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1.1基坑的特點和難點通過前面工程概況、周邊環境和地質條件的分析,本基坑工程存在以下特點和設計難點[2-7]:(1)基坑開挖深且大:主塔基坑開挖深度達33.8m,裙樓基坑深度達30.8m,基坑長約170m,寬約120m,周長約550m,33.8m的開挖深度屬于超深基坑。(2)基坑開挖面積及土方量均較大:開挖面積大約18000m2,開挖土方約55萬m3,基坑處于鬧市區,且工期緊,設計時要考慮施工和出入方便。(3)含有軟土層和透水層:場地內有軟土層:人工填土,粉質黏土層,中粗砂、粉細砂和粗礫砂強透水層。(4)周邊環境復雜:基坑四周有多棟在用的高檔商場、住宅及辦公樓,基坑開挖要考慮對建筑物的影響,建筑物邊線距離基坑邊大部分在20m左右,且要考慮基坑施工期間不能對居民區和商鋪營業產生影響。(5)附近有市政管線和地鐵1號線:最近的電纜管線距離基坑邊只有3.8m,北側還有正在運營的地鐵1號線,地鐵口及風亭緊鄰基坑邊,最近處僅3.0m,東側有擬建的高鐵線,距基坑邊24.3m。(6)周邊環境對基坑變形要求嚴格:本基坑工程的安全等級為一級,按新規范基坑水平位移控制在60mm(<0.25%H,H為基坑深度)即可以,但由于臨近有地鐵,地鐵運營要求地鐵相關構筑物位移不超過20mm,軌道豎向變形不大于4mm,對基坑開挖深度達33.8m,且存在透水層的情況下,這個位移控制對支 護設計提出了很高的要求,支護難度相當大。(7)超深超大樁基施工:基礎采用人工挖孔樁,主塔的樁徑達到8.0m(開孔9.5m),其他基礎樁直徑為5.7m(開孔6.8m),樁徑超大,國內外罕見,巨型樁的開挖成孔難度大,深度最大為30m,因此,基坑支護設計時要充分考慮基礎施工,不僅支護體系和支撐立柱要避開基礎樁大直徑挖孔樁,且要考慮土方開挖及出土的需要。
1.2基坑支護方案選型分析及選取思路基坑設計方案選取需要考慮的因素有:基坑平面形狀及尺寸,基坑安全等級及開挖深度,巖土體的性狀及地下水條件情況,基坑周邊對變形的要求,主體地下結構和基礎形式,施工方案的可行性,施工工期和經濟指標等。(1)錨索與內支撐的比較由于本基坑開挖深度較大,且周邊具有市政管線、地鐵和建(構)筑物等,錨索的長度會在基坑受到限制,與錨索方案相比,內支撐方式較好。(2)地下連續墻與排樁比較分析根據等效剛度原理排樁換算的連續墻厚度見表3,根據深圳地區排樁和連續墻施工技術、材料價格情況,一般地下連續墻的造價約為排樁造價的1.5~2.0倍。排樁在深圳地區基坑中應用較多,主要有旋挖樁和鉆孔咬合樁,相比其他樁型,排樁的施工工藝成熟,施工設備多,綜上所述選擇排樁+內支撐支護結構。(3)樁型和支撐型式選擇一般基坑支護現在常用挖孔樁、泥漿護壁鉆孔樁、旋挖樁與咬合樁等,本基坑開挖達33m,加上支護樁的嵌固深度,支護樁長在40m左右,且存在砂層,因此不宜采用人工挖孔樁;另外在市區施工,泥漿護壁鉆孔樁灌注樁對環境有一定影響;相比來說,旋挖樁較適合本項目,其成樁速度快;咬合樁入巖困難,不宜采用,經過綜合比選,最后采用旋挖樁支護。基坑支撐體可選擇縱橫網格狀支撐或環形支撐,由于該工程塔樓中心為“鋼骨–勁性混凝土”核心筒,主塔樓外框采用8根巨型鋼骨混凝土柱、7道巨型斜撐和7道環帶桁架構成,見施工照片圖4,因此考慮其施工限制,支撐采用采用鋼筋混凝土雙環支撐結構,其中南側采用單環支撐,北側單環直徑較大,采用了環中套環的內支撐,圓環與支護樁之間采用4道鋼筋混凝土撐。綜合考慮各種因素,最終基坑支護方案為:鉆(沖)孔混凝土灌注樁+內支撐(圓環)+四周封閉式止水帷幕的支護方案。
1.3基坑具體支護設計方案選擇基坑支護方案要綜合考慮地質條件、地下水、上部結構、場地平面布置、基坑周圍環境及經濟性等因素。基坑最終支護方案采用:鉆(沖)孔混凝土灌注樁+4道內支撐+高壓旋噴樁和袖閥管注漿結合的方案,基坑平面圖見圖5。支護樁采用混凝土鉆(沖)孔灌注樁,樁徑有1600mm和1400mm兩種,北側(靠近地鐵)支護樁采用1600@1800,其他支護區域1400@1600(見圖6~8)。混凝土強度等級為C30,設置4道鋼筋混凝土內支撐,并設置了兩道大圓環鋼筋混凝土支撐,其中支撐與地下室底板錯開,主體結構核心筒布置在圓環撐內,這樣核心筒施工不受支護的影響,其中主塔位置的大圓環支撐采用雙圓環形式,外環內徑為92.5m,內圓環內徑62.5m,裙樓區域采用單圓環布置,圓環內徑為60.0m,具體內支撐構件尺寸和截面見表4。立柱采用鋼管混凝土,立柱設置均避開了基礎及主體結構的柱,鋼管立柱有900mm、800mm和700mm3種規格,壁厚20mm,C30混凝土填充鋼管,鉆(沖)孔混凝土灌注樁為立柱基礎。
1.4基坑止水設計方案前面分析可知,場地內含透水層(中粗砂、粉細砂及粗礫砂層),且最支護結構的變形控制要求比較嚴格[12],因此,采用什么方案止水對該基坑非常重要,是確保基坑周邊地鐵和建筑物安全的關鍵環節,結合支護方案和地質條件,最后采用三重止水措施:高壓旋(擺)噴樁+袖閥管注漿+掛網噴射混凝土,具體止水設計方案見圖9。止水帷幕施工完成后進行了圍井抽水試驗,結果表明:雙重止水效果良好,止水帷幕擴散體的滲透系數達到10-6cm/s。
1.5基坑監測方案設計由于基坑周邊環境復雜,基坑設計中對基坑監測布置了比較全面的基坑支護監測體系,主要監測內容有:支護樁深部水平位移(測斜管)、支護樁頂水平位移和沉降觀測、混凝土圓環及支撐布應力應變、地下水位、地面沉降、孔隙水壓力、基坑內外土壓力及支護樁內力,測點平面布置見圖10。
2基坑土方施工方案
本基坑開挖量達到55萬m3,出土方案和施工方法是工程能否按期完成和控制基坑施工對周圍建筑物影響的重要環節之一,基坑設計時為了出土方便和塔樓基礎施工的限制,分別在北側和南側采用了環撐,北側塔樓的內圓環內徑為62.5m,南側裙樓區域圓環內徑為60.0m內徑。為了加快出土速度,在南側環形支撐內布置了出土棧橋,棧橋寬7m,棧橋內側有1m寬的應急人行道,車道表面設置了20mm厚的防滑凹槽,兩側有1.2m的防護欄。棧橋采用鋼管立柱及槽鋼連梁連接,且與基坑內支撐和環撐是分開的,坡道頂部澆筑350mm厚的鋼筋混凝土板,現場施工后的現場情況見圖11。基坑土方主要通過棧橋運輸出去。
3基坑監測結果分析
圖12是4個測斜管實測的支護樁水平位移(QS1和QS2布置在北側,QS3和QS5布置在東側),支護樁的最大水平位移在20位置附近,QS1的最大值為25.13mm,QS2的最大值為24.23mm,QS3的最大值為20.34mm,QS5的最大值為18.49mm。圖13是利用理正深基坑軟件計算的QS1測斜管對應的支護斷面,計算出的最大位移為31.40mm,實測值小于計算值,基坑監測結果沒有達到設計提出的預警值,基坑仍處于安全狀態。目前該項目的地下室部分已施工完,現場情況見圖14。
4結論
1.1地質水文
基坑降水位就是要判斷地下水位的標高情況。在軟土基地,由于軟土的天然含水量,會導致周圍地下水的升高,如果不能在施工進行之前采取有效的地下水控制,有可能會出現涌水、涌砂等情況,影響到基坑周邊環境,更甚者還可能會因為土體失穩而引發工程事故。
1.2地下管線
地下管線是城市賴以生存的重要通道,如果沒能事前探查清楚管線的位置,很容易在施工過程中造成毀壞管線的事故。
1.3周邊建筑道路
道路周邊設施安全作為基坑周邊施工安全控制的重點,必須要進行細致觀測,防止因基坑開挖引起基坑周圍道路或者建筑物的變形和破壞。
1.4施工方案
施工方案作為安全控制的源頭,關系著基坑施工的成敗,因此需在項目施工前對施工工程進行勘察,保證勘察資料的準確性和完整性,并有針對性地編制專項方案,保證工程的安全。
1.5基坑支護
基坑支護是深基坑施工的關鍵,對基坑支護進行監理也是保障整個深基坑安全的環節。我國當前的開挖工程大多統一采用止水效果好、環境干擾少、墻體剛度高的支護。雖然此類支護有不少的優點,但是其過于垂直的鋼筋籠制作在下放不正確時容易引起鋼筋籠卡槽,對維護效果產生干擾。因此針對不同的施工項目需選擇不同的支護進行保護。
2建筑深基坑工程中施工監理操作要點
2.1加強施工前期的監理要點
1)注重選擇基坑工程監管人員。由于深基坑工程是一項技術含量高、風險大的系統工程。因此也就決定了基坑工程監理人員除了要熟悉和掌握有關國家、行業和地方的相關標準和設計文件外,還必須具備一定的專業知識、組織協調能力以及工程實踐經驗,這樣才能有效處理施工中出現的各種問題,保證監理工作的順利進行。
2)制定詳細的基坑工程監理細則。監管單位應該對每項實施監管的工程,從工作的流程、控制要點、具體方法等進行詳細的監理細則編制,并用于項目施工過程中的指導,確保各項工作都處于受控狀態,保證工程的順利實施。
3)對基坑工程施工方案進行審查。在施工之前,監理工程師應該對施工項目的難點進行針對性、正確性的審查。例如,土方開挖的設計是否合理;是否有確保施工安全的應急方案;各部門人員是否能滿足本工程需要等。
4)嚴格把控工程施工的條件。在工程開工前,監理人員必須要對施工設備、施工方法(施工方案和工藝)、施工材料、施工人員等影響因素進行全面的控制,并重點對工程所需的原材料、半成品的質量進行檢查和控制。
2.2施工過程中的監理操作重點
1)鉆孔灌注支護樁的施工監理:支護樁在整個施工過程中要承受來自水平方向的壓力,保護著施工的開展。因此要從樁長、樁徑、混凝土強度等方面進行綜合考慮。
2)錨桿施工質量的監理:對于錨桿施工的監理,一般主要從錨孔、錨桿安裝、灌漿、鎖定四個部分進行監理。首先看錨出的孔是否符合設計要求;其次是檢查孔深和直徑是否滿足設計需要;再次是注漿導管是否能承受注漿壓力;最后要檢查注漿質量是否達到要求,如果達不到要求應采取二次注漿法進行補充,保證質量。而當錨固體達到一定強度后要進行張拉試驗、檢測其強度(質量)。
3)降水井施工質量的監理。降水井施工質量的好壞對基坑工程的安全有著決定作用,因此要對降水井的井徑、井深、水泵的質量等進行檢查,同時也要注意做好水泵電纜、過濾尼龍網等工作的保護措施,只有確保各方面都滿足設計要求才能投入使用。
4)基坑土方開挖過程的監理。在進行土方開挖時,必須做好從旁監理工作,加強基坑監理,保證施工方按照施工方案進行合理挖掘;嚴格按照“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴謹超挖”的土方開挖原則;在挖至立柱樁、工程樁時,在樁體周圍均勻、對稱開挖,確保工程樁、立柱樁不被擠壓偏位;土方開挖期間必須嚴格按照要求留設挖土坡度;經常測量和校核坑基邊坡度,避免欠挖或者超挖情況的出現;挖土期間嚴禁重型車輛、機械在基坑邊緣行走,保證基坑邊的安全。一旦基坑周邊環境發生變化或者基坑本身出現變形的情況,應該立即停止土方開挖,并及時通報檢測情況,增加檢測頻率,啟動應急方案,以確保基坑的安全。
2.3施工完成后的操作要點
1)重視施工檢測和驗收工作。事后驗收是質量控制中最后的補救措施。因此檢測單位必須確定具體的檢測內容,對完成的檢驗批、分項工程等進行檢查評定驗收,并收集和整理好監理過程中形成的文件資料、跟蹤落實驗收過程中提出的需要整改的問題,保證工程的質量。
2)重視事故的處理工作。對于已經發生的事故,監理工程師必須充分配合處理,及時提出實質性的處理方案,吸取教訓,杜絕此類工程事故的發生。
3)加強對拆除工作的監理。監理人員必須做好拆撐的監測工作。嚴格限制拆除工作的過早開展,保證拆撐工作按部就班進行。當檢測發現異常時,應立即暫停或減緩拆撐速度,并研究解決對策。
3建議
基坑施工是個隱蔽的工程,因此除了在施工過程中對操作要點進行全方位的監理外,還必須從施工的外部環境入手進行控制。例如,依靠市場的力量,加強監理市場的執法監察,規范和治理監理市場;落實監理工作的崗位責任制,解決監理工程師空掛名的問題;適當提高監理價格,保證監理服務的優質優價;不斷提高基坑工程從業人員的業務水平和工作能力,使之成為一專多能的復合型人才;實行基坑工程專項監理制,保證監理的針對性和科學性等。
4結語
【關鍵字】土釘支護技術,深基坑,應用研究
一、前言
現今國內的高層建筑中土釘支護技術應用的很廣泛,也是高層建筑的施工重點。很多的建筑工程由于土釘支護技術的失誤,結果造成了巨大的經濟損失,同時也是建筑工程的工期延誤。所以,在建筑工程中,我們應當確保深基坑的安全性和質量,這就需要我們采用土釘支護技術進行深基坑的施工。土釘支護技術的造價較低,施工方法簡便,同時工期較短。本文主要通過對土釘支護技術在深基坑中的設計、施工以及檢測和在雨季中的處理對策等內容進行分析,從而保證建筑工程的質量和安全。
二、工程概況
筆者所在公司負責某市的一座綜合樓,該樓的建筑面積是9.5萬平方米。全部采用鋼筋混凝土框架結構,該樓有22層,并且有地下室,基坑開挖的深度為9米。通過地質勘查報告可以知道,影響場地基坑支護影響的巖層包括填土層、粉土、黏土、粉砂等。粘土沒有鉆穿,現場測驗有兩層地下水,第一層地下水的深度是2到12米,第二層地下水的深度為14米。深基坑東臨城市主干道,西側是住宅區,北側是一賓館。
三、基坑支護設計方案
通過現場的地質勘查情況,同時還考慮到工程的安全、經濟以及周邊情況等因素,對于該工程,我們可以采用土釘支護技術和護壁樁兩種施工方案。同時通過地質勘查報告,可知,該場地地下水位較高,因此實際開挖地下3米左右就可以見到地下水。。
1.基坑降水
為了使地下室能夠干燥作業,我們使用12口徑的管井進行抽水,將降水井安置在距離開挖線1米處,考慮到可能將地下水降到基底一下1米處,因此要在基坑周圍布置82口管井,每口管井的距離為八米,在基坑內部布置滲井。降水井的深度為13米左右,將管底封死,同時在管外填上濾料。
2.土釘支護
由于地下結構施工對空間的要求,因此基坑側壁和地下結構外墻之間的水槽為0.8米,同時土釘墻的高度應該為12米,土釘墻的坡度大約為1:0.2,同時還布置8排土釘。使用20HRB335型號的鋼筋,保持水平間距在1.5米。土釘的長度為5米到九米,孔徑是110毫米,排拒是1.5米。同時在第二排要采用預應力錨桿,長度為15米。
四、土釘支護施工技術
1.土釘支護工藝原理
土釘支護技術就是在依次開挖基坑土方而形成的坑壁中,通過采用機械進行鉆孔,從而將土釘放到孔內,然后向孔內注入混凝土,然后在掛上鋼筋網,最后噴射混凝土面層結構,這樣就使其形成共同支撐的結構體系,經過這樣的施工,一直到擋墻支護完全。
2.工藝流程
首先是基坑降水施工,接著是土方開挖至土釘標高下50cm,然后是土釘成孔,接著是桿體支放,接著注漿,接著坡面修正,接著鋪設鋼筋網,然后噴射混凝土,然后重復工序至基坑底,最后基底排水溝。
3.基底施工
對于土釘墻的施工,必須要根據開挖來進行,對于基坑的邊坡一般應該按照分層分段開挖的原則進行開挖,采用中心島的開挖方法,也就是說,首先將基坑沿線挖出10米左右寬度的護坡作業平面。將土方開挖到土釘標高一下0.5米處,同時采用機械成空方式,孔徑大約為110ram,同時還要控制好空的深度、孔徑以及傾角。在成孔以后,要迅速的向孔內插放鋼筋,同時進行注漿。土釘桿體的水灰比為0.5,用普通硅酸鹽水泥漿進行注漿。在第一次注漿完成后兩個小時內,進行第二次注漿,同時要將孔口進行封堵。對于噴射砼施工,我們分段進行在統一分段內,噴射的順序為自下而上。
五、施工監測
1.地下水位監測
從6月21日項目開工到7月17日,對降水井施工完畢并進行連續的抽水后,必須要保持水位在十米左右,可以達到施工的標準。
2.基坑位移監測
在進行土方開挖之前,要對基坑坡頂的水平位移以及沉降位移進行測定,得到原始值。水平位移很沉降位移的監測點沿著基坑坡頂的變現布置,距離為三十米。在進行土方開挖時,要每天檢測一次。將沉降監測點布置在深基坑開挖可能影響范圍內的市政道路上。對于水平位移,我們采用視準線法,就是說在需要進行位移監測的基坑槽壁上布置一條視準線,并且在改線兩端深基坑可能影響的范圍內設置兩點A、B,將他們作為監測的主站點和后視點。接著就沿著改線在槽壁上設置幾個觀測點,就可以直接在讀數尺上讀出位移。
六、雨季中出現的危機情況和處理措施分析
7到8月間,該地區就進入了雨季,雨季給深基坑施工帶來了很多的不便和影響,同時伴隨著暴雨的來臨,邊坡支護的安全就面臨很大的挑戰。
1.危機情況的出現
在基坑的邊坡錨釘和面層噴射混凝土施工完以后,在坑壁的局部就出現了一些出水點,同時在基坑西側的邊坡坑壁上,出水點有不斷加大并進而形成涌水或者是涌砂的現象。同時在西側的土體局部的變形變大,有些觀測點點的水平位移達到75ram,沉降位移達到90mm。在基坑的北側和東側的情況要好一些。通過我們的觀測數據分析可知,土方開挖到預先設計的深度,基坑邊坡的水平位移相對比較穩定。
2.處理措施
對于坑壁局部滲水,在基槽四壁增加灌水孔,孔深0.6m,高度距槽底0.8m,間距2m。在護壁中插入周邊帶孔眼的包網塑科排水管,把局部滲水通過暗埋在土釘坡內的塑料排水管引入基坑周圍排水溝及集水坑中。利用水泵及時抽排,加快邊坡粉土層排水固結。
基坑東(3—1)軸到(3—7)軸采取分級支護.首先把高2.5m.寬4.0m的土卸除。在-7.0m位置增加一排預應力錨桿,高度16m。
按上述措施進行施工和危機加固處理后,對整個基坑及鄰近建筑物的位移進行了跟蹤監測。各觀測點均處于穩定狀態。同時對基坑開挖后,地面裂縫的開展情況進行了跟蹤監測,各觀測點的裂縫均處于穩定狀態。
3.情況分析
通過現場的勘查,基坑西、北兩側場地條件較好,全部進行了硬化處理.通過對承平位移監測數據分析,開挖到設計深度,基坑坡頂水平位移在10mm以內,變形穩定。說明水源遠近是影響基坑穩定的主要因素,地表水滲入土體造成坡體土層的力學性能指標嚴重下降和坡體水壓力增加。
七.結束語
土釘支護技術在深基坑施工中的應用十分廣泛,對于深基坑施工具有重要的意義。
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關鍵詞:重力壩,灌注樁,深基坑,圍護結構
引言
近年來,基坑工程在我國發展很快,但事故較多,深基坑工程是一個古具有劃時代特點的綜合性的巖土工程課題,因為它既涉及到土力學典型問題和變形問題,又涉及到土體與支護結構的相互作用問題。基坑圍護工程的設計與施工,既要保證整個支護結構在施工過程中的安要控制結構和周圍土體的變形,以保證周圍環境(相鄰建筑物和地下公施等)的安全。如何確保基坑圍護工程的安全可靠、經濟合理、實用是當前現代化城市建設中一個非常重要和迫切的問題。本工程為上海東方體育中心為事例,介紹無支撐體系圍護在深基坑施工中的應用。
1工程概況本工程為上海東方體育中心,將作為上海2011年第十四界世界游泳錦標賽主要比賽場館。項目位于浦東新區楊思地區,場地以北為川楊河、西側為黃浦江、東側為濟陽路、南側遠處為在建中環線,同時場地南側與地鐵11號線區間、11號線、8號線及6號線等三線交匯主題公園站較近,與11號線區間距離約為50米。本工程占地面積約為48萬平方米。
游泳館場地內有原水管及信息電纜穿越,后原水管進行搬移至施工場地外圍,滿足施工要求。信息電纜經過開槽排挖,并未發現其位置,將成為施工前需解決問題之一。場地內無其他管線或建筑存在,施工場地情況較好。
本工程游泳館和室外跳水池均為地下一層(局部夾層)、地上三層的混凝土結構,結構外圍有獨立柱支撐上部鋼結構柱和屋蓋體系。
目前基坑開挖深度較大的情況下,比較依賴于使用支撐體系。支撐體系的使用對基坑的安全帶來更可靠的保證,但也因為支撐體系的使用,對施工操作和工期控制提出更高的要求。如何在確保基坑安全的前提下,加快施工進度已成為亟待解決問題之一。無支撐體系圍護在施工過程中,基坑圍護變形量將較大,對周邊管線和建筑的保護也將有必然的影響。
本論文以上海東方體育中心為工程背景,對無支撐體系圍護在深基坑施工中的應用進行研究。
2 設計方案的優化與施工方案的選擇
2.1工程特點
(1)工程量大
游泳館主體基坑東、西及北側區域周邊場地較大,土方量達50萬方。基坑周圍周邊建筑、管線等影響較少。
(2)工期緊
整個工程工期為18個月,地下室圍護結構與地下室結構的施工期僅7個月。由于基坑跨度大,如采用一般含支撐的圍護形式,需增加大量混凝土支撐及立柱樁,不僅拆撐、換撐等耗時較長,而且工程進度難以保證、經濟效果亦不理想。
(2)工種交叉
本工程抗拔樁與抗壓樁數量龐大.,場地內地下障礙物較多。由于樁基施工中還須考慮沉樁速度與擠土效應間的矛盾等,因此圍護、樁基和挖土等工程施工需穿行。論文大全。本工程以上主要為鋼結構,以下為鋼混結構,在地下室施工階段,土建與鋼骨柱吊裝須進行交叉施工。這些因素均會影響施工進度。
2.2 圍護設置原則
在上海軟土地區,對于開挖深度在9m左右的基坑,一般情況下可采用樁列式圍護結構,內設水平支撐;如果基坑面積較大,在同樣的圍護條件下,也可采用中心島法挖土,設置斜拋撐;另外,如果條件允許,還可以采用放坡形式結合重力壩進行圍護。
結合本工程場地條件及基坑規模等具體情況,提出了以下三個基坑圍護方案進行比選:
(1)鉆孔灌注樁+止水帷幕+內支撐(兩道砼平撐);(2)鉆孔灌注樁+止水帷幕+兩道鋼拋撐;(3)一級放坡+深層攪拌樁重力壩體系。考慮本工程面積大、造價控制嚴、工期緊、工藝搭接要求高的特點,在周邊環境較為寬松的條件下,遵循“安全、合理、快速、經濟、可行”的指導原則,對三種支護方案. 見下表進行了比選,最后選用一級放坡和深層攪拌樁重力壩體系的圍護方案。
表1支護方案比選
圍護方案 安全、可行性 工期 對主體結構的影響 優缺點 一級放坡+ 深層攪拌樁 重力壩 可行 能滿足要求 可行 無影響 基坑穩定性滿足,且滿足下部及上部結構流水施工進度,經濟性較優,對設計及施工控制要求高 鉆孔灌注樁+止水帷幕+兩道鋼拋撐 可行、安全性較好 超過合同工期2月左右、不可行 有一定的影響 止水效果好,圍護變形小,工期無法滿足建設要求,經濟性一般
鉆孔灌注樁+止水帷幕+內支撐(兩道砼平撐)
【關鍵詞】深基坑;挖掘;控制技術;測試
一、工程實例概況
本工程為某企業商務樓,共16層,總高度為55m。建筑以樁基承臺為基礎,地下室一層,以框架-剪力墻為上層主體結構。工程樁的有效樁長為67m,為φ900,φ800,φ700的鉆孔灌注樁。本工程相對標高為0.200m,基層開挖面計算表高依次為-5.950、-6.650、-8.000m(電梯井),計算開挖深度分別為6.15、6.85、8.20m(電梯井)。本工程屬于二級基坑工程。
本工程建筑靠近河道,為南北向,建筑用地面積為46.8×25.8m2,工程施工地質條件:砂質粉土,較為濕潤,密度適中,夾雜有部分粉砂與粘質粉土,具有較快的搖震反應和較差的韌性;雜填土以粉性土為主,密度較小,略濕,其中碎石與建筑垃圾含量約為20%,其粒徑一般在200mm以內,層頂標高為6.51~6.64m,層厚為1.40~2.60m;施工區域地下水上層為空隙潛水,受大氣降水影響較大,因而有較大的動態變化,其地下水位在勘測期間為1.00~1.40m,年變化幅度為0.5~0.9m。
結合以上工程數據可得,本工程基坑特點為:基坑施工深度層多為砂質粉土和雜填土,滲透性相對比較大,地下水由于臨近河道往往得到較大補給量;與基坑挖掘深度相比,電梯井的開挖深度更大;基坑兩側距宿舍樓較近,其承臺與樁基有較大的高差,應謹慎處理,以防對宿舍樓樓體造成安全問題。
二、基坑開挖技術措施
(一)基坑圍護
采用土釘墻對基坑南北側中段部分進行圍護,使用長8000mm或6000mm、φ48mm×3.0mm的鋼管作為土釘,以鋼管長度方向間距600mm為軸旋轉90°,并在鋼管端頭1.0m處設置一對φ8mm的圓孔至鋼管前部。
澆筑第1層C20混凝土,厚度30~50mm,然后以20°或者15°傾角將土釘打入,土釘應呈梅花狀,間距為1400mm,采用M10水泥砂漿作為土釘注漿,沿坡面懸掛φ6.5@200×500的鋼筋網并固定。澆筑第2層混凝土層,厚度為100mm。
基坑的東西側應以“[”型進行布置,圍護措施為使用φ600mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加支撐,灌注樁體的混凝土材質等級為C25,在樁面懸掛固定φ6.5@200×200的鋼筋網并噴射C20混凝土,厚度為100mm,鋼筋網鍥入冠梁深度為150mm,使用膨脹螺栓對樁面鋼筋網進行固定,在土釘墻與圍護樁相接處,混凝土面層與鋼筋網都應連續。以現澆筑的C30材質等級的鋼筋混凝土結構為角支撐和冠梁主體。采用此圍護措施,對土移有了較好的控制,對相鄰建筑影響基本可以忽略,保證了其他樓體的安全。
(二)基坑降水
基坑施工能否順利開展并成功,基坑降水是關鍵因素。本工程基坑場地具有地下水位高、含量大、滲透性好、補給豐富、較大降水面積、較深的局部降水等特點。結合本工程實際情況,采用輕型井點與自滲管井相結合的基坑降水措施,為實現截除坑外上層地下水補給的效果,應將兩級輕型井點設置在基坑周圍,同時基于電梯井基坑深度較大,應相應設置第三極輕型井點。以本區域工程經驗為依據,自滲管井的布置可在各承臺之間靈活安排,間距控制在12m左右為宜。
輕型井點按照設計要求,應采用φ48mm、長度為6000mm的濾管和長度為1200mm的鋼管,以1000mm為間距進行設置,分別在標高為-0.8m、-3.08m處設置第一、二級輕型井點,同時將第三極輕型井點設置在電梯井基坑中坑位置-5.65m處;自滲管井應依據設計要求,采用φ400mm塑料管,將φ10mm@50mm×50mm圓孔沿管長方向設置,用60目的尼龍網3層和7目鍍鋅鐵絲網1層進行外包。管井成孔φ800mm,孔底標高分別為-11.50,m和13.50m,用潛水泵在管井內進行作業。
(三)基坑監測
考慮到各種復雜因素,如地下土體的荷載條件、性質、施工環境等,即是以室內土工試驗參數和地質勘察資料為依據來進行設計與施工方案的確定,在實際的施工過程中仍會出現諸多不可控因素,特別是在一些有著嚴格環境要求的項目,或者施工非常復雜的大型工程中,應加強對施工過程中各要素的檢測,例如環境變化、土體性狀變化、對附近建筑和地下設施的影響等等,這些都是工程建設中不可或缺的一環。在本文中,對地下水位監測、支撐軸力的監測、基坑附近建筑物的沉降度監測、深層側向的土移監測等為本基坑工程的主要監測內容。筆者將在下文選擇性地進行分析與探討。
三、基坑測試布置與方法
(一)支撐軸力的測試
1、原理 通過導線,鋼筋應力可以被鋼筋應力儀測得,進而展開對鋼筋應變的計算,以混凝土與鋼筋共同作用原理為依據,混凝土內力和鋼筋混凝土支撐內力可根據混凝土模量求得。通過導線,鋼支撐的軸向應力可被軸力計直接測得。
2、測點選擇 采用鋼支撐中埋設的軸力計和混凝土支撐中埋設的鋼筋應力計進行內力測試。在圍護結構中,應在其最不利受力的位置進行軸力計和鋼筋應力計的設置,并均勻分布。以設計方交予的軸力分布和結構位移圖為依據進行測點埋設,共有2處。具體分布如下圖1所示。
圖1 監測平面布置示意圖
3、鋼筋應力計的安裝 鋼筋應力計的量程選擇應以測點應力的計算值為依據,在安裝前,在拉、壓受力狀態下進行鋼筋應力計的標定。在被測主筋上進行鋼筋應力計的焊接作業時,應保證在不受力狀態下進行鋼筋應力計的安裝,尤其應避免鋼筋應力計受力變彎。應將相鄰鋼筋與應力計導線逐段捆扎在一起,并引入地表測試匣中。在支護結構混凝土澆筑完成后,應對鋼筋應力計的電路絕緣性和電阻值進行檢測,做好保護與應對措施。
(二)地下水位測試
1、測試原理 采用水位計進行地下水位的測量,在水位管中放入水位計,水位計將在其金屬探頭與水面相接觸時發出蜂鳴聲,地下水位位置可由探頭下沉距離測得,對基坑止水帷幕的實際效果進行檢測,控制附近房屋和地下管線因基坑施工而發生沉降是觀測地下水位下降的目的所在。
2、測點選擇 地下水位管分布平面示意如上圖1所示,應在地下10m處進行水位管埋置,所置測點共計7個。埋設完水位管后待鉆孔淤實以后,進行地下水位高程的測讀。
3、監測頻率 基坑挖掘過程中,在正常情況下監測頻率為2d監測一次;若出現工程險情,則應跟蹤監測。
結語:
通過對水位變化、測斜管水平位移變化和鋼筋的應力曲線分析可得:鋼筋應力計與地下水位均處于安全范圍,基坑土體水平位移在允許范圍內,在本工程作業中未出現異常情況,挖掘工作開展較為順利。
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