史紅福 李 濤

1 工程概況

增城市增江河?xùn)|岸鶴洲泵站工程位于增江河畔荔城污水處理廠對(duì)岸,廠址為現(xiàn)有田地,西南側(cè)為增江河堤岸,東南側(cè)為排澇泵站。根據(jù)增城市遠(yuǎn)期規(guī)劃,本工程納污總面積為1 558 hm2,遠(yuǎn)期:旱季平均流量Q=826 L/s;旱季最大流量 Q=1 157 L/s;雨季流量 Q=1 053 L/s。本泵站為鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu),幾何尺寸為18.0 m×16.3 m,設(shè)計(jì)埋深12.93 m,現(xiàn)有地面埋深10.33 m,上部為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》,該場(chǎng)地的地質(zhì)條件及地層情況自上而下分述如下:①耕土:深灰色,濕,可塑,主要成分為粉粒和粘粒;含植物根系,層厚0.50 m～0.80 m,承載力特征值為100 kPa。②黏土:黃色,淺灰色,濕,可塑,主要成分為粘粒,質(zhì)純,干強(qiáng)度高,層厚1.90 m～2.20 m,承載力特征值為 120 kPa。③淤泥質(zhì)土:灰黑色,飽和,軟塑,主要成分為粉粒和粘粒,含腐殖質(zhì)和中粗砂,層厚2.00 m～7.40 m,承載力特征值為 80 kPa。④中砂:灰色,淺灰色,飽和,稍密,主要成分為石英質(zhì)中砂,層厚2.90 m～8.70 m,承載力特征值為 130 kPa。⑤中風(fēng)化花崗巖:深灰色,巖芯堅(jiān)硬且較完整,多呈斷柱狀、柱狀,堅(jiān)硬程度屬于較硬巖,巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí),層厚7.00 m～8.10 m,承載力特征值為1 500 kPa。

場(chǎng)地地下水豐富,并具有承壓性,開(kāi)挖難度大,分別為:承壓含水層和賦存于花崗巖的裂隙水。增江河水通過(guò)中砂層補(bǔ)充給本場(chǎng)地,水頭高度大致與河水持平。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

本基坑現(xiàn)有地面埋深10.33 m,基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜,基坑西南側(cè)為增江河堤岸,堤腳距離基坑邊約20 m,堤岸與增江河之間為池塘,且增江河現(xiàn)有水位高于場(chǎng)地現(xiàn)有地面,需要重點(diǎn)保護(hù);東南側(cè)為排澇泵站。場(chǎng)地地下水豐富,并具有承壓性,增江河水通過(guò)中砂層補(bǔ)充給本場(chǎng)地,水頭高度大致與河水持平。

根據(jù)基坑開(kāi)挖深度,周邊環(huán)境條件和巖土工程勘察報(bào)告提供的地層物理力學(xué)性質(zhì)及其分部規(guī)律,進(jìn)行支護(hù)選型對(duì)比,并充分發(fā)揮廣東地區(qū)同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn),最終采用護(hù)坡灌注排樁支護(hù)形式和三管高壓旋噴樁止水帷幕。

4 護(hù)坡灌注排樁支護(hù)的設(shè)計(jì)

4.1 支護(hù)樁截面的選擇

根據(jù)本工程基坑深度、工程地質(zhì)情況和周邊環(huán)境情況,從安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可行的角度綜合考慮,基坑支護(hù)采用φ 800鉆(沖)孔灌注樁加三道內(nèi)支撐作為支護(hù)結(jié)構(gòu),樁距900,第一道采用500×800鋼筋混凝土支撐,第二、三道采用φ 500×12鋼管支撐。

4.2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

用瑞典條分法,取單元土條寬度,結(jié)合《理正深基坑》軟件進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示整體穩(wěn)定系數(shù)Ks=2.45＞1.2,即可認(rèn)為整體穩(wěn)定性安全;抗傾覆安全系數(shù)Kt=4.48＞1.2,滿(mǎn)足抗傾覆安全需要。

4.3 護(hù)坡灌注排樁受力及變形計(jì)算

用彈性法土壓力模型進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示墻身最大彎矩為601.7 kN·m,最大剪力為 385.91 kN,墻體最大位移為18.76 mm,具體分布形式見(jiàn)圖1。

4.4 支撐結(jié)構(gòu)承載力及穩(wěn)定性計(jì)算

鋼管支撐為壓彎構(gòu)件,主要承受來(lái)自土壓力及自重引起的壓力及彎矩,結(jié)果顯示所有工況中最大土壓力1 380.2 kN,自重引起的彎矩為75.4 kN·m,由壓彎構(gòu)件公式得出最大壓彎應(yīng)力170 N/mm2＜215 N/mm2;由壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性計(jì)算公式得出最大應(yīng)力為130 N/mm2＜215 N/mm2;滿(mǎn)足承載力及穩(wěn)定性要求。

5 主要施工工藝

5.1 護(hù)坡灌注排樁

本基坑底接近中風(fēng)化層,護(hù)坡灌注排樁進(jìn)入中風(fēng)化層3 m～5 m,護(hù)坡灌注排樁施工采用沖擊鉆成孔,吊放鋼筋籠,水下灌注混凝土成樁的方式進(jìn)行施工,樁長(zhǎng)平均為15 m,樁徑0.8 m,樁間距0.9 m,鋼筋籠縱向鋼筋均勻配置20φ 25,加強(qiáng)箍φ 16@2 000,繞筋φ 12@150,樁身混凝土標(biāo)號(hào)C30。

5.2 高壓旋噴樁

施工場(chǎng)地地下水豐富,并具有承壓性,開(kāi)挖難度大,增江河水通過(guò)中砂層補(bǔ)充給本場(chǎng)地,水頭高度大致與河水持平,本工程采用護(hù)坡排樁和φ 600三管高壓旋噴樁相結(jié)合的方法,旋噴樁與支護(hù)排樁中心距為300 mm,與排樁咬合形成封閉的止水帷幕,既滿(mǎn)足基坑支護(hù)的要求,又解決了基坑開(kāi)挖的問(wèn)題。

旋噴樁水泥采用42.5R普硅水泥,水灰比為1∶1,每米水泥用量約為250 kg,摻入2%～4%速效早強(qiáng)劑,樁間距為900 mm,樁底深入不透水層(中風(fēng)化花崗巖)不小于1.0 m。高壓旋噴樁施工工藝主要采用射流技術(shù),使水、漿通過(guò)噴射、切割、擾動(dòng)土體,然后形成漿、土混合物固結(jié)體。

6 施工質(zhì)量控制

6.1 護(hù)坡灌注排樁

泥漿的制備由自身設(shè)備配合造漿機(jī)完成,造漿材料選取水化性能較好、造漿率高、成漿快、含砂量少的膨潤(rùn)土或黏土?；炷凉嘧r(shí)導(dǎo)管埋深不得大于6 m,也不得小于2 m,灌注將近結(jié)束時(shí)由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小,超壓力降低,如混凝土頂升困難可適當(dāng)減小導(dǎo)管埋深使灌注工作順利進(jìn)行。

6.2 高壓旋噴樁

設(shè)備安裝平穩(wěn)對(duì)正,開(kāi)孔前需嚴(yán)格檢查樁位和開(kāi)孔角度;引孔鉆具巖芯管長(zhǎng)度不小于3 m,同心度好,確保引孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求;用取芯鉆具取芯驗(yàn)證入巖深度確保樁底進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于1.0 m;保持引孔泥漿性能,孔壁完整,不塌孔,確保高噴管下至孔底;高噴管下井前需在井口試驗(yàn)檢查,防止噴嘴堵塞;漿液配制必須嚴(yán)格按照配比均勻上料,經(jīng)常檢查測(cè)定漿液比重,并做好記錄;高噴作業(yè)中,必須注意觀察水、漿壓力和流量達(dá)到設(shè)計(jì)要求,發(fā)現(xiàn)異常,立即停止提升,查明原因及時(shí)處理;因故停機(jī)時(shí),需將高噴管下放至超過(guò)原高噴深度0.1 m～0.5 m處,重新開(kāi)機(jī)作業(yè),避免出現(xiàn)斷樁;及時(shí)回灌,保持孔內(nèi)漿滿(mǎn),連續(xù)施工時(shí)可采用冒漿回灌。

7 支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

7.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1)圍護(hù)墻頂部的水平和豎向位移、深層水平位移和地下水位變化;2)基坑周邊地表豎向位移、地表裂縫寬度和鄰近堤岸位移。

7.2 監(jiān)測(cè)頻率及報(bào)警值

應(yīng)由專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì),在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前,需測(cè)得初讀數(shù)。在基坑降水開(kāi)挖期間,需做到一日一測(cè)。在基坑施工期間,可視測(cè)得的位移及內(nèi)力變化情況加密或減少。監(jiān)測(cè)資料應(yīng)記錄施工情況、挖土情況、天氣情況,并及時(shí)提供,及時(shí)分析;如遇報(bào)警,應(yīng)減慢施工深度或停止挖土,分析原因采取措施后方可繼續(xù)施工。

報(bào)警值:圍護(hù)墻頂部的水平和豎向位移、深層水平位移和地下水位變化累計(jì)絕對(duì)值分別為25 mm,15 mm,37.5 mm和500 mm,基坑周邊地表豎向位移、地表裂縫寬度和鄰近堤岸位移累計(jì)絕對(duì)值分別為30 mm,7.5 mm和25 mm,各方協(xié)調(diào),保證施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)不被破壞。

8 結(jié)語(yǔ)

1)根據(jù)基坑開(kāi)挖深度,周邊環(huán)境條件和巖土工程勘察報(bào)告提供的地層物理力學(xué)性質(zhì)及其分部規(guī)律,進(jìn)行支護(hù)選型對(duì)比,并充分發(fā)揮廣東地區(qū)同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn),初步選定為護(hù)坡灌注排樁支護(hù)形式和三管高壓旋噴樁止水帷幕。2)分別對(duì)護(hù)坡灌注排樁進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、護(hù)坡灌注排樁受力及變形計(jì)算、支撐結(jié)構(gòu)承載力及穩(wěn)定性計(jì)算,結(jié)果表明所有值均滿(mǎn)足安全要求,選型合理。3)提出了護(hù)坡灌注排樁和高壓旋噴樁止水帷幕的主要施工工藝和施工質(zhì)量控制,并提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方面的要求,對(duì)以后的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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