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        解析復(fù)雜條件下的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型研究及實(shí)例

        2019-05-23 06:29:48凌付南
        中國金屬通報(bào) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:選型標(biāo)高深基坑

        凌付南

        (廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院,廣西 柳州 545005)

        1 礦山工程概況、周邊環(huán)境及其管線布置

        (1)礦山工程概況

        目標(biāo)礦山建筑工程坐落在某市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)外,地勢(shì)相對(duì)平緩,場(chǎng)地后堆填土。經(jīng)過施工單位實(shí)地勘測(cè)發(fā)現(xiàn),孔口標(biāo)高維持在8.1米到10.14米之間,礦區(qū)場(chǎng)地南面部分區(qū)域,標(biāo)高是7米,而南西北三面道路標(biāo)高維持在8.1米上下。

        目標(biāo)工程預(yù)計(jì)設(shè)置地下礦井,礦山建設(shè)總高度為約為93米。礦山礦井基坑占地面積約為20314平方米,基坑周長(zhǎng)保持在571米左右。礦井基坑整體形狀為方形,本工程±0.00標(biāo)高約為9.10米;根據(jù)礦區(qū)場(chǎng)地實(shí)際狀況及其附近道路標(biāo)高,正式施工前對(duì)礦區(qū)場(chǎng)地標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,相對(duì)標(biāo)高維持在-0.8米,而地質(zhì)表面面相對(duì)標(biāo)高維持在-14.2米;因?yàn)榈V山基礎(chǔ)底板與墊層自身擁有一定的厚度為0.9米,所以將礦井基坑底的相對(duì)標(biāo)高調(diào)整為-15.1米,礦井核心筒電梯井基坑底相對(duì)標(biāo)高維持在-19.25米?;诖?,從整體上來看,目標(biāo)礦山建筑工程基坑開挖的深度應(yīng)當(dāng)維持在14.3米到18.45米之間。

        (2)地質(zhì)條件

        礦山工程施工場(chǎng)地位于沖積地質(zhì)表面,其地質(zhì)礦層主要包括①素填土:平均厚度維持在5371米,主要以粘性土、砂以及填碎石為主;②質(zhì)土:平均厚度維持在1.79米,主要以粉粘粒無為主;③粉細(xì)砂:平均厚度維持在8.91米;④中粗砂:平均厚度維持在2.12米;⑤礫砂:平均厚度維持在2.12米;⑥粉質(zhì)粘土:平均厚度維持在2.33米,主要以粉粘粒為主。

        (3)礦山周邊環(huán)境

        礦區(qū)場(chǎng)地整體上地勢(shì)較為平緩;場(chǎng)地東面為處于礦山施工期間的運(yùn)輸?shù)缆?,道路?biāo)高為8.1米,礦井與運(yùn)輸?shù)缆愤吘€、礦山建筑圍墻以及用地紅線之間的距離大約為21.6米;南面是琶洲大道,礦山地質(zhì)邊線與用地紅線以及道路邊線之間的距離大約為13米,部分礦區(qū)和場(chǎng)地之間存在1.7米的高度差,施工前已將其調(diào)整為8.3米;礦山地質(zhì)邊線與目標(biāo)工程用地紅線之間的距離為10米,礦山地質(zhì)邊線與圍墻以及用用地紅線之間的距離為12.6米。

        (4)管線布置

        參照目標(biāo)礦山工程現(xiàn)場(chǎng)周邊管線資料來看,大量電信、電力以及市管線分布在場(chǎng)地的南北兩面;而礦山基坑南面地質(zhì)下集中分布著各類管線;污水管線、雨水管線以及電力管線等集中分布在礦山基坑北面地質(zhì)礦層下方區(qū)域。

        2 復(fù)雜條件下礦山深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型討論與計(jì)算

        2.1 復(fù)雜條件下礦山深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型討論

        目標(biāo)礦山工程因?yàn)榛娱_挖深度較深,同時(shí)地質(zhì)條件較差,礦層不僅厚,而且也直接與強(qiáng)風(fēng)化巖層相接,所以礦井止水工作難度相對(duì)較高?;诖?,礦山基坑支護(hù)安全等級(jí)達(dá)到了一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),側(cè)壁重要性系數(shù)也應(yīng)當(dāng)去1.1。場(chǎng)地地質(zhì)條件較差集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:施工場(chǎng)地存有厚度大、分布廣泛的強(qiáng)透水砂層、淤泥質(zhì)土以及松散填土,礦山地下水不僅豐富而且水壓較大。

        如果止水措施與基坑支護(hù)設(shè)計(jì)不合理,則礦井基坑在開挖的過程中極易出現(xiàn)變形的狀況,從而影響到礦山運(yùn)輸?shù)缆芳捌湎嚓P(guān)管線的管定性?;诖耍繕?biāo)工程首要解決的問題就是做好止水帷幕工作,并對(duì)礦井基坑位移進(jìn)行嚴(yán)格把控,從而為后續(xù)工程的順利施工奠定良好的基礎(chǔ)。

        目標(biāo)礦山工程從施工工期、工程施工以及施工安全等多角度出發(fā),擬使用地下連續(xù)墻+鋼筋土角支撐體系。其與旋挖灌注樁+預(yù)應(yīng)力支護(hù)體系相比較來看:前者對(duì)變形控制效果更好,且不會(huì)對(duì)礦山周邊運(yùn)輸?shù)缆放c地下管線產(chǎn)生較大的影響;同時(shí)具有較高的礦山地質(zhì)止水性能,可靠性與安全性較高;除此之外,礦山施工工序更加簡(jiǎn)單,可行性較高,從而能夠確保整個(gè)礦山工程在規(guī)定的工期內(nèi)完工,并且施工成本投入也相對(duì)較少。

        2.2 復(fù)雜條件下礦井深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型結(jié)構(gòu)的計(jì)算

        因?yàn)檎麄€(gè)礦井深基坑開挖過程涉及多方面的內(nèi)容,施工極其復(fù)雜,所以想要真實(shí)還原整個(gè)礦井基坑開挖過程難度相對(duì)較大?;诖耍疚臄M采用礦井開采深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軟件對(duì)目標(biāo)工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

        (1)全部分區(qū)地面超載取值

        對(duì)于常規(guī)區(qū)域而言,考慮各方面因素的影響,擬將其地面超載取值定為20kPa;而針對(duì)部分特殊區(qū)域,如出土口區(qū),擬將其地面超載取值定為35kPa。

        (2)水位取值

        礦井基坑內(nèi)側(cè)水位結(jié)合地下水位下降到基坑底以下0.5米;而基坑外側(cè)水位則因?yàn)榈V井上方區(qū)域存在放坡泄水管排水狀況,所以其水位應(yīng)當(dāng)選取地面下2.5米。

        (3)支撐剛度取值

        針對(duì)角撐:最大跨度取值為100米

        因此,支護(hù)剛度取值應(yīng)當(dāng)為400MN/m。

        (4)材料抗力取值

        基于C30混凝土支撐梁1000*1000材料抗力,其計(jì)算公式為:

        2.3 實(shí)際效果

        礦山目標(biāo)工程基坑施工從2013年11月開始,至2015年7月基坑及其相關(guān)地下結(jié)構(gòu)基本全部完工。施工期間經(jīng)受住了特大暴雨的考驗(yàn)?,F(xiàn)如今,整個(gè)礦山建筑工程已經(jīng)投入使用。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段全方面考慮了各種影響因素,所以最終礦井基坑支護(hù)效果十分理想;自投入使用以來,基坑內(nèi)部沒有出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,止水效果優(yōu)秀,同時(shí)從相關(guān)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來看,基坑基本沒有出現(xiàn)過較大的變形,基本處于安全狀況。

        圖1 目標(biāo)工程平面示意圖

        而結(jié)合預(yù)先設(shè)置的礦井基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如圖1所示)所表明的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果來看:水平位移累積量最大的點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)SV21,其向基坑內(nèi)側(cè)位移的量為30.23毫米;沉降累積量最大的點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)SV17,其向下沉量約為-29.37毫米;支護(hù)結(jié)構(gòu)斜側(cè)累積量最大的點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)CX7,其位于管口下方6.5米,側(cè)移量為30.01毫米;基坑地下水位監(jiān)測(cè)累積量最大的點(diǎn)為SW11,其礦井地下水位下降了約2.39米,第二排測(cè)點(diǎn)ZC12支撐軸力累積量最大,約為7493kN;LZ23柱沉降累積量最大,約為29毫米。結(jié)合最終的結(jié)果,不難看出,計(jì)算值與實(shí)際監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)大致保持相應(yīng),同時(shí)沉降較大值與反映位移較大值都集中在基坑邊線中部,而兩者的較小值都集中在礦井基坑邊線的端部。

        因此,對(duì)于豎向支護(hù)體系而言,當(dāng)?shù)V井基坑開挖深度不低于10米,且地下15米圖被礦層厚度超過4米時(shí),一級(jí)基坑應(yīng)當(dāng)盡可能使用地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。而當(dāng)?shù)V層處于堅(jiān)硬巖面或者強(qiáng)風(fēng)化巖面的時(shí)候,礦山施工單位需要盡可能采取較為可靠的界面止水措施;針對(duì)強(qiáng)透水地層的施工場(chǎng)地則需要使用連續(xù)封閉的止水帷幕;除個(gè)別情況外,盡可能不要使用攪拌樁止水以及高壓噴射注漿。而對(duì)于側(cè)向支護(hù)體系而言,不適合使用錨索,應(yīng)當(dāng)使用GPS定位支撐支護(hù)。

        3 結(jié)語

        綜上所述,礦井深基坑支護(hù)施工本身難度就大,尤其是在復(fù)雜地形條件下,施工單位更應(yīng)當(dāng)重視深礦井基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型的合理性。本文以實(shí)際礦山礦井工程為例,從不同角度對(duì)復(fù)雜條件下深礦井基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型展開深入討論與分析。結(jié)果表明,在實(shí)際設(shè)計(jì)選型過程中,施工單位需要結(jié)合實(shí)際狀況,進(jìn)行全面現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,并在此基礎(chǔ)上,完成深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作,從而為整個(gè)工程的順利施工提供有力保障。

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