设置支承横梁。然后在承台与支承梁间安置液压千斤顶,按房屋荷载值控制千斤顶的起顶荷载,将房屋的荷载通过承台传递给初始支撑树根桩承担。由子承台是单独设置的,所以它可通过控制各个千斤顶的起顶荷载及起顶量,达到使整个被托换的建筑物一直处于稳定状态;

(八)将建筑物基础以下的土层以及桩间土进行开挖,直到设计的支承板底面标高的深度;

(九)对支承板进行配筋,并与大型钻孔桩以及二次支承树根桩相联结,浇筑混凝土后在基础下形成一个统一的支承板;

(十)对千斤顶有控制地卸荷,使基础下落到支承板上逐步受荷。在千斤顶卸荷前先在基础与支承板间的空隙中灌实混凝土。在未灌筑支承板的基础下面也进行开挖和灌筑混凝土(图4.4-48右侧10),与部分初始支撑树根桩组成支撑结构、防止地铁基坑开挖后部分十体向坑内滑动;

(十一)地铁基坑开挖,亦即对支承板下面的土进行台阶开挖,每个台阶高度约为150cm。同时也将位于支承板下面的初始支承树根桩挖去。并在二次支撑树根桩以及大钻孔桩形成的侧壁进行锚杆和喷射混凝土加固;

(十二)逐段建造地铁隧道结构物,并做好隧道的防水和防振动的构造措施。在支承板与隧道顶部间的空隙用土进行回填、拆除地下室受力墙中的拱形梁,再对墙体进行修复。对地下室底板浇筑混凝土,使整个地下室复原。

四、沉降观测

在整个托换施工过程中,进行了沉降观测。测得白拉大街建筑物的最终沉降量为29.5mmrn,修默林大街建筑物的最终沉降量为13.8mm。

设计时允许建筑物基础间有3mm 的沉降差。由于建筑物之下设置有液压千斤顶,就可在托换施工过程中通过千斤顶的顶升措施进行沉降调整.使整个建筑物基础的沉降差一直保持在允许范围内和处于良好状态。