復(fù)雜環(huán)境逆錯(cuò)層式深基坑支護(hù)案例分析

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摘要:復(fù)雜市域環(huán)境限制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型，需選用規(guī)模小、安全性高的支護(hù)形式;地下室存在逆錯(cuò)層，支護(hù)形式及工況需合理安排，提高基坑整體安全性;基坑開挖邊線不規(guī)則，可采用內(nèi)支撐處理陽(yáng)角等支護(hù)薄弱區(qū);采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式滿足復(fù)雜市域環(huán)境逆錯(cuò)層式深基坑要求，可以有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞:復(fù)雜市域;逆錯(cuò)層;深基坑;鉆孔灌注樁;內(nèi)支撐

1工程概況

某擬建項(xiàng)目由7棟住宅樓和3棟商業(yè)樓組成，下設(shè)2層大底盤地下室。該項(xiàng)目場(chǎng)地位于某市中心，周邊環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地北側(cè)、東側(cè)及西側(cè)紅線外均存在已建5～6層磚混結(jié)構(gòu)居民樓，場(chǎng)地南側(cè)紅線外為內(nèi)城河，地理位置示意見圖1。場(chǎng)地整平標(biāo)高7．50m，地下室2層底標(biāo)高為－2．50m，基坑挖深10．00m;地下室1層底標(biāo)高為1．30m，基坑挖深6．20m;基坑周長(zhǎng)約740m，基坑面積約22500m2。基坑形狀不規(guī)則，地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯(cuò)層?；娱_挖需考慮對(duì)地下水的控制及對(duì)既有民房的保護(hù)，嚴(yán)格控制基坑開挖變形。

2場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

2．1場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)特征

據(jù)鉆孔揭露，場(chǎng)地上覆土層為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土夾粉土，上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，下伏基巖為白堊系(K2)砂巖。開挖涉及土層描述如下:①層素填土:黃色、黃褐色、灰色、雜色，濕、很濕至飽和狀態(tài)，土質(zhì)松散～稍密狀態(tài)，分布不均勻，層厚3．20～6．00m，土的工程性能差，不能利用。②層粉土:黃色～灰色，稍密，很濕，有微層理，夾薄層黏性土，黏粒含量較高，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強(qiáng)度和韌性低，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤，層厚0．70～3．20m。③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土:灰色，飽和，流塑，頂部夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機(jī)質(zhì)，夾薄層粉土，呈“千層餅”狀，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強(qiáng)度和韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤。層厚0．70～9．40m。④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:灰色，飽和，流塑狀態(tài)，夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機(jī)質(zhì)，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強(qiáng)度中等，韌性高，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，層厚0.60～12.20m。⑤粉質(zhì)黏土夾粉土:灰色～灰褐色，可塑，局部為軟塑狀態(tài)，飽和，夾薄層粉土，粉粒含量高，有微層理，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，層厚1．80～8．40m。⑥粉質(zhì)黏土:灰褐色～黃褐色，可塑，飽和，見鐵錳質(zhì)氧化浸染，含少量高嶺土，土質(zhì)較均勻，結(jié)構(gòu)較致密，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，層厚1．80～13.00m。地下室1層坑底主要位于①素填土層，地下室2層坑底主要位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層。

2．2地下水

根據(jù)地下水的賦存、埋藏條件，本場(chǎng)地的地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫稘撍饕x存于①層素填土、②層粉土、③層和④層淤泥質(zhì)土中，含水介質(zhì)為黏性土和粉土，其滲透性上存在較大差異。含水層厚度較大，對(duì)工程施工影響很大;基巖裂隙水，賦存于下伏基巖的風(fēng)化裂隙和節(jié)理裂隙中，但其透水性、富水性差，水量較貧乏，對(duì)工程影響小?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)按地表下1．0m考慮地下水位埋深。

2．3相關(guān)巖土參數(shù)

根據(jù)勘察報(bào)告，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相關(guān)土層計(jì)算參數(shù)見表1。

3基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3．1本基坑工程特點(diǎn)

1)場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜。場(chǎng)地三面為已建5～6層居民樓，一面為內(nèi)城河，若基坑開挖導(dǎo)致周邊較大變形，危及居民樓安全;若地下水未控制合理，內(nèi)城河中水將滲進(jìn)基坑內(nèi)，坑外水位下降較大，引起周邊沉降，危機(jī)居民樓安全。2)地下室形狀不規(guī)則，施工用地緊張，導(dǎo)致基坑開挖邊線不規(guī)則，需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用性，同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)存在陽(yáng)角，需對(duì)陽(yáng)角進(jìn)行有效處理。3)地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯(cuò)層，需考慮地下1、2層相對(duì)高差支護(hù)形式;若采取支撐結(jié)構(gòu)體系，需明確支撐換撐與地下室底板施工順序。

3．2支護(hù)方案選型原則

1)根據(jù)本工程的實(shí)際情況和周圍環(huán)境條件，在充分分析、研究擬建場(chǎng)地周圍工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的具體特點(diǎn)和類似工程經(jīng)驗(yàn)，按照現(xiàn)行有效規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)條文要求，精心設(shè)計(jì)，力求科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。2)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全。3)在保證安全的前提下，重點(diǎn)突出圍護(hù)結(jié)構(gòu)快(縮短工期)、省(節(jié)約造價(jià))、易(方便施工)的特點(diǎn)，在安全、工程造價(jià)和工期之間達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的平衡點(diǎn)。

3．3支護(hù)方案選型

1)方案1:水泥攪拌樁擋土墻。水泥攪拌樁擋土墻是重力式圍護(hù)墻，采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。該方法便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水地雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì)，施工中無(wú)振動(dòng)、噪音小、污染少、擠土輕微。因本基坑挖深較大，采用水泥攪拌樁擋土墻墻寬較大，基坑邊線距建筑物距離較近，且考慮到基坑周邊施工道路占用空間，因此，不建議選用水泥攪拌樁擋土墻作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。2)方案2:型鋼水泥攪拌樁(SMW工法)加支撐。型鋼水泥土攪拌墻即在水泥土攪拌樁中內(nèi)插H型鋼，構(gòu)成復(fù)合的擋土止水圍護(hù)體。該工法具有對(duì)周圍環(huán)境影響小，防滲性能好，環(huán)保節(jié)能，適應(yīng)土層范圍廣，工期短以及投資省等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到基坑的周邊環(huán)境和基坑挖深，型鋼水泥攪拌樁擋土墻法支護(hù)結(jié)構(gòu)位移一般較大，并且需考慮打拔振動(dòng)對(duì)周邊居民樓的影響，因此，不建議選用SMW工法作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。3)方案3:鉆孔灌注樁加支撐。灌注樁是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。鉆孔灌注樁施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音等環(huán)境公害，無(wú)擠土現(xiàn)象，對(duì)周圍環(huán)境影響小;墻身強(qiáng)度高，剛度大，支護(hù)穩(wěn)定性好，變形小，該法適用于各種地層的深基坑施工。該方法有如下優(yōu)點(diǎn):①工藝成熟，樁徑可靈活調(diào)整;②剛度較大，變形較小，受力可靠;③施工期間對(duì)周邊環(huán)境影響較小;④施工工藝比較成熟，施工速度較快，施工質(zhì)量較易保證。因場(chǎng)地環(huán)境條件復(fù)雜，基坑北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)臨現(xiàn)有小區(qū)居民樓，需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)地下管線的影響;場(chǎng)地空間小，位移變形范圍小，因此，建議選用鉆孔灌注樁作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)確定主要采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式。

3．4支護(hù)設(shè)計(jì)方案

通過理正深基坑設(shè)計(jì)軟件計(jì)算，最終確定采用如下支護(hù)形式?；?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)按2層地下室挖深10．00m設(shè)計(jì)，頂部0．5m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理;底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護(hù)+坑內(nèi)暗墩加固。基坑南側(cè)按1層地下室挖深6．20m設(shè)計(jì)，頂部0．5m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理;底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護(hù)+坑內(nèi)暗墩加固。為使第二道支撐傳力至鉆孔灌注樁，此處第二道支撐需位于地下1層底板頂上適宜位置，待地下1層底板澆筑完成且達(dá)到強(qiáng)度要求后方可拆除第二道支撐。地下1層與地下2層相對(duì)挖深支護(hù)形式采用雙軸深攪樁重力式擋墻支護(hù)形式。止水措施:本次基坑設(shè)計(jì)采用三軸深攪樁止水，止水帷幕進(jìn)行④層土不小于1m，形成封閉止水。降排水措施:坑內(nèi)采用管井疏干降水，坑邊設(shè)置明溝+集水井進(jìn)行排水，坑中坑輔以封閉輕型井點(diǎn)降水。支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置及典型剖面分別如圖2～3所示。

4結(jié)論

1)復(fù)雜市域環(huán)境下，支護(hù)方案選型受到一定限制，采用排樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式可以有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，減小基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響。2)基坑開挖邊線不規(guī)則，可利用內(nèi)支撐對(duì)陽(yáng)角區(qū)進(jìn)行加固處理，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)整體安全性。3)地下室存在逆錯(cuò)層，且支護(hù)結(jié)構(gòu)采用支撐體系，二道撐宜布設(shè)至地下1層樁邊，采用地下1層底板對(duì)二道撐進(jìn)行換撐，若采用地下2層底板對(duì)二道撐換撐，剛性角未持力至鉆孔灌注樁上，存在安全隱患。

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作者：湯文崗 袁梓瑞 王浩 單位：江蘇省巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院