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        某基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的選擇與應(yīng)用分析

        2021-11-30 12:20:58張晶晶天津華北工程勘察設(shè)計(jì)有限公司天津300181
        安徽建筑 2021年11期
        關(guān)鍵詞:圍墻工法壓縮性

        張晶晶 (天津華北工程勘察設(shè)計(jì)有限公司,天津 300181)

        0 前言

        隨著我國(guó)城市化建設(shè)的加快,城市上層空間日趨飽和,向地下延伸則成為城市空間發(fā)展的方向之一,因此大量的基坑工程隨之出現(xiàn)?;又ёo(hù)作為“為保護(hù)地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境安全,對(duì)基坑采用的臨時(shí)性支擋、加固、保護(hù)與地下水控制的措施”隨著城市地下空間的不斷發(fā)展也越來(lái)越復(fù)雜,而基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的首要工作是合理選擇基坑支護(hù)體系,選擇時(shí)不僅要考慮:基坑支護(hù)安全等級(jí)、地質(zhì)條件、基坑深度、主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)型式、周邊環(huán)境、基坑平面尺寸及形狀、施工場(chǎng)地條件、施工工藝的可行性、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和施工工期等眾多因素,而且還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)水平,習(xí)慣與偏愛(ài)等?,F(xiàn)在在大城市中心區(qū)進(jìn)行基坑設(shè)計(jì)已變成了一個(gè)系統(tǒng)工程,工程問(wèn)題、安全問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題等都要考慮。

        目前常用的支護(hù)型式主要有:放坡開(kāi)挖,土釘墻與復(fù)合土釘墻、樁墻式支護(hù)(排樁、多排樁、地下連續(xù)墻、型鋼水泥土墻)、逆作拱墻和逆作與蓋挖等。實(shí)際工程應(yīng)用中可以選擇應(yīng)用其中1種,亦可2~3種支護(hù)結(jié)合使用。而當(dāng)基坑深度較大或周邊環(huán)境要求較高時(shí),還會(huì)增加一道或多道支撐以保證基坑支護(hù)滿足使用要求。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的選擇,希望能為從事基坑設(shè)計(jì)工作的同行提供借鑒和參考。

        1 基坑工程概況

        場(chǎng)地位于天津市河北區(qū),為擬建學(xué)校內(nèi)一層地下車(chē)庫(kù),無(wú)地上結(jié)構(gòu),地庫(kù)完工回填后,地上為學(xué)校操場(chǎng)。地下車(chē)庫(kù)為管樁基礎(chǔ),車(chē)庫(kù)頂板頂標(biāo)高-0.80m,基礎(chǔ)底標(biāo)高-5.40m?;娱L(zhǎng)93.9m,寬37.7m,周長(zhǎng)282m,開(kāi)挖面積約3656m,開(kāi)挖深度5.40m?;游鱾?cè)及南側(cè)為空地,西側(cè)于基坑邊設(shè)施工道路;該場(chǎng)地原來(lái)為工廠廠房,現(xiàn)有圍墻為原廠房外墻,基礎(chǔ)埋深1.0m,基礎(chǔ)外挑1.1m,圍墻內(nèi)皮距基坑最近處北側(cè)為2.8m,東側(cè)為3.1m;東側(cè)及北側(cè)圍墻外為現(xiàn)有老舊的住宅小區(qū),六層,淺基礎(chǔ),北側(cè)距圍墻最近為17m,東側(cè)距圍墻最近為7.9m;基坑西北角處施工臨時(shí)使用高壓變電箱已施工完畢。場(chǎng)地周邊環(huán)境狀況見(jiàn)圖1。

        圖1 基坑平面及周邊環(huán)境圖

        2 工程地質(zhì)概況

        根據(jù)勘察報(bào)告,擬建場(chǎng)地地勢(shì)平坦,現(xiàn)地表為建筑±0.00m,基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的地層自上而下分別為:①1雜填土:層厚3.5m左右,呈雜色,松散狀態(tài),由雜土石子、爐灰、建筑垃圾等組成。④1粉質(zhì)黏土:層厚1.0m左右,呈灰黃色,可塑狀態(tài),無(wú)層理,含鐵質(zhì),屬中壓縮性土,該層土局部為黏土。④2粉土:層厚2.5m左右,呈灰黃色,稍密~中密狀態(tài),無(wú)層理,含鐵質(zhì),屬中(偏低)壓縮性土。⑥3粉土:層厚2.4m左右,呈灰色,中密狀態(tài),無(wú)層理,含貝殼,屬中(偏低)壓縮性土。⑥4粉質(zhì)黏土:層厚5.4m左右,呈灰色,軟塑狀態(tài),有層理,含貝殼,屬中壓縮性土。⑦粉質(zhì)黏土:層厚1.0m左右,呈黑灰~淺灰色,可塑狀態(tài),無(wú)層理,含有機(jī)質(zhì)、腐植物,屬中壓縮性土。

        基坑范圍內(nèi)土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1,土層分布情況見(jiàn)圖2。

        物理力學(xué)參數(shù) 表1

        圖2 典型地質(zhì)剖面圖

        該場(chǎng)地勘探期間場(chǎng)地初見(jiàn)水位埋深2.20~2.70m,靜止水位埋深 1.40~1.90m,地下水屬潛水類型,水位年變幅在0.50~1.00m。

        3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

        3.1 基坑支護(hù)方案應(yīng)考慮的問(wèn)題

        通過(guò)基坑周邊環(huán)境條件及工程地質(zhì)狀況可以看出該基坑在設(shè)計(jì)與施工方面主要應(yīng)注意及解決以下方面:

        ①基坑面積及深度均不大,形狀規(guī)則,應(yīng)在安全的前提下盡量節(jié)省工程造價(jià);

        ②基坑北側(cè)及東側(cè)環(huán)境較復(fù)雜,相鄰住宅小區(qū)老舊,基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ),尤其東側(cè)距住宅樓最近處僅11m,且住宅樓與基坑間小區(qū)道路車(chē)輛來(lái)往較多,地下埋有管線,如果基坑開(kāi)挖產(chǎn)生變形較大,容易造成居民維權(quán),不僅耽誤工期,增加費(fèi)用,還會(huì)造成不良社會(huì)影響;

        ③由地質(zhì)情況來(lái)看,基坑范圍內(nèi)表層為平均3.5m厚雜填土,局部達(dá)到4m厚,之下為總厚度5m左右的粉土,透水性均較大,基坑施工過(guò)程中如果發(fā)生滲漏,可能誘發(fā)基坑周邊沉降變形;

        ④西側(cè)設(shè)施工道路,施工車(chē)輛荷載會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響;

        ⑤項(xiàng)目工期緊張,業(yè)主要求按計(jì)劃完工。

        3.2 基坑支護(hù)選擇及止水方案的確定

        本基坑因周邊環(huán)境所限,場(chǎng)地用地較緊張不適合放坡開(kāi)挖及土釘墻支護(hù);基坑深度5.4m,該坑深條件下采用懸臂樁支護(hù)則變形很大,不能滿足周邊環(huán)境保護(hù)要求,且存在基坑安全隱患;鑒于此本基坑采用支護(hù)樁+一道支撐支護(hù),支撐高于地庫(kù)頂板,地庫(kù)完工回填后拆除,最大限度避免變形產(chǎn)生?;用娣e及深度均不大,地下工程施工周期不會(huì)太長(zhǎng),該種情況下一般首選止水與支護(hù)兼顧的拉森樁樁或SMW工法樁支護(hù),但在本基坑地質(zhì)條件下拉森樁相對(duì)SMW工法樁施工難度較大,且拉森樁咬合不嚴(yán)則容易在基坑施工過(guò)程中發(fā)生漏水進(jìn)而增加沉降變形,引起不必要的糾紛,故此舍棄拉森樁支護(hù)。另外北、東兩側(cè)距淺基礎(chǔ)住宅樓較近,基坑回填完畢SMW工法樁型鋼拔除過(guò)程中的振動(dòng)會(huì)對(duì)圍墻及小區(qū)道路、管線等造成一定影響,且型鋼拔除后所留空隙難以填實(shí),對(duì)周邊環(huán)境存在工后變形隱患。經(jīng)綜合考慮,最終支護(hù)方案采用灌注樁與SMW工法樁組合支護(hù)型式,靠近小區(qū)側(cè)為灌注樁,以便較好地控制變形,保護(hù)臨近住宅樓及道路等。

        支撐選用便于施工且造價(jià)較低的對(duì)稱+桁架支撐,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);基坑范圍內(nèi),淺部不良土層為雜填土及粉土,總厚度達(dá)8.5m左右,雙軸攪拌樁及φ650三軸攪拌樁實(shí)現(xiàn)良好隔水效果難度較大,因此采用φ850三軸攪拌樁封閉止水,并隔斷透水層;基坑降水采用坑內(nèi)大口井結(jié)合明溝排水降水,開(kāi)挖前提前將坑內(nèi)水位降至坑底以下1.0m?;又ёo(hù)及止水平面布置見(jiàn)圖3。

        圖3 基坑支護(hù)平面布置圖

        3.3 基坑支護(hù)計(jì)算及應(yīng)用

        基坑北、東兩側(cè)6層淺基礎(chǔ)住宅按110kPa考慮,埋深1.5m,圍墻15kPa,埋深1.0m,小區(qū)道路荷載15kPa,灌注樁支護(hù),φ700@900,嵌固深度 7.2m;南、西兩側(cè)施工荷載20kPa考慮,SMW工法樁支護(hù),φ850@1200三軸攪拌樁內(nèi)插500×300×11×18H型鋼,插一跳一,嵌固深度6.2m。雜填土計(jì)算參數(shù)按照經(jīng)驗(yàn)取值,粘聚力c=5kPa,內(nèi)摩擦角φ=15°,水土分算,其余土層c、φ值參照天津市規(guī)范要求選用,地下水位埋深1.5m?;踊靥詈蟛鸪危虼瞬豢紤]拆撐工況,計(jì)算結(jié)果如表2所示,均滿足規(guī)范要求且滿足該基坑周邊環(huán)境要求。

        基坑支護(hù)計(jì)算結(jié)果 表2

        目前該基坑已完成回填,施工過(guò)程中未發(fā)生較大變形及滲漏等險(xiǎn)情,也未發(fā)生周邊居民投訴等社會(huì)事件,按計(jì)劃工期順利完成,支護(hù)效果良好。

        4 結(jié)語(yǔ)

        基坑支護(hù)方案的確定需要綜合考慮多方面因素,不僅要考慮安全問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題,有時(shí)還要考慮社會(huì)問(wèn)題。本基坑綜合考慮以上因素,在基坑安全第一的前提下,針對(duì)基坑面臨的特殊情況(臨近老舊小區(qū)),結(jié)合地質(zhì)條件、施工場(chǎng)地要求等,對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案做出了合理的選擇,并取得了良好的效果。

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