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        常州某深大基坑設(shè)計與施工

        2021-09-10 09:06:06上海煜璞貿(mào)易有限公司上海200333
        安徽建筑 2021年9期
        關(guān)鍵詞:工程施工設(shè)計

        倪 寅 (上海煜璞貿(mào)易有限公司,上海 200333)

        1 工程概況

        1.1 工程概況

        本項目位于常州市鐘樓區(qū),懷德路以南、延陵西路以東、早科坊以北、西直街以東,地處常州市商業(yè)中心。由有5棟30~35層高層主樓及4~6層商業(yè)樓組成,總建筑面積約29.2萬m,一般區(qū)域設(shè)三層地下室?;用娣e約27750m,周長約700m,基坑大面開挖深度約13.7m,落深區(qū)開挖深度15.1m,屬超大深基坑。

        本項目位于常州市中心老城區(qū),基坑周邊環(huán)境十分復(fù)雜。場地北側(cè)為延陵西路,其上有BRT 2號線,與基坑最近距離約10.5m。西側(cè)為懷德路,其上有BRT 1號線,與基坑最近距離約10.3m。南側(cè)為京杭運河、西直街、西吊橋、明城墻、蓖梳巷的多層建筑,與基坑最近距離約11.5m;東側(cè)為早科坊路,東南角為早科坊公寓,與基坑最近距離約12.1m。

        擬建基地四周多條市政道路,地下有各類水、電、天然氣等管線。

        基坑周邊環(huán)境總平面圖見圖1所示。

        圖1 基坑周邊環(huán)境總平面圖

        1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

        場地地勢平坦,地貌為長江三角洲沖積平原,地貌類型單一。在基坑開挖深度范圍內(nèi)涉及的土層分別為:①層雜填土、②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②層粉質(zhì)粘土、③層粘土、④層粉土、⑤粉砂夾粉土及⑥粉土。

        場地內(nèi)根據(jù)淺層土性的分布劃分為“好土區(qū)”及“差土區(qū)”。好土區(qū)與差土區(qū)分界示意見下圖2。好土區(qū)淺層土層以粘土、粉性土及砂性土為主,位于場地北側(cè),地質(zhì)剖面詳見圖3;差土區(qū)淺部含較厚的第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,位于場地南側(cè),地質(zhì)剖面詳見圖4。

        圖2 場地“好土區(qū)”與“差土區(qū)”分界示意圖

        與圍護設(shè)計施工有關(guān)的地層信息如下表1所示。

        基坑圍護設(shè)計參數(shù)表 表1

        對本工程有影響的含水層主要為淺層的潛水及第Ⅰ層承壓水。潛水主要賦存于第①層雜填土中,設(shè)計時取地下高水位埋深1.0m考慮計算。

        擬建場地第Ⅰ層承壓水埋藏于④~⑥及⑧、⑨1層粉土、粉砂中??辈炱陂g測得該層水位埋深為孔口下1.7m左右??辈鞙y得該層承壓水對基坑降水有影響,綜合滲透系數(shù)K=1.83m/d。

        2 基坑工程特點及難點

        2.1 基坑規(guī)模大及安全等級高

        本工程基坑面積約27750m,基坑大面開挖深度約13.7m,落深區(qū)開挖深度15.1m,屬超大深基坑?;庸こ贪踩燃墳橐患墶?/p>

        基坑開挖的影響范圍比較大,圍護設(shè)計應(yīng)對深大基坑的變形控制以及基坑的分塊施工等予以充分考慮。

        2.2 基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜

        圖3“好土區(qū)”剖面展開圖

        圖4“差土區(qū)”剖面展開圖

        場地位于常州市中心老城區(qū),場地北側(cè)為延陵西路,其上有BRT 2號線,其下為規(guī)劃的軌道交通二號線;西側(cè)為懷德橋,其上有BRT1號線;南側(cè)為京杭運河、西直街、西吊橋、明城墻、蓖梳巷的多層建筑;東側(cè)為早科坊路,東南角為早科坊公寓。

        基坑周邊市政道路下埋設(shè)了眾多的管線,與基坑的距離相對較近;同時基坑周邊基坑開挖影響范圍內(nèi)有多處需保護的天然地基建(構(gòu))筑物。

        綜上,本基坑周邊環(huán)境條件較復(fù)雜,基坑設(shè)計與施工需關(guān)注對周邊環(huán)境的保護。

        2.3 工程地質(zhì)條件復(fù)雜

        場地內(nèi)根據(jù)淺層土性的分布劃分為“好土區(qū)”,與“差土區(qū)”?!昂猛羺^(qū)”自然地面6m以下為粉性土、砂性土層,基坑止水、降水至關(guān)重要;“差土區(qū)”雜填土下分布有厚度很大的第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,該層土土性很差,對控制基坑變形極其不利。

        “好土區(qū)”與“差土區(qū)”土性差異巨大,應(yīng)確?;訃o結(jié)構(gòu)的受力和變形協(xié)調(diào)。

        3 基坑圍護設(shè)計方案

        綜合考慮安全性、經(jīng)濟性、施工可操作性、基坑周圍環(huán)境、場地布置等多項因素,本工程最終采用鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水+兩道鋼筋混凝土水平圓環(huán)支撐的基坑圍護形式。

        3.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

        基坑開挖深度13.2m/15.1m,好土區(qū) 圍 護 樁 采 用?850@1050/?1000@1150鉆孔灌注樁,樁長19.5m/22.5m,插入比均約為1:0.6左右;差土區(qū)圍護樁采用?1000@1200/?1100@1300鉆孔灌注樁,樁長25m,插入比約為1:1/1:0.8左右。圍護樁設(shè)計參數(shù)表見表2。

        圍護樁設(shè)計參數(shù)表 表2

        為減少基坑降水對周邊環(huán)境的影響,設(shè)計時采用止水帷幕將第Ⅰ層承壓水隔斷,進入相對隔水層1m左右。針對各條邊的地層分布情況,設(shè)計止水帷幕長度27m~37m。

        好土區(qū)典型圍護剖面如圖5所示。

        圖5 好土區(qū)典型圍護剖面

        差土區(qū)典型圍護剖面如圖6所示。

        圖6 差土區(qū)典型圍護剖面

        3.2 支撐系統(tǒng)

        本工程共設(shè)置兩道鋼筋混凝土水平支撐。根據(jù)基坑形狀,兩道水平支撐均采用雙圓環(huán)鋼筋混凝土支撐(內(nèi)圓直徑122m,外圓直徑142m)。該兩道圓環(huán)撐為常州少見的大直徑圓環(huán)支撐。較常規(guī)的對撐+角撐的支撐布置型式,大大減少了支撐系統(tǒng)的工程量,且便于土方開挖。

        同時在圓環(huán)支撐靠邊位置設(shè)置施工平臺及斜棧橋,施工車輛直接到達土方開挖面,大大加快基坑的施工進度。

        本工程支撐平面布置如圖7所示(圖中陰影部分表示棧橋區(qū)域)。

        圖7 支撐平面布置示意圖

        本工程中采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。臨時鋼立柱根據(jù)豎向荷載采用由等邊角鋼4L160×12綴板焊接而成的型鋼格構(gòu)柱,其截面為480mm×480mm,型鋼型號為Q235B,鋼立柱插入立柱樁(鉆孔灌注樁)中不少于3m,鋼立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。立柱樁采用直徑?800灌注樁,有效樁長20~24m,立柱樁充分利用工程樁。

        3.3 基坑降水

        本工程基坑降水采用無砂混凝土管井和真空鋼管井相結(jié)合的布置型式?!昂猛羺^(qū)”淺部粉性土為主,采用無砂混凝土井對基坑進行疏干降水;“差土區(qū)”因存在深厚的淤泥質(zhì)土層,滲透系數(shù)低,采用真空鋼管井降水。超前降水時間控制在14天以上,降水深度應(yīng)達到開挖面以下1.0m。

        無砂混凝土管井每口井控制面積約為500m,真空鋼管井每口井控制面積約為300m。較常規(guī)降水井布置大大減少了降水井的數(shù)量,節(jié)約了工程造價。

        4 基坑實施效果與監(jiān)測分析

        本項目自2012年5月開始進行工程樁、圍護樁和止水帷幕等圍護施工;2012年8月第一道支撐整體形成;2012年10月第二道支撐整體形成;2012年12月土方分段開挖到底。2013年2月底板全部澆注完成。2013年6月基坑工程全部結(jié)束。地下工程總歷時13個月。

        本工程整體采用兩道圓環(huán)支撐。圓環(huán)支撐受力性能合理,能大大加快土方開挖速度,但要求圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對撐開挖,同時要求土方開挖必須在上道支撐完全形成后進行,因此對施工單位的管理與施工要求相對更高。為此,現(xiàn)場成立由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計及施工單位組成的領(lǐng)導(dǎo)管理小組。整個基坑開挖過程中采取以下措施,確?;影踩?。

        ①在基坑開挖前嚴(yán)格審核施工組織設(shè)計方案,進行支撐系統(tǒng)施工、基坑開挖技術(shù)交底,并督促施工單位據(jù)此編制內(nèi)容翔實、操作性和可控性強的應(yīng)急預(yù)案。

        ②在開挖支撐下土方的關(guān)鍵節(jié)點,派專人輪流值班,挖土?xí)r每隔2小時巡視一下現(xiàn)場,如發(fā)現(xiàn)滲漏及滲漏征兆立即啟動應(yīng)急方案,組織搶險。

        ③在基坑開挖過程中加強現(xiàn)場巡視,出現(xiàn)問題和風(fēng)險參建各方隨叫隨到,及時溝通和協(xié)調(diào)。

        ④對開挖過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行認(rèn)真分析,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險預(yù)兆就相互通報,及時調(diào)整挖土流程及采取處理措施。

        基坑施工完畢后,最終圍護灌注樁側(cè)斜變形“好土區(qū)”約3~3.5cm,“差土區(qū)”約7~8cm,能夠滿足基坑圍護設(shè)計要求和周圍環(huán)境保護要求,特別是對場地周邊的道路、管線、橋梁、天然地基建(構(gòu))筑物等均未造成明顯影響,未遭到相關(guān)單位或個人的投訴,保證了社會的和諧。

        圍護支撐設(shè)計參數(shù)表 表3

        圖8 基坑開挖到底照片

        5 結(jié)語

        ①本項目位于常州市鐘樓區(qū)商業(yè)中心,基坑面積大、開挖深度深,地質(zhì)條件復(fù)雜,周邊環(huán)境條件復(fù)雜?;訃o采用大直徑鉆孔灌注樁結(jié)合三軸攪拌樁止水帷幕+二道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐體系確保了基坑開挖和周邊環(huán)境的安全,具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟效果。

        ②本項目兩道水平支撐均采用雙圓環(huán)鋼筋混凝土支撐(內(nèi)圓直徑122m,外圓直徑142m)。該兩道圓環(huán)撐為常州乃至全國少見的大直徑圓環(huán)支撐,且其同時位于土性差異極大的“好土區(qū)”與“差土區(qū)”,該項目的成功,對圓環(huán)撐的推廣和使用意義重大。

        ③圓環(huán)支撐受力性能合理,能大大加快土方開挖速度,但要求圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對撐開挖,因此施工過程中需要各參建單位密切配合,同時現(xiàn)場應(yīng)加強監(jiān)測,編制切實可行的施工方案及應(yīng)急預(yù)案,以確保基坑及周圍環(huán)境的安全。

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