某工程基坑支护、降水方案的选择

 
时间日期:2007-2-27        已被阅读次:[3342]
 
佛山市南海区桂园建筑工程有限企业 关 孜
佛山市禅城区建设工程质量监督站 常俊生

  一、工程概述
  某医院楼系一座地上十三层,地下一层的高层建筑。地下层内为水电、空调等机电设备
用房,楼上为各科室医疗用房,总建筑面积近一万平方米,基坑平面为矩形,长度87米,宽
度24米,开挖深度为天然地表下-3.6~4.2m。基坑一侧南邻城市干道、其余三侧均有建筑
相邻,施工场地狭小,基坑周边城市道路、上下水管线、电力、电讯、燃气管线密布,基坑
施工稍有不慎都会引起严重后果。
  二、工程地质和水文地质条件
  1、工程地质
  该场地地质情况自地表向下各层土质分别为:
  a.杂填土,含砖瓦碎块、垃圾等,层厚0.8~2.1m,层底平均为地表下-1.0m;
  b.新近沉积粘土,饱和,中密,层厚1.0~4.0m,层底平均为地表下-4.5m,渗透系数
K=7.3×10-4cm/s;
  c.新近沉积粘土,饱和,中密,局部夹粉质粘土,层厚2.2~4.0m,层底平均为-7.0m
。K=1.2×10-4cm/s;
  d.粉质粘土,饱和,可塑,夹薄层土透镜体,层厚1.0~2.0m, 层底平均为-8.5m,
K=5.3×10-4cm/s;
  e.粉质粘土,层厚4.0~4.5m,层底平均为-13.0m,K=5.3×10-4cm/s。
   2、水文地质
  勘测期内实测平均地下水位为-l.0m。据调查历史上丰水期地下水位曾上升到地表下-
0.3m,地基含水为孔隙潜水,有微压,水质为中性,不产生结晶腐蚀。
  三、编制基坑支护、降水方案的要求
  1、基坑周围的环境与建筑物、城市道路距离较近,场地狭小,采用放坡开挖基坑的可
能性是不存在的,故不必将放坡开挖列入基坑开挖对比方案之内。基坑开挖采用支护结构是
无可非议的,但开挖支护方案宜从优选择。
  2、支护结构要有足够的安全可靠性,确保基坑边坡不滑塌,支护结构的侧向变形应加
控制,防止地面、路面裂纹开展过大,影响地下管线漏水、漏气、漏电等安全事故的发生。
  3、基坑面积大,土方开挖量约9000M3,人工开挖周期长,进度慢,宜考虑机械开挖和
运输,基坑支护结构不宜采用坑内需设内支撑的支护方式,以防影响机械的施工作业。
  4、基坑降水要慎重考虑基坑以外周边的地基下沉以致引起临近建筑结构和城市各种地
下管线的下沉开裂等事故的发生,因此宜采取基坑的防水措施防止坑壁渗漏影响坑内作业环
境,防止坑外地下水位大幅下降。
  5、基坑开挖深度为-3.6~-4.2m,电梯井局部为-6.8m,降水深度要求予留0.5m,故
降水深度分别为-4.1~-4.7m,详见图-1。降水措施方案的编制宜考虑系统日常运行不干
扰其他工种作业,节约降水投资。降水井的布置、降水设备的拆除收、封井,要有措施不留
后遗症。
  四、基坑支护结构与降水措施的选择
  1、支护结构的选择
  由于基坑挖土深度仅为3.6米和4.2米,如采用钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、钢板桩显然是
大材小用、造价太高不值得。深层搅拌桩在珠三角都有广泛的采用。近年引进土钉墙支护发
展很快,应用越来越普遍。根据本工程的特点,宜采用不设水平内支撑或坑内斜支撑的方案
,但应注意支护结构内倾变形,必要时采取卸载等措施加以控制。综上所述对土钉墙支护和
深层搅拌桩两种方案比较分析如下:
  1) 土钉墙支护体系
  土钉墙作为基坑支护结构,其主要特点是:土钉加固土体形成土钉与土的复合体,显著
改变土体性能,克服土体抗拉、抗剪强度低的弱点,有效提高土体的整体刚度,改变边坡变
形和破坏的性状,显著提高整体稳定性。
  2) 深层搅拌桩支护体系
  采用深层搅拌桩作为基坑支护结构也有许多成功的先例。以多排密集的搅拌桩组成的桩
墙作为基坑的挡土墙在计算理论上多采用重力式挡墙模式,考虑挡土墙的稳定性,分别进行
抗滑稳定性,抗倾覆稳定性,以及墙身应力验算。这种水泥土挡墙的位移、倾斜均较小,桩
体搭接良好墙身无渗水现象,开挖后露出的桩身墙面,表面平整可做外模加以利用。以基坑
开挖深度-3.6米段的挡墙为例,假定采用两行单桩组成桩墙,桩径Φ700,纵向单桩之间搭
接150,横向单桩之间搭接40,墙厚1300,单桩纵向中心距550,横向中心距600。
  深层搅拌桩作为支护挡墙尚有许多优点,如深层搅拌桩既可作为重力式挡墙成为基坑的
支护体系,也可兼作为基坑的防水幕墙,一身兼具两种功能,既是挡土墙,又是防水墙,不
但可减少施工临时措施,又节约施工费用,搅拌桩还具噪音小,可以多台钻机同时施工,工
期可以缩短,节约钢材,但水泥消耗量较大。现将深层搅拌桩与土钉墙进行对照比较供参考
。2、 降水措施的选择
  基坑降水的目的是为地下水位较高的工程施工创造有利条件,基坑内集水势必造成泥泞
,施工环境无法保证施工质量。而基坑侧壁防水的目的主要考虑基坑外侧的地下水位不致因
坑内抽水而造成坑外地下水位大幅度下降并引起一系列地面下沉、房屋开裂等事故发生。只
有在建筑物周边环境空旷的情况下才有可能仅在基坑内抽水降低水位,而基坑侧壁不采取防
水措施,在城镇建筑物、道路、地下管线密布地带在需要基坑降低水位而往往同时又要防止
坑外地下水位的大幅度下降,因而基坑壁的防水措施是不可缺少的。在有些工程虽然采用坑
内抽水,坑壁又有防水帷幕但仍不能保证坑外的地下水位大幅度下降时要采取坑外井点回灌
措施以保证地下水位的平稳。
  降水方案的选择是在两种不同方案的对比下产生的。
  1)轻型井点降水方案:采用轻型井点的降水式在技术上是成熟的,也是安全可靠的,
方案基本可满足施工要求,但存在轻型井点降水方案耗用抽水设备多,各种规格管材用量很
大,维修管理要有熟练工人,日常维费用也高的问题。
  2) 大口井降水方案:
  现在大口井的做法是在借鉴农村抗旱打井经验的基础上改进的,农村的大口井一般是打
井成孔后,在孔内埋设无砂砼预制管分段下沉到孔内,潜水泵抽水,非常方便。城市建筑物
基坑降水用的大口井是用钢筋笼代替无砂砼预制管,用钻机成孔,一般可用Φ900钻机,插
入Φ500圆柱状钢筋笼子,钢筋笼由16Φ18竖向钢筋,Φ8@150螺旋箍筋,并用Φ20箍筋加强
,每1000mm设一道加强箍筋,笼子外包二层钢丝网,在孔壁与钢筋笼外侧的空隙中填以豆石
以过滤泥砂,在笼内底部安顿潜水泵抽水。结合本工程实际,经上述比较本项目基坑内选择
布置了四座大口井,沿基坑内边缘布置,不影响承台与底板施工,井径Φ900,井深-14m,
大口井定位详见图4,大口井的结构详见图5。
  选择大口井应注意以下问题:①如果大口井布置在地下室底板之下、特别应防止井孔与
桩位距离很近时可能要影响桩基的承载力。②井孔布置在地下室底板之下时对封井会带来很
多困难,如忘记封井、钢筋笼日久腐蚀造成塌孔引起地基沉陷,地基发生事故,后患值得警
惕。③大口井用后的填埋宜制定相应措施确保封井安全可靠。大口井日常施工管理宜设专人
负责,一直到封井完毕都要责任落实到人。
  五、结束语
  由于深层搅拌桩墙具有挡土和防水双重功能,本工程经进一步优化方案:桩径由Φ700
改为Φ500,墙厚外尺寸1300改为925,详见图3,深层搅拌桩的水泥土的工程量也有减少,
是比较经济实惠的方案。本工程选择采用的大口井降水方案效果较好。事实证明本工程采用
的大口井在技术上是安全可靠的,费用较低,效益较高。
     
 
 
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