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        軟土地區(qū)深大基坑設(shè)計施工管理

        2021-06-21 03:26:10申能集團有限公司上海匯郡投資有限公司上海201204
        安徽建筑 2021年6期
        關(guān)鍵詞:承壓水圍護結(jié)構(gòu)軟土

        王 偉 (申能(集團)有限公司上海匯郡投資有限公司,上海 201204)

        1 引言

        隨著我國沿海地區(qū)高層建筑的興起和地下空間開發(fā)力度的加大,軟土地區(qū)的深基坑工程越來越多,且深基坑的周邊環(huán)境復(fù)雜,多臨近市政道路、市政管線、保護建筑等,而軟土地區(qū)由于基坑開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)大多為淤泥質(zhì)土,該土層具有含水量較高、強度低特點,相應(yīng)的基坑開挖變形大,對周邊環(huán)境影響也較大。因此軟土地區(qū)的深基坑設(shè)計及施工不僅需要保證基坑工程本身的安全性,還需要確?;娱_挖對周邊的建筑物、道路和各種地下設(shè)施的影響在安全允許范圍內(nèi),故研究軟土地區(qū)深大基坑變形控制措施具有重大的意義。

        解子軍分析了上海軟土地區(qū)深大基坑支護方案的選型與設(shè)計;王耿分析了軟土地區(qū)深基坑施工過程的影響因素,介紹了軟土地區(qū)深基坑施工的準(zhǔn)備,以及開挖過程中的各項注意事項,以期為相關(guān)施工作業(yè)管理人員提供合理的參考。賈堅分析了時空效應(yīng)原理在軟土地區(qū)深基坑開挖中的應(yīng)用;戎毅仁以工程實例分析了軟土地區(qū)深基坑降水設(shè)計施工技術(shù)。

        本文以上海某深基坑工程為例,分析了該深基坑的施工重點及難點,介紹了圍護設(shè)計方案,重點闡述了施工組織技術(shù)。通過本工程的成功實施,可以為深大基坑的管理實施提供一定的參考依據(jù),對類似工程有一定的借鑒意義。

        2 工程概況及地質(zhì)條件

        2.1 工程概況

        北蔡105街坊13-03地塊項目南起規(guī)劃路,北至成山路,東接中汾涇河道,西臨楊高南路,整體設(shè)置二層地下室,本工程基坑規(guī)模較大,基坑面積約合2.86萬m,開挖深度約9.55m~9.75m,總開挖土方量約27萬方,為大型深基坑工程。

        2.2 周邊環(huán)境概況

        本工程周邊環(huán)境比較復(fù)雜,項目東側(cè)為中汾涇,距離南側(cè)基坑地下室外邊線約為28m,該側(cè)地面下方埋設(shè)有重要市政原水管,圍護結(jié)構(gòu)距離原水管最近距離S約為27m,約為3倍基坑開挖深度H,該側(cè)基坑的環(huán)境保護等級相應(yīng)為三級;但是考慮到該側(cè)原水管是非常重要的市政管線,該側(cè)按照環(huán)境保護等級二級進行考慮。

        南側(cè)基坑以南為川楊河,地下結(jié)構(gòu)距離川楊河駁岸約為67m,川楊河與用地紅線之間為已拆除的臨時廠房,環(huán)境條件較為寬松,依據(jù)《基坑工程技術(shù)規(guī)范》(DG/TJ08-61-2010)規(guī)定,該側(cè)環(huán)境保護等級為三級。

        西側(cè)為楊高南路,其下埋設(shè)有多條市政管線,西南側(cè)為楊高南路過川楊河橋,地下室結(jié)構(gòu)距離川楊河橋最近處距離S約為35m,約為3.5倍基坑開挖深度H,依據(jù)《基坑工程技術(shù)規(guī)范》(DG/TJ08-61-2010)規(guī)定,該側(cè)環(huán)境保護等級為三級。

        2.3 地質(zhì)條件

        根據(jù)本項目的地質(zhì)勘察報告,基坑開挖涉及土層的巖土力學(xué)指標(biāo)如下表。

        土層物理力學(xué)性質(zhì)綜合成果表

        圖1 項目位置環(huán)境圖

        地下水:潛水補給來源主要為大氣降水與地表徑流,其排泄方式以蒸發(fā)消耗為主。潛水位埋深隨季節(jié)、氣候等因素而有所變化,因此潛水水位高低主要取決于降雨量的大小和雨期持續(xù)時間。擬建場地年平均水位埋深為地表面下0.50m。

        承壓水:擬建場地主要局部分布有第⑤1-1t層粉砂、⑤3t層粘質(zhì)粉土中的微承壓水和第⑦、⑨層砂土層中的承壓水。據(jù)上海地區(qū)已有基坑工程中長期承壓水水位觀測資料,其中微承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m~8.0m,承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m~9.0m。根據(jù)勘察報告,微承壓水的實測水位埋深為3.4m~3.5m。

        3 基坑圍護設(shè)計

        3.1 本項目技術(shù)難點

        3.1.1 大型深基坑工程,對周邊環(huán)境影響大

        本工程基坑規(guī)模較大,基坑面積約合2.86萬m,開挖深度約9.55m~9.75m,總開挖土方量約27萬方,為大型深基坑工程。周邊市政道路下方管線保護要求較高,尤其是項目東側(cè)為中汾涇下方埋設(shè)的原水管保護要求高。

        3.1.2 地質(zhì)條件復(fù)雜

        基坑開挖面及坑底以下分布有厚度達10.2m的第4層淤泥質(zhì)粘土,該土層呈流塑態(tài),軟土抗剪強度低,靈敏度高,具有觸變性和流變性特點,基坑開挖到底后土體隆起量大。

        3.1.3 承壓水處理

        本工程落深區(qū)存在承壓水突涌問題,如何通過控制承壓水,減小基坑抽降承壓水對周邊環(huán)境的影響,也是本工程重點需要考慮的問題。

        3.2 圍護樁選型

        本項目的基坑開挖9.55m~9.75m,圍護結(jié)構(gòu)通常采用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻三種圍護形式。從經(jīng)濟角度出發(fā),地下二層采用地下連續(xù)墻性價比低,因而不予考慮。SMW工法樁剛度相對鉆孔灌注樁稍弱,位移控制能力相對略低,對于本工程地下二層而言,基坑面積大,周邊環(huán)境保護要求較高,且地下二層施工工期長,工法樁不具有造價優(yōu)勢,故基坑采用鉆孔灌注樁作為圍護結(jié)構(gòu),一般位置基坑開挖深度9.75m,采用Φ850@1050鉆孔灌注樁,圍護插入長度11.0m,插入比1.13:1,原水管區(qū)域開挖深度9.75m,采用Φ950@1100鉆孔灌注樁,圍護插入長度14.75m,插入比 1.51:1,增加了圍護體剛度,更有利于控制基坑的變形。

        圖2 剖面圖

        3.3 支撐設(shè)計

        本項目地下二層,可采用二道混凝土支撐。支撐平面布置采用對撐+角撐+邊桁架的布置形式,支撐的間距控制在10.0m左右,支撐混凝土強度等級為C35,跨中采用了多跨的對撐,可以有效控制基坑長邊跨中的位移。對撐結(jié)合角撐,形成了較多支撐空擋,方便了挖土。第一道支撐對稱位置沿東西方向及南北方向設(shè)置了施工棧橋,可以方便土方開挖,同時支撐剛度的增加,可以減少圍護體位移,并確保周圍環(huán)境安全。

        圖3 支撐平面布置圖

        3.4 坑底加固設(shè)計

        地基加固分為基坑裙邊被動區(qū)加固和坑內(nèi)局部落深坑加固兩種。在原水管控制區(qū)域,局部陽角區(qū)域以及楊高路橋附近采用2Φ700@500雙軸水泥土攪拌樁格柵墩式地基加固,以控制基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形。加固體寬度6.4m,加固深度范圍從第二道支撐底部至坑底至開挖面下4m。

        水泥摻量從第二道支撐底面至開挖面范圍內(nèi)10%,開挖面至坑底4m范圍內(nèi)13%。在坑內(nèi)局部深坑邊坡(如塔樓與地庫底板高差處)的加固采用高壓旋噴樁格柵加固,局部深坑采用壓密注漿封底。通過加固坑內(nèi)土體,可以改良坑內(nèi)土體,有效控制基坑開挖時支護結(jié)構(gòu)的變形。

        4 基坑施工管理情況

        4.1 基坑土方開挖及支撐施工

        本工程基坑面積較大,按照“時空效應(yīng)”規(guī)律,明確土方開挖和支撐的步序以及每步的施工參數(shù),在每個開挖段分層、分小段開挖,隨挖隨撐,按規(guī)定時限開挖及施工支撐,嚴(yán)格執(zhí)行“分層、分塊、限時對稱平衡開挖支撐”的原則,減少圍護結(jié)構(gòu)的無支撐暴露時間。按照上述原則,第二層及第三層土方采用分塊開挖進行分區(qū),土方分區(qū)開挖見圖4所示。

        圖4 挖土分區(qū)平面圖

        4.2 降水設(shè)計及承壓水控制

        通過疏干井抽降基坑內(nèi)地下水,固結(jié)及提高了基坑內(nèi)土體的強度,可以有效較少基坑側(cè)壁變形,同時降水穩(wěn)固土體,為穩(wěn)定邊坡、減緩基坑圍護變形創(chuàng)造條件,滿足施工要求的目的。

        本項目基坑開挖面位于第4層淤泥質(zhì)黏土中,該土層土質(zhì)差含水率高,但透水性弱,降水難度大。根據(jù)基坑開挖深度及地質(zhì)條件采用真空疏干井,整個基坑共布置11口疏干井,并每3口疏干井設(shè)置了真空泵,通過真空降水,達到了疏干地下水,固結(jié)土體的作用。

        在落深區(qū)附近布置了降壓井兼做降壓水位觀測井,根據(jù)觀測井的承壓水位,來進一步確定開啟的抽水速率以及減壓井?dāng)?shù)量,從而控制承壓水的水位。

        5 基坑監(jiān)測管理情況

        本項目從2015年09月開始施工,在基坑施工過程中,監(jiān)測單位對基坑圍護結(jié)構(gòu)、支撐體系、周邊管線等進行了實時監(jiān)測。主要的基坑監(jiān)測項目有:基坑圍護樁頂位移、基坑圍護樁身測斜、混凝土支撐軸力、鋼立柱沉降、基坑內(nèi)外水位、周邊土體的沉降、管線位移等。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),本基坑工程實施過程中,基坑自身圍護結(jié)構(gòu)位移和周邊管線的變形均在規(guī)范要求可控的范圍之內(nèi)。其證明了本項目基坑圍護設(shè)計及施工中,采取的措施能有效控制基坑的變形。

        6 結(jié)語

        本文以上海市某基坑工程為例,針對軟土地區(qū)深大基坑工程環(huán)境保護要求高的特點,在圍護設(shè)計中采取了增大圍護樁剛度、坑內(nèi)加固、鋼筋混凝土對撐布置等技術(shù)措施來控制基坑施工引起的變形,基坑開挖施工中采取了分塊開挖,優(yōu)先形成支撐的施工管理措施,并采用真空深井降水,能有效疏干基坑內(nèi)地下水,固結(jié)坑內(nèi)土層。通過本工程的成功實施,可以為軟土地區(qū)的深大基坑變形控制,提供一定的參考依據(jù)。

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