某深基坑边坡支护与降水方案设计探讨

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  【摘 要】以岩土工程勘察报告为基本资料,根据场地工程、水文地质条件,结合周围场地坏境提出了排桩+内支撑支护方式,局部地段采用双排桩支护形式,并提出了合理的降水方案。施工效果表明该基坑支护方案是可行的。
  【关键词】基坑支护;方案;降水设计
  A deep pit slope support and precipitation design of
  Li Teng1,Feng Yi-bing2,Hu Sheng-qiang1
  (1.Basic Engineering Co., Ltd. Hubei, Central South survey Wuhan Hubei 430081;
  2. 11th Geological Team of Henan Bureau of Geology and Mineral Resources Shangqiu Henan 476000)
  【Abstract】Geotechnical engineering investigation report basic information, site engineering, hydrogeological conditions, combined with the environment around the site + row of piles to support the support the way, the local sites using double pile retaining form, and made a reasonable precipitationprograms. Construction results showed that the foundation pit supporting scheme is feasible.
  【Key words】Foundation support;Programs;Precipitation design
  1. 工程概况
  本工程场地位于武汉市青山区建设三路和吉林街交汇处,北距吉林街约10m,东距公共通道约6m,南距规划道路边线最近处约10m,西距建设三路边线约10m。本工程由13栋高层住宅及2层商业组成。该工程周边设1层地下室,中间局部区域设2层地下室。场地设计±0.000标高为22.30m,场地自然地面标高在21.13~21.48m之间,其中地下2层底板基础梁垫层底标高为-10.10(相当于绝对标高12.20m); 中间2层地下室内局部电梯井垫层底标高为-11.85m(相当于绝对标高10.45m),其基坑设计开挖深度约为9.1m。根据基坑开挖深度、场地工程地质及水文地质条件及基坑周边环境条件,中间2层地下室基坑重要性等级为一级。根据该基坑工程地质情况及地下室具体情况,中间2层地下室基坑采用排桩+内支撑支护方式,局部地段采用双排桩支护。
  本基坑支护工程具有以下几个特点:
  (1)本基坑必须确保支护结构万无一失,确保支护结构能承受开挖后最大限度的主动区土体和周边一切动、静荷载所产生的土压力。
  (2)基坑侧壁、坑底存在淤泥质粉质粘土,流塑状态,对基坑整体稳定及抗隆起、抗滑移不利。
  (3)场地地下水主要是上层滞水及承压水,上层滞水含水量较少,水量及水位随季节变化较大,基坑开挖时应加强排水措施;承压水水位较高,基坑设计需考虑深井降水。
  2. 场地工程地质条件
  根据岩土工程勘察报告,场地内分布地层有:人工填积( Qml)层、第四系全新统冲积(Q4al )层与基坑开挖有关的地层结构特征见表1。
  表1 地层结构特征表
  地层编号岩土名称层厚(m)γ
  KN/m3CKPaφ(°)K岩土特征简述
  ①杂填土0.3~3.219.55132.2杂色、松散、湿,主要由建筑垃圾粘性土组成。
  ②粘土0.3~6.719.1258③淤泥质
  粉质粘土2.8~13.818.0135
  ④粉质粘土与粉土、粉砂互层2.1~12.918.51211
  ⑤1粉细砂0.8~19.019.6027
  ⑤2粉细砂15.0~38.619.9031
  相对
  隔水层2.518.0黄褐色、可塑,含有氧化铁斑点,向下状态逐渐变软。
  褐灰色、流塑,偶夹薄层粉土、粉砂,含少量腐植物。
  褐灰-青灰色、软塑-稍密、饱和,偶夹薄层粉土,含少量腐植物。
  青灰色、中密、饱和,夹薄层粉土及粉质粘土。
  青灰色、密实、饱和,偶夹薄层粉土及可塑粉质粘土,局部夹有中粗砂。
  本场地地下水有上层滞水和承压水两种类型,上层滞水赋存于新近杂填土之中,受大气降水的补给,水位埋深0.30~1.70m,相当于标高19.51~21.02m,水量小。承压水主要赋存于粉质粘土与粉土、粉砂互层、粉细砂层中,水量大,与长江有密切的水力联系,据青山区一级阶地上多年实测数据,洪水期承压水水位标高为19.00m左右,本次实测枯水期承压水位为15.64m,变幅为3~4m。
  3. 支护与治水设计方案
  3.1 本工程支护方案设计。
  中间2层地下室基坑开挖深度按9.1m深考虑,基坑重要性等级为一级,采用放坡+排桩+内支撑+被动区加固支护方式:
  基坑上部2.0m采用1:1.5比例放坡,坡间留3.0m宽卸土平台,设置1排土钉,挂钢板网,表面喷砼。
  其中土钉: L=1.0 m,1B16@1500x1000 mm (横向间距×竖向间距);
  基坑下部7.1m采用排桩+内支撑+被动区加固支护,施工一排800钻孔灌注桩,桩长22.0m,桩间距1.1m,桩顶设置一道冠梁,冠梁高600mm,宽1000mm。护桩外侧施工2排搅拌桩,搅拌桩桩径500mm,桩长10.0m,桩间距350mm, 排距350mm。被动区设置30排搅拌桩,搅拌桩桩径500mm,桩长3.0~7.0m,桩间距350mm,排距350mm。基坑内设置一道钢筋混凝土支撑。   3.2 本工程治水方案设计。
  3.2.1 排水沟集水明排。
  基坑开挖期间,对于填土层中的上层滞水及基坑内的少量渗水,可采用明沟及集水坑的方法用潜水泵排至坑外。为防止地表水或雨水渗(流)入基坑内,沿基坑四周距坡肩2.0m范围内地面硬化,C20砼硬化厚度为60mm厚,硬化层宜为成反坡,反坡坡率3.0%,在距坡肩2.0m范围外设300mm×300mm排水沟,以方便基坑内向外排水。
  3.2.2 截水沟排水。
  根据施工现场环境条件,在基坑顶部和底部布设截排水沟,对于基坑内的渗水和雨水,在坑底设置排水沟和积水坑,及时抽排。
  3.2.3 坡面排水。
  基坑放坡坡面均布设泄水孔,疏排坡面背后的积水。泄水孔一般水平间距3.0m,竖向间距2.0m,进入坡面土体深度0.8m, 泄水管为直径50mm的PVC管。
  3.2.4 基坑降水。
  根据地下室的结构特点,中间2层地下室基坑降水具体设计方案及计算如下:
  降水井井深30.0m,取井管长度10.5m,滤水管长度19.0m,降水井孔径为600mm,井管内径为250mm。观测井井深25.0m,取井管长度10.5m,滤水管长度14.5m,降水井孔径为350mm,井管内径为108mm。
  (1)基坑降水范围的等效半径r0:
  r0=(F/л)1/2=(19148.64/л)1/2=78.1(m)
  注:F为基坑底面积(229.6×83.4=19148.64m2);
  (2)井点降水系统的影响半径R0:
  根据地区经验,影响半径选用150.0m。
  (3)求等代大井(r0=78.1m)的涌水量:
  Q= 1.366k(2H-s)slgR0r0=1.366×18.0×(2×31.4-3.84)×3.84lg150.078.1=19640(m3/d)
  注:根据勘察资料,按K14号孔含水层厚度取31.4m,渗透系数取18.0m/d。
  (4)单井出水量q为:
  q=1.366k(2H-s)slgR0r=1.366×18.0×(2×31.4-3.84)×3.84lg150.00.125 =1808(m3/d)
  (5)管井井数:
  n=Q/q=19640/1808≈11
  考虑到本场区承压水与长江水有密切的水力联系,水量丰富,故中间2层地下室基坑共布设16(11+5)口降水井,布设观测井2口;水泵出水量选用803m/h。
  4. 施工中技术要点
  4.1 支护桩施工技术要点。
  4.1.1 设计参数:桩径800mm,间距1.1m,桩长8.0~22.0m,空孔1.7~3.3m,混凝土超灌高度80cm,支护桩砼强度等级C30。
  4.1.2 测量放线:根据设计图纸进行建筑物的测量定位,检查无误后,根据桩位图进行桩位测量定点,并在轴线外引测2个测量控制点,作为复测定点及校核的基准点。
  4.1.3 护筒埋设:护筒采用人工挖孔,砖砌护壁,上部开400×400mm泥浆进出口,依据桩径挖掘护筒井,护筒挖1m以上,使泥浆进出口对准循环槽,周边用粘土夯实,埋深护筒时由测量监测,尽量做到护筒中心与桩位中心重合,其偏差小于50mm。
  4.1.4 钻进:采用GPS~15型号钻机进行钻进。在钻进过程中,如出现钻杆跳动、钻不进等异常情况,应立即停机检查原因。
  4.1.5 钢筋笼制作并安装。
  (1)制作钢筋笼的材料要求。
  钢筋均采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,焊条按设计文件采用E43、E50型号。
  (2)钢筋笼安装及其质量要求。
  A.加工成型的钢筋笼在吊装时,应选两箍筋与纵筋相接点处的对称两点处进行吊装,吊放钢筋笼的钢绳应有与钢筋笼直径相同尺寸的撑杆将钢绳撑开,以免钢筋笼变形。
  B.钢筋笼拼接采用双面搭接焊,搭接长度5d,同一截面内主筋接长点必须错开,每节笼子的搭接长度严格按技术要求执行。
  C.钢筋笼要严格按设计标高安放,并对准桩孔中心固定在井口,钢筋笼每隔3m设置垫块不少于4块,笼顶安放垫块6~8块,以便保证钢筋保护层厚度达到设计要求。
  D.钢筋笼下井时若遇阻力时应停止下放,并查明原因,采取对策,严禁猛放。
  4.1.6 下导浆管:导管内壁应光滑平整,连接竖直,连接后重轴度应<0.7%,所有导浆管必须进行0.6~1.0MPa水压试压合格后才可使用。
  4.1.7 混凝土灌注施工:安装完导管后,将导管提离井底30~50cm,安装好漏斗并用水将料斗和漏斗湿润,安好隔水球和导管堵头。
  4.2 冠梁、连梁及内支撑施工技术要点。
  (1)冠梁及腰梁截面宽×高=1000mm×600mm,连梁截面宽×高=1000mm×600mm,支护桩锚入冠梁内约50mm。
  (2)冠梁及腰梁配主筋2×7C25+2×4B16,连梁配主筋2×7B18+2×4B16,主筋保护层50mm,箍筋8@200双肢箍,砼强度C35。主筋接长位置必须错开,主筋接长双面搭接焊5d,焊条E43、E50。
  (3)冠梁及连梁施工在上部喷锚支护施工完成后进行,所有支护桩主筋锚入冠梁内,锚入长度为500mm。腰梁在土方开挖至相应标高后施工。
  (4)内支撑采用钢筋砼角撑和对顶撑。
  内支撑:对顶撑截面600×800(宽×高);角撑及桁架撑截面500×600;连系梁截面400×500;
  支撑梁砼强度等级均为C35。冠梁应与其相应的内支撑结构一同浇筑,砼内支撑结构施工完必须养护28天后方可开挖支撑梁以下的土方。
  4.3 降水施工技术要点。
  4.3.1 施工工艺流程。
  准备工作→钻机进场→定位→开孔→下护口管→钻进→成孔→换浆→下井管→换浆→下滤料→止水封孔→洗井→下泵→合理安排排水管路及电缆电路→正式抽水。   4.3.2 施工技术措施。
  (1)专人负责进料,确保井壁管、围填砂、粘土等材料的质量。
  (2)定位、埋设护孔管,埋设护孔管要求垂直,护孔管尽可能进入原状土层内20~50cm,外围用粘土填实,保证泥浆返出孔外,孔斜误差不超过1%。
  (3)钻孔采用XY-300型钻机成孔,钻孔前应根据设计要求对准孔位,钻孔直径为350、600mm,在钻孔过程中,合理掌握钻进速度、钻压和泥浆质量,保证成孔质量。
  (4)下井管,按设计井深事先加工井管,下管时所有深井的底部按标高严格控制,并且保持井口标高一致。井管应平稳入孔,为了保证井管不靠在井壁上和井管外有一定的填料厚度,保证环状填料间隙厚度大于150mm。
  (5)止水封孔,为了防止上部泥浆及降水直接渗入砾料内影响成井质量,等填砾结束20分钟后,上部填粘土。
  (6)洗井拟采用高压水或抽水桶等方式进行洗孔,直到洗到孔口流出清水为止。这一道工序是降水的关键,施工中一定要确保施工质量。
  (7)抽水需要每天24小时派人现场值班,并做好抽水记录,每天报水位、流量。
  (8)整个降水过程中,用盖板覆盖井口,防止进入落物。整个降水工作结束后用粘土分层回填降水井。
  5. 结束语
  深基坑工程是一项技术含量高、成败关系到整个工程能否顺利进行、周边环境正常使用和人民生命财产安全的高风险性工程。该基坑工程地质情况及地下室具体情况,中间2层地下室基坑采用排桩+内支撑支护方式,局部地段采用双排桩支护,除了需要对支护方案进行精心设计外,施工过程中必须根据土方开挖所揭示的土质情况、基坑变形监测数据以及周围地面、地下环境的变化而进行与此相适宜的变更设计及采取有力的施工措施科学组织、精心施工、该基坑工程的成功经验对武汉青山地区及其他地区深基坑支护设计与施工提供了较高的参考价值。
  
  参考文献
  [1] 黄 强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版社,1995.
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  [3] 李晓磊,李金轩.深基坑边坡支护与降水方案设计[J].建筑技术开发,2007,34(6):44.
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  [文章编号]1619-2737(2012)06-26-654
  [作者简介] 李腾(1985-),男,汉,籍贯:湖北罗田人,职称:助理工程师,学历:本科,主要从事岩土工程勘察、施工,地质灾害环境治理等。
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