论文部分内容阅读
[摘要]下文主要根据笔者多年的工作实践经验，结合实际工程案例，针对软土地基中深基坑设计与处理进行了探讨。希望通过以下阐述，能与各位同仁相互交流，同时今后也能够为类似的基坑设计提供一些借鉴与参考。
[关键词]工程概况 围护结构 监测 水泥搅拌桩
[中图分类号] TU4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-338-1
0引言
随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快，人们对地下空间的利用在不断的增加，使得基坑向大体积、高深度方向发展。随着基坑建设工程不断被实现，我国的基坑支护设计理论不断被完善、施工经验也不断被丰富。故，本文结合一具体工程简要探讨了软土地基中深基设计与处理的问题，为以后类似工程的建设提供参考。
1工程概况及地质条件
1.1工程概况
笔者查阅了大量资料，以某工程为例，其地上建筑面积70000m2，地下建筑面积14000m2。结构整体采用剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩，直径为600～800mm。地下三层，地下1层、2 层、3 层层高分别为 3.4m、3.5m、3.6m。地上建筑 24 层。工程的±0.000相当于渤海系高程6.40m。地坪结对标高为6m。地下建筑第一层面板标高在-1.9～1.3m之间，楼层厚度为15～25cm。地下第二层标高为-7.0m，楼层厚度为15cm。底板底标高为-11.5m。施工电梯的井底标高为-15m。综合考虑承台和电梯井的平面位置和间距，取设计基坑底标高为-12.3m和-12.6m，设计基坑开挖深度分别为11.0m和11.5m。
1.2场地周边条件概况
工程地下室属于深基坑工程。具有地基开挖深度大、场地面积狭小的特点。施工现场地下为潜水，潜水水位在-1.4m 左右，对基坑的渗透影响较大。由于基坑开挖深度特别深，现场周围条件又十分复杂，增加了施工的难度。在工程西北方 4.5m处埋有地下管线。
1.3工程地质条件
根据设计要求确定基坑的开挖深度。根据勘察单位提供的地质报告综合土体情况和周围环境将施工场所的土层划分为七大层，每层的物理性质指标见表1～2。在进行的基础开挖作业时主要位于2～1层黏质粉土的土层。该土层强度中等，但是韧性较差，厚度为 5.0～11.0m，土层中含有一些氧化铁、云母，土层切面光滑度好，塑性较好，局部呈现灰、黄褐色。
2基坑围护结构设计
根据勘察单位提供的地质报告综合土体情况和周围环境以及考虑到工程的综合造价决定采取以下基坑设计方案：对于基坑上部采取土钉墙支护结构，对于基坑下部采用钻孔灌注桩和两层钢筋混凝土内撑相结合的支护方案。对于电梯井的维护采用松木桩普通土钉墙支护结构，并对井坑局部加深（从板底计算深为3.3m）。基坑浇筑的钻孔灌注桩采用C25的混凝土，桩长为10～23m，相邻灌注桩间的中心距保持在950～1050mm，桩径为810～910mm。对于用于支撑和顶梁的混凝土采用抗压强度等级为C30的混凝土。支撑结构下部尽量利用钻孔灌注桩，对局部进行加密加固，新增的钻孔灌注桩的直径为800mm。立柱上部为井字钢构架，伸入第一层支撑400mm，下部伸入桩内2m，井字钢构架的截面尺寸为500mm×500mm，采用缀条和四根L140×12的角钢焊接而成，钢材使用型号Q235型，并采用相对应的焊条，焊条型号选择E43型。
3基坑施工
3.1基坑降水和排水
工程对于降水、排水工程采取轻型井点降水模式。主要组成部分为井管、集水总管、水泵、动力设备等。
3.2基坑施工总流程
测量放线→钻孔灌注桩和立柱桩施工→水泥搅拌桩施工→进行土方的第一次开挖（标高为-2.5m处）→边坡的土钉墙支护（第一道锚杆）→进行土方的第二次开挖（开挖至-5.0m）→边坡的土钉墙支护（第二道锚杆）→第一道支撑、压顶梁施工→养护待压顶梁及支撑的混凝土抗压强度达到80%设计强度后，进行土方的第二次开挖（-9.7m标高）→施工围檩和第二道支撑→养护→第四次土方开挖到基底标高上200mm（人工随挖随修）→电梯坑土钉墙边坡支护→浇筑垫层、承台及施工地下室底板→换撑（随基础同时浇筑），养护后拆除，第二道内支撑拆除→浇筑地下室第二层底板和墙板的混凝土→（换撑） 第一道内支撑拆除→浇筑地下室第一层底板和墙板的混凝土→墙板、地下室 1 层顶板施工→地下室防水施工→土方的回填。
3.3围护结构施工
钻孔灌注桩的施工工艺采取正循环工艺施工，水下导管法灌筑混凝土成桩。其施工顺序：测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋骨架→浇筑水下混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。
水泥搅拌桩施工。水泥搅拌桩采用的水泥为 32.5# 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为3/20.水灰比在0.45-0.55。土钉墙支护施工。在进行基础开挖时需要放坡和修坡。对于混凝土的喷射采用干喷法，加入2～5%的速凝剂；并加入一定量水，水量控制以最小回弹率为准。内支撑施工与拆除。当土方开挖作业到达压顶梁底的设计标高后，需要凿除相应的围护桩桩顶，以便灌注桩可以进入梁内5dm。对对于混凝土浇水养护问题，其强度以同条件养护下的试块试压结果作为判断依据。
3.4基坑土方开挖
该工程的土方开挖分二段、四层进行，开挖机械为：处于标高-5.00m以上的土层，采用两台PC200反铲挖机；标高-5.00以下的土层，采用4～6台PC200反铲挖机，并从工程的西北角开始挖土，对于局部的阴角位置采用人工挖土的方式加以协助。
4围护监测
4.1监测目的
为了保证工程地下室施工工作可以安全可靠的进行以及深基坑周围建筑物具有足够的安全性。在基础进行开挖作业前在现有管线的基础上对周围管线再次复查一遍，对周围的建筑物以及管道的沉降量、裂缝作全面调查。在施工作业的过程中，及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息用来掌握基坑开挖对环境的影响，可以及时作出安全预测。
4.2监测成果分析评价
根据水平位移监测汇总表、水位观测汇总表、沉降观测汇总表数据分析，从监测结果我们可以看出该工程的基坑围护方案是可行的。
5结语
通过本文工程的处理可以看出：对于土质较差和基坑变形要求较高的部位，可以使用下部钻孔灌注桩加两层钢筋混凝土、上部普通土钉墙的支护形式。这样不仅有效地控制了基坑的整体稳定性、基坑内出现渗水的问题，还节约了施工成本，降低了工程造价。确保了软土地基深基坑的安全可靠性。
[关键词]工程概况 围护结构 监测 水泥搅拌桩
[中图分类号] TU4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-338-1
0引言
随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快，人们对地下空间的利用在不断的增加，使得基坑向大体积、高深度方向发展。随着基坑建设工程不断被实现，我国的基坑支护设计理论不断被完善、施工经验也不断被丰富。故，本文结合一具体工程简要探讨了软土地基中深基设计与处理的问题，为以后类似工程的建设提供参考。
1工程概况及地质条件
1.1工程概况
笔者查阅了大量资料，以某工程为例，其地上建筑面积70000m2，地下建筑面积14000m2。结构整体采用剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩，直径为600～800mm。地下三层，地下1层、2 层、3 层层高分别为 3.4m、3.5m、3.6m。地上建筑 24 层。工程的±0.000相当于渤海系高程6.40m。地坪结对标高为6m。地下建筑第一层面板标高在-1.9～1.3m之间，楼层厚度为15～25cm。地下第二层标高为-7.0m，楼层厚度为15cm。底板底标高为-11.5m。施工电梯的井底标高为-15m。综合考虑承台和电梯井的平面位置和间距，取设计基坑底标高为-12.3m和-12.6m，设计基坑开挖深度分别为11.0m和11.5m。
1.2场地周边条件概况
工程地下室属于深基坑工程。具有地基开挖深度大、场地面积狭小的特点。施工现场地下为潜水，潜水水位在-1.4m 左右，对基坑的渗透影响较大。由于基坑开挖深度特别深，现场周围条件又十分复杂，增加了施工的难度。在工程西北方 4.5m处埋有地下管线。
1.3工程地质条件
根据设计要求确定基坑的开挖深度。根据勘察单位提供的地质报告综合土体情况和周围环境将施工场所的土层划分为七大层，每层的物理性质指标见表1～2。在进行的基础开挖作业时主要位于2～1层黏质粉土的土层。该土层强度中等，但是韧性较差，厚度为 5.0～11.0m，土层中含有一些氧化铁、云母，土层切面光滑度好，塑性较好，局部呈现灰、黄褐色。
2基坑围护结构设计
根据勘察单位提供的地质报告综合土体情况和周围环境以及考虑到工程的综合造价决定采取以下基坑设计方案：对于基坑上部采取土钉墙支护结构，对于基坑下部采用钻孔灌注桩和两层钢筋混凝土内撑相结合的支护方案。对于电梯井的维护采用松木桩普通土钉墙支护结构，并对井坑局部加深（从板底计算深为3.3m）。基坑浇筑的钻孔灌注桩采用C25的混凝土，桩长为10～23m，相邻灌注桩间的中心距保持在950～1050mm，桩径为810～910mm。对于用于支撑和顶梁的混凝土采用抗压强度等级为C30的混凝土。支撑结构下部尽量利用钻孔灌注桩，对局部进行加密加固，新增的钻孔灌注桩的直径为800mm。立柱上部为井字钢构架，伸入第一层支撑400mm，下部伸入桩内2m，井字钢构架的截面尺寸为500mm×500mm，采用缀条和四根L140×12的角钢焊接而成，钢材使用型号Q235型，并采用相对应的焊条，焊条型号选择E43型。
3基坑施工
3.1基坑降水和排水
工程对于降水、排水工程采取轻型井点降水模式。主要组成部分为井管、集水总管、水泵、动力设备等。
3.2基坑施工总流程
测量放线→钻孔灌注桩和立柱桩施工→水泥搅拌桩施工→进行土方的第一次开挖（标高为-2.5m处）→边坡的土钉墙支护（第一道锚杆）→进行土方的第二次开挖（开挖至-5.0m）→边坡的土钉墙支护（第二道锚杆）→第一道支撑、压顶梁施工→养护待压顶梁及支撑的混凝土抗压强度达到80%设计强度后，进行土方的第二次开挖（-9.7m标高）→施工围檩和第二道支撑→养护→第四次土方开挖到基底标高上200mm（人工随挖随修）→电梯坑土钉墙边坡支护→浇筑垫层、承台及施工地下室底板→换撑（随基础同时浇筑），养护后拆除，第二道内支撑拆除→浇筑地下室第二层底板和墙板的混凝土→（换撑） 第一道内支撑拆除→浇筑地下室第一层底板和墙板的混凝土→墙板、地下室 1 层顶板施工→地下室防水施工→土方的回填。
3.3围护结构施工
钻孔灌注桩的施工工艺采取正循环工艺施工，水下导管法灌筑混凝土成桩。其施工顺序：测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋骨架→浇筑水下混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。
水泥搅拌桩施工。水泥搅拌桩采用的水泥为 32.5# 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为3/20.水灰比在0.45-0.55。土钉墙支护施工。在进行基础开挖时需要放坡和修坡。对于混凝土的喷射采用干喷法，加入2～5%的速凝剂；并加入一定量水，水量控制以最小回弹率为准。内支撑施工与拆除。当土方开挖作业到达压顶梁底的设计标高后，需要凿除相应的围护桩桩顶，以便灌注桩可以进入梁内5dm。对对于混凝土浇水养护问题，其强度以同条件养护下的试块试压结果作为判断依据。
3.4基坑土方开挖
该工程的土方开挖分二段、四层进行，开挖机械为：处于标高-5.00m以上的土层，采用两台PC200反铲挖机；标高-5.00以下的土层，采用4～6台PC200反铲挖机，并从工程的西北角开始挖土，对于局部的阴角位置采用人工挖土的方式加以协助。
4围护监测
4.1监测目的
为了保证工程地下室施工工作可以安全可靠的进行以及深基坑周围建筑物具有足够的安全性。在基础进行开挖作业前在现有管线的基础上对周围管线再次复查一遍，对周围的建筑物以及管道的沉降量、裂缝作全面调查。在施工作业的过程中，及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息用来掌握基坑开挖对环境的影响，可以及时作出安全预测。
4.2监测成果分析评价
根据水平位移监测汇总表、水位观测汇总表、沉降观测汇总表数据分析，从监测结果我们可以看出该工程的基坑围护方案是可行的。
5结语
通过本文工程的处理可以看出：对于土质较差和基坑变形要求较高的部位，可以使用下部钻孔灌注桩加两层钢筋混凝土、上部普通土钉墙的支护形式。这样不仅有效地控制了基坑的整体稳定性、基坑内出现渗水的问题，还节约了施工成本，降低了工程造价。确保了软土地基深基坑的安全可靠性。