某软土地区两层地下室基坑工程支护设计实例

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  摘要: 通过对某软土深基坑方案的设计和施工介绍,阐述了角撑结合对撑支护结构形式在实际工程中的应用。同时结合监测结果和设计体会,得出了一些对类似工程有一定参考意义的结论,供同类工程借鉴。
  关键词:基坑; 内支撑; 止水帷幕
  
  中图分类号:TV551.4文献标识码: A 文章编号:
  一、工程概况
  雷迪森·嘉恒广场,位于东部新城核心,中山东路延伸段以南,杨木碶河滨河绿化带以西,南邻规划道路,东靠河道绿化带,总用地面积约30319 m2,总建筑面积189530m2,其中地下室为2层,地下室建筑面积53130m2,设二层地下室,平面上呈长方形,东西长约225m,南北宽约104m。
  本工程地下室基坑开挖面积27000m2,支护结构延长米约710m;±0.000标高相当于黄海高程4.000m,基坑周边自然地坪绝对标高为2.600m,基坑周圈开挖深度为9.0~10.8m。
  本基坑周边环境情况简述如下:
  东侧:地下室侧壁距离河道约为10m,河对岸为正在施工地下室的建委大楼。
  南侧:为空地,局部东南角堆土较高。
  西侧:为老房子,房子外侧为杨木碶河,地下室侧壁距离河边58m。
  北侧:地下室侧壁距离中山路人行道边约7.0m。具体平面位置详见图1
  
  
  图1 基坑支护平面布置图
  二、基坑支护结构形式选取
  基坑支护结构形式的选取必须综合考虑地下室特点、周边环境和地质条件等因素,才能得到既安全可靠、经济合理,又施工方便的基坑支护方案。本工程有以下特点:
  地下室特点
  基坑开挖面积较大,基坑开挖面积为27000m2左右,支护结构总延长米约710m。
  基坑开挖深度较深,地下室基坑开挖深度较深,为9.0~10.8m。;属于I级基坑,γ=1.1。
  基坑形状为规则的矩形。
  工程桩为钻孔灌注桩。
  周边环境特点
  基坑北侧为中山东路,地下室侧壁距离中山东路人行道边约7.0m,中山东路为主要的施工出土通道,将来主要的施工车辆都在该侧行走,围护结构距离中山东路路最近仅约2m,且车流量大。人行道下2.5m处埋污水管,雨水管及燃气管道。围护结构需设置挡漏土帷幕,以保证基坑的顺利开挖。
  基坑东侧距离河道约为10m,将来在该侧设置一个出土口,北段作为主要的施工出土通道,南段作为主要的材料运输通道。
  基坑西侧为老房子,房子外侧为杨木碶河,开挖前老房子拆除。将来在该侧设置一个出土口,北段作为主要的施工出土通道,南段作为主要的材料运输通道。
  基坑南侧为空地,局部东南角堆土较高,基坑开挖前应清理堆土至自然地坪标高。将来基坑南侧作为主要的材料运输通道、材料堆场,制作场地。
  工程地质特点
  场地原主要为农村用地,大部为农地,局部分布有民房等,场地东侧有一河道及其分支、西有一河道穿越场地,目前场地内的绝大部分已回填平整。
  Za层:杂填土结构松散,表部约0.5m以回填的碎石层为主,往下为由碎砼块、碎砖、瓦等建筑垃圾及粘性土构成,局部夹有大块碎石,自上而下粘性土含量渐增,整体结构松散,土质不均匀。层厚0.7~4m左右。该层富水性和透水性相对较好,必须采取有效的止水措施。
  Zb层:浜填土由回填的粘性土、建筑和生活垃圾与浜底腐泥构成,局部混有大块石或砼桩头等;结构松散,土质不均匀,具臭味。层厚0.85~1.8m左右。
  2-③淤泥:含少许贝壳碎屑、粉粒(砂)等,高压缩性,干强度高,韧性高,无摇震反应,切面光滑。高压缩性,工程力学性质差,场地内均有分布。层厚8.3~11.5m,埋深6m左右,地下室基坑坑底位于该层土中。
  4-b粘土:灰色,软塑,细鳞片状,夹有少量腐植物质、螺壳碎屑等,局部为粉质粘土,干强度高,韧性高,无摇震反应,切面光滑。高压缩性,工程力学性质一般,场地内均有分布。层厚1.4~11.6m,顶面标高-20.45~ -22.90m。场地北部埋深较浅,南部埋深较深,这一层可以作为支护桩的嵌固端。
  支护结构选取
  根据上述本基坑的特点、实际施工条件及以往工程经验,经过多个方案的比较和决定选用以下支护体系:
  本基坑采用单排钻孔灌注桩结合双道钢筋混凝土水平内支撑支护结构形式:单排钻孔灌注桩,并设置两道钢筋砼角撑和对撑。该类型方案,为宁波地区经典围护形式。由于基坑深度较大,场地周边存在老河道,且北侧有较多的管线,本工程采用密排高压旋喷桩作为止水措施,同时也能起到防止漏土和坑底突涌的作用。坑中坑采用采用密排高压旋喷桩做二次围护处理。
  4.1、竖向支护体系
  一道围梁及支撑面降到自然地坪以下1.4m处,二道围梁及支撑面标高降到自然地坪以下5.3m处;这样做一方面改善了桩身内力分布,减少了桩身变形,同时也给挖土施工作业提供了足够的空间,详见图2支护结构剖面图。
  
  
  图2 支护结构剖面图
  4.2、平面支护体系
  本基坑的形状为规则的矩形,本设计经过对多个支撑布置体系的选择比较,决定采用角撑加对撑的支撑体系,该支撑体系安全可靠变形小,积累的设计和施工经验也比较丰富。
  设计荷载取值
  场地北侧为中山东路主要的交通道路取设计荷载15kPa均布荷载(半无限)+15kPa局部荷载。
  场地东侧与西侧的北段为主要的运土道路取设计荷载30kPa均布荷载(半无限)南段为主要的材料運输道路取设计荷载25kPa均布荷载。
  南侧为材料运输道路及材料堆场取设计荷载15kPa均布荷载(半无限)+10kPa局部荷载。
  三、环境评估
  由于本基坑地处宁波闹市区,周遍建筑物较为密集,管线众多,深基坑施工引起的周围地表土沉降和土体位移问题必须引起充分的重视。
  我们结合Peck的基坑开挖地表沉降估算方法,按正态分布函数拟合地表沉降曲线的方法,对基坑周围由于支护结构变位引起地表沉降进行了估算和分析。图3所示是和义路的变位示意图。
  
  
  图3 中山东路的变位示意图
  由上图可以看出:
  最大影响范围(距离基坑边)x0≈16 m;
  最大沉降盆底距离基坑边xm≈8.0 m;
  基坑面附近最大水平位移ym≈30mm;
  最大盆底沉降量δmax≈43mm。
  根据以往工程经验,实际的变形量将会达到计算值1.2~1.5倍左右,据此推断:
  1、基坑北侧中山西路会产生一定的开裂现象,加上重型施工车辆的高频率行走,会进一步加剧地面沉降,需随时加强对道路和管线的监测。
  为了确保周边环境的安全,我们在本基坑设计时主要采取了以下几方面措施:
  增加支撑刚度,加大第二道围梁的高度;
  合理布置支撑,尽可能方便挖土和地下室施工,缩短地下施工工期;
  要求土方开挖分区、分段、分槽、分层放坡进行;
  加强对基坑支护结构、周边环境的监测,做到信息化动态施工。
  e) 采用高压旋喷桩对基坑进行封闭。
  f) 设计时在满足强度条件下适当按变形进行控制。
  四、施工顺序
  挖一道围梁及支撑部位土体至围梁面标高→挖地槽至围梁及支撑底标高→设一道水平围梁及支撑→修基坑外侧土体至设计标高,设坑外坡面及地表砼面层,并设好地表排水明沟及集水井→分层放坡开挖土体至二道围梁及支撑面标高→挖地槽至二道围梁及支撑底标高→设二道水平围梁及支撑→分层放坡开挖土体至地下室底板底标高→人工边修土边设板底垫层,并设好坑底集中排水→挖地槽至承台及地梁底标高,并立即设好垫层及砖模→设好二次围护措施,挖坑中坑土体至设计标高,并立即设好垫层→设底板处支撑板带→做基础承台、地梁及底板→拆除二道支撑→地下主体结构施工至地下一层→设地下一层处支撑板带→拆除一道支撑→地下主体结构向上施工至地下室顶板。
  五、防渗漏措施
  基坑外侧地表设100厚C10防水砼面层,避免地表水大量流入基坑
  钻孔灌注桩外侧施工密排Φ700@500的高压旋喷桩。
  基坑挖土施工过程中,相邻桩间清理干净,先用块石或砖浆砌堵缝,再用1:2水泥砂浆抹面。
  暗浜部位需采取粘性土换填。
  六、应急措施
  根据现场测试数据及现场情况,若发现异常现象,可根据实际情况采取以下应急措施:
  在水平围梁上增设钢管对(角)撑或斜撑。
  在水平变位最大部位设型钢围檩,并设钢管角撑或斜撑。并设钢管角撑、对撑或斜撑及土锚杆。
  在支撑间设置钢筋砼板带。
  在基坑外侧卸土(载)、坑底设支撑板带及围檩。
  编织袋装碎石为确保基坑及其周围建(构)筑物的安全,须备有一定数量钢管、编织袋等应急用材料在坑内快速回填。
  若支护结构变形较大,挖至底板底标高后支护桩9m范围内立即设置300厚C20素砼垫层,并要求在2小时内完成。
  七、现场照片
  
  
  图4 基坑实景图
  八、结语
  目前本工程已顺利施工完毕,详见图3。现场监测的实际位移都达到了预先设定的要求。综合分析本工程的设计与施工过程,可得到如下一些结论:
  由于土体位移产生的时段主要在围护墙侧土体开挖一星期内产生,所以垫层、底板施工要及时跟进,方能减小围护结构的侧向位移,保证基坑的安全实施。
  2) 本工程以变形控制为设计条件,同时通过基坑监测数据来指导工程的施工,很好地做到了信息化施工。
  参考文献:
  1 龚晓南等. 基坑工程实例2[M], 中国建筑工业出版社 北京 2008.4
  2 龚晓南等. 深基坑工程设计施工手册[M], 中国建筑工业出版社 北京1998. 424
  3 JGJ 120-99, 建筑基坑支护技术规程S.
  4 DB33/T1008-2000, 建筑基坑工程技术规程S.
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