[摘要] 位于上海张江的硬X射线自由电子激光装置项目,在69 4米的超深基坑中突破性地运用地墙止水技术,做到地墙垂直度达1 1000,地下水零渗漏,创下了TRD工法在深度上的世界纪录。一起来观摩。
随着城市建设的飞速发展,大型项目的深基坑施工已不再是新鲜事,如何将深基坑的施工风险降到最低?位于上海张江的硬X射线自由电子激光装置项目(以下简称“硬X射线项目”),在69.4米的超深基坑中突破性地运用地墙止水技术,做到地墙垂直度达1/1000,地下水零渗漏,创下了TRD工法在深度上的世界纪录。
近年来,地下连续墙施工工法目前已发展得较为成熟,种类也不少,像SMW工法、CSM工法、TRD工法都被广泛运用于深基坑的施工。
硬X射线项目4标总工瞿建勋说,“与SMW等工法相比较,此项TRD工法,连续性和止水性更高,真正意义上形成‘墙’,而非‘篱笆’。给基坑止水就好比给人穿衣服,TRD工法就像拉拉链,一拉到底,稳定性高。此外,施工效率及成本控制都发挥了出色的效果。”
“我们与上工机械研发团队从2016年底就开始筹备,直至2018年10月,历经近2年完成这台TRD施工设备的竣工验收。原本TRD工法实际最大施工深度60米,而我们研发生产的TRD-80E,其最大施工深度可达86米,并可用电力代替原本的柴油发电,作出了极大的创新。”
上海硬X射线自由电子激光装置是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先布局的、国内迄今为止投资最大的重大科技基础设施项目。工程总长约3.1公里,工程任务是建设一台能量8GeV的超导直线加速器、3条波荡器线、3条光速线以及首批10个实验站。
由隧道股份上海隧道承建的2标和4标,工作内容包括4号井、5号井、3号井4号井5号井之间的6根区间隧道和4号5号井附属的地面配套设施。
工程重难点
1、总体筹划:
多个主要工序难度大、工效低,总工期较紧;施工效率和工期难控制;
2、地墙施工:
86米超深地墙铣槽施工、接缝加固施工难度高,槽孔暴露时间长,稳定控制难;超长、超重钢筋笼吊装难度大;
3、桩基施工:
抗拔桩深84米,钻孔难度极大;钢立柱长40米,重量大,垂直度要求高,吊装难度大;
4、周边保护:
基坑临近500KV高压线塔,保护性施工要求高;
5、基坑开挖施工:
工作井最大开挖深度39.6米,开挖时承压水治理难度大;常规挖土方法随深度增大,出土效率将显著降低,影响工程进度;
6、结构施工:
超深、超长混凝土浇筑要求高;底板厚度1.8米,大体积混凝土施工易产生温度应力裂缝及收缩裂缝;
7、3台盾构近距离掘进隧道:
深埋隧道区间,稳定性差,易发生险情。后推进隧道将引起先行隧道隆沉或水平位移;轴线施工精度、管片沉降变形及渗漏水要求高。
5号井基地地表建筑效果图
近日硬X射线项目的5号井基地,可以看到,目前地墙施工已顺利完成。在不久后就将开始深基坑开挖,据悉这里建成后将成为沪上的科学新地标。
5号井在2019年秋季的基地航拍图
纵深69.4米地墙止水帷幕,完成四大创新
由于项目基坑深度大,需要隔断深达56.99~66.4米的承压水,新研发的TRD-80E设备在原来TRD-60D基础上从结构和动力等方面进行了改革,在“浅地墙、深止水”施工工艺上创新突破,完成了总长366米、厚900毫米、深69.4米的地墙止水帷幕。主要创新有以下几点:
1)优化了切割箱体的结构和连接方式,显著提高了箱体的整体刚度和悬臂切割的能力。
2)提升了油缸顶升能力,降低了拔出箱体时的风险。
3)增加了横推油缸的推力,增加了侧向切割土体的能力。
4)设备整体构件加强,提高了设备施工的稳定性。
可用电力发动取代柴油发动,节能环保
这个设备还可以用电力发动代替传统的柴油发动方式,不但降低噪音,还节能环保,便于今后在城市中心的项目上运用。
现场安装TRD设备
与其他工法相比,此项TRD工法搅拌更均匀,成墙连续、厚度均等,能够确保墙体高连续性和高止水性。
据介绍,原有做法中,地下连续墙之间的缝隙中会喷上加固体,随着深度的不断加深,对于加固效果需要取芯检测,由于深度原因,取芯孔可能会有偏差,检测结果可能与实际情况有所偏差。同时由于基坑较深,并且地下连续墙与加固体刚度不同,变形量也不同,随着开挖深度不断加深,加固体会变形失效。因此,项目决定在外部再设置一道墙,在这道墙与地下连续墙之间打上降水井,实时抽水,使外部与内部的水能够保持平衡,以此保证基坑的安全。
根据上面三个不同取样桩号渗透报告,渗透系数分别为8.34×10-8、 8.61×10-8 、 8.94×10-8 ,均<10-7,满足设计要求。
根据抗压强度检验报告,整体施工质量可控,抗压强度均大于设计强度0.8。垂直度、水泥掺量及新老墙体搭接等均满足设计要求;成墙质量满足施工要求。
施工团队还在现场在地下连续墙和TRD止水墙之间进行了降水验证试验。在抽水的过程中,两墙间两口观测井水位下降明显,TRD外侧的水位下降不到10cm,且停抽后双墙间水位恢复极缓慢,说明其隔断效果良好。
期待这项低成本、高效率的工法能运用到越来越多深基坑施工中去。
位于上海张江的硬X射线自由电子激光装置项目,在69.4米的超深基坑中突破性地运用地墙止水技术,做到地墙垂直度达1/1000,地下水零渗漏,创下了TRD工法在深度上的世界纪录。建筑界结构施工频道分享更多深基坑TRD工法相关优秀施工结构案例,寻找建筑结构之美,探索建筑结构之路,欢迎关注我们~