临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构及施工方法与流程

本发明属于地下空间开发利用领域，具体涉及的是一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构及施工方法。

背景技术：

近年来随着城市地下空间开发项目日益增多，基坑工程呈现出规模大、不规则、复杂程度高的发展趋势，如何在建构筑物密集的城市中安全、经济、高效的开展地下空间开发，已成为各科研机构、设计单位研究的重点课题之一。在基坑工程设计的各阶段中，不可避免的受到周边环境因素的制约，如城市主干道、城市高架桥、铁路和建筑物等，基坑开挖对这些临近的建构筑物产生一定的扰动，引起极大的设计和施工风险；尤其在临近高铁线路区域进行大规模的深基坑开挖时，对深基坑的支护措施提出了更为严格的要求。

为保护临近深基坑开挖的建构筑物，减少基坑开挖对周边建构筑物带来的不利影响，近年来工程界提出了诸多保护措施。如“一种深基坑的支护加固结构”(专利申请号：201621129478.5)，通过在被保护建筑与基坑之间设置多个隔离桩，并在隔离桩和基坑之间的土体设置多个注浆孔进行注浆作为加固措施，旨在减小基坑变形，从而对紧邻深基坑的建筑物进行保护。但是此方法仅通过限制基坑主动变形来保护建筑物，对高速铁路这种对变形有严格要求的重要保护对象效果不够理想。又如“一种控制临近建筑物变形的地铁车站基坑施工方法”(专利申请号：201610150987.4)，通过采用半逆作法施工，从施工步序上控制围护墙临空时间，从而控制围护结构的变形。但这种工法施工难度非常大、施工组织要求极高、施工便利性较差，对施工工期紧张和开挖深度不一致的基坑群适用性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述单一保护技术的不足，提出了一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构及施工方法，本发明利用有序开挖、加强支护刚度、预先加固隔离和落底止水的一系列综合保护措施，有效控制了深基坑群施工期间对高速铁路的不利影响。

本发明的第一目的是提供一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构。一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构包括高速铁路、中部地铁车站基坑及其两侧的北侧物业基坑和南侧物业基坑、地下连续墙、三轴搅拌桩加固体、大圆环混凝土内支撑。所述地下连续墙设置在北侧物业基坑的四周；所述三轴搅拌桩加固体设置在与高速铁路距离最近的地下连续墙的外侧；所述大圆环混凝土内支撑设置在北侧物业基坑、南侧物业基坑的纵向上。

进一步的，所述地下连续墙由上部受力段和下部构造段组成；所述构造段的入岩深度不小于5.0m。

进一步的，所述三轴搅拌桩加固体与高速铁路平行，两端沿地下连续墙外边线各外延5.0m，深度略深于北侧物业基坑；所述三轴搅拌桩加固体由直径850mm，间距600mm的五排三轴搅拌桩构成。

进一步的，在基坑深度方向上设置三道大圆环混凝土内支撑；所述大圆环混凝土内支撑的间距控制在5.0m～6.0m；所述圆环撑的圆心和物业基坑形心距离不大于8.0m。

本发明的第二目的是提供一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构的施工方法。一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一，施工开挖深度最深且距离高速铁路较远的中部地铁车站基坑，同时施工高速铁路外侧的三轴搅拌桩加固体；

步骤二，所述三轴搅拌桩加固体施工完成后，施工北侧物业基坑落底地下连续墙；

步骤三，在中部地铁车站主体结构顶板浇筑完毕后，施工距离高速铁路最远的南侧物业基坑；在南侧物业基坑的最后一道大圆环混凝土内支撑形成强度后，施工距离高速铁路最近的北侧物业基坑。

进一步的，北侧物业基坑开挖前，所述三轴搅拌桩加固体的无侧限抗压强度qu≥1.2mpa。

进一步的，所述地下连续墙的各槽段接头之间设置工字形型钢接头。

进一步的，北侧物业基坑开挖过程中需要在高速铁路位移观测点进行定期监测，高速铁路沉降量不大于15mm。

本发明具有以下有益效果：

①预先在临近高速铁路侧的基坑外边缘设置三轴搅拌桩加固体，既可实现对高速铁路的保护，又可降低地下连续墙成槽过程中的风险。

②地下连续墙以增加构造段的方式伸入基岩，将围护墙和止水帷幕合二为一，一方面有效阻断基坑内外水力联系，另一方面减少了施工工序、加快了施工进度。

③通过预先加固隔离、加强支护刚度、落底止水和有序开挖的一系列综合保护措施，克服了以往单一加固方法的局限性，有效的限制了基坑群开挖过程中的变形，减少了对临近高速铁路的不利影响。

④既保证了大型不规则深基坑群施工的便利性和工程进度，又确保基坑群施工过程中高速铁路运行的安全、可靠。

附图说明

图1本发明的基坑群平面布置示意图。

图2为临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构示意图。

图3为三轴搅拌桩加固体平面示意图。

图4为地下连续墙剖面示意图。

图5为大圆环混凝土内支撑平面示意图。

图6为高速铁路外侧沉降监测曲线。

图中：1—高速铁路；2—北侧物业基坑；3—中部地铁车站基坑；4—南侧物业基坑；5—中部地铁车站主体结构；6—三轴搅拌桩加固体；7—大圆环混凝土内支撑；9—圆环撑；10—径向杆件；11—撑杆；13—地下连续墙；14—高速铁路位移观测点；15—受力段；16—构造段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本实施例公开了一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构，参照图1所示，实施例基坑群由平面形状不规则的北侧物业基坑2、中部地铁车站基坑3、南侧物业基坑4三个基坑组成，在距离北侧物业基坑4约22.9m处为高速铁路1，基坑总开挖面积2.19万m²，上述基坑群开挖深度分别为14.4m，26.5m和15.9m。其中，南侧和北侧并不是指事实上的南侧和北侧，只是表示在地铁两侧，不是对位置的限定。

参照图2所示，一种临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构，还包括设置在北侧物业基坑2四周的地下连续墙13，设置在与高速铁路1距离最近的地下连续墙13外侧的三轴搅拌桩加固体6，设置在北侧物业基坑2、南侧物业基坑4纵向上的大圆环混凝土内支撑7。

临近高速铁路的不规则深基坑群综合支护结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一，施工开挖深度最深且距离高速铁路1较远的中部地铁车站基坑3，同时施工高速铁路1外侧的三轴搅拌桩加固体6；

步骤二，所述三轴搅拌桩加固体6施工完成后，施工北侧物业基坑2落底地下连续墙13；

步骤三，在中部地铁车站主体结构5顶板浇筑完毕后，施工距离高速铁路1最远的南侧物业基坑4；在南侧物业基坑4的最后一道大圆环混凝土内支撑7形成强度后，施工距离高速铁路1最近的北侧物业基坑2。

如图3所示，高速铁路1和深基坑2最近距离为22.9m，三轴搅拌桩加固体6紧贴地下连续墙13外壁布置，其长度19m，宽度3.25m，深度15m。三轴搅拌桩加固体6由直径850mm，间距600mm的五排三轴搅拌桩构成，采用“套接一孔法”施工，其中水泥采用p.o.42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15％，水灰比控制在1.0～1.5，搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min～0.8m/min，提升速度宜小于1.0m/min，喷浆压力不宜大于0.8mpa，并保持匀速下沉或提升，28d加固后土体无侧限抗压强度qu≥1.2mpa。

三轴搅拌桩加固体6施工完成后，可施工北侧物业基坑2的落底地下连续墙13，阻断基坑内外的水力联系，有效降低因基坑抽水引起的高速铁路沉降。如图4所示，落底地下连续墙厚度0.8m，总长43m，由受力段15(26m)和构造段16(17m)两部分组成，其中受力段长度根据围护结构受力分析计算结果取值。构造段16的入岩深度不小于5.0m，需一次成槽、连续浇筑完成，采用c35p8防渗混凝土浇筑。地下连续墙受力段15开挖侧配筋迎土侧配筋构造段16两侧配筋均为为确保地连墙具备更好的防渗性能，地下连续墙13各槽段接头之间设置工字形型钢接头，型钢尺寸h686×650×10×10。

如图5所示，大圆环混凝土内支撑7以圆环撑9为中心。圆环撑9的直径为66m，其圆心和北区物业基坑形心距离不大于8m。基坑周边土压力将通过撑杆11、径向杆件10传递到圆环撑9上。在物业基坑的高程19.324m、13.624m和8.624m布置三道大圆环混凝土内支撑7，上述三层大圆环内支撑在基坑深度方向上间距宜控制在5.0m～6.0m，第一层圆环撑9截面尺寸1.4m×1.0m(宽×高)，第二层圆环撑9截面尺寸2.5m×1.2m(宽×高)，第三层圆环撑9截面尺寸2.0m×1.2m(宽×高)，径向杆件10和撑杆11截面尺寸为1.2m×1.0m。通过天汉v2015、同济启明星frws和midasgts三种计算软件分析计算后，北区物业基坑2开挖引起的高速铁路最大沉降量减小至8.124mm，满足高速铁路正常运行要求。

采用上述综合保护措施后，在北侧物业基坑2开挖过程中对高速铁路位移观测点14进行定期监测。如图6所示，从监测数据可看出，高速铁路1的变形值在施工28-60d期间达到最大值，且变形速率较快；施工60d之后高速铁路的变形量逐渐趋于稳定，均在无砟轨道沉降量不大于15mm的范围内，从而验证本发明专利中的综合保护措施方案可行、效果较好。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。