■劉君洪 ■廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510640
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,各種建筑項(xiàng)目的建設(shè)越來越多,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)也以其安全、經(jīng)濟(jì)和能提供寬闊的施工空間等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于一些工程建設(shè)中。深基坑支護(hù)技術(shù)適用于某些建筑需放在較深的地下空間,基坑需要開挖,但基坑平面以外沒有足夠的空間供放坡之用或此空間內(nèi)存在鄰近建筑物、地下管線、運(yùn)輸?shù)缆返炔辉试S放坡而只能采用支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖的工程中,如本文所介紹的深基坑工程。對(duì)此,筆者進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
某工程為解決由于外江潮水頂托,在外江高水位時(shí)內(nèi)涌澇水無法通過水閘自排的問題,需新建排澇泵站。
泵站設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為200 年一遇洪水位,排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇24小時(shí)不成災(zāi)。進(jìn)水池控制內(nèi)水位為5.80m,設(shè)計(jì)流量18.7m3/s。設(shè)計(jì)安裝4 臺(tái)1400QZB-125 型潛水軸流泵,單臺(tái)電機(jī)355KW,總裝機(jī)容量1420kW,泵站規(guī)模中型。
本泵站深基坑工程因其地理位置,施工要求及時(shí)間的限制使得施工難度較大,其主要難點(diǎn)有:(1)本工程泵站與現(xiàn)有水閘為緊挨布置,位于水閘與水閘管理房之間一塊空地。泵站進(jìn)水池端現(xiàn)狀存在一高壓電線塔,泵站泵房主體建筑物距離現(xiàn)有水閘及管理房較近,施工場(chǎng)地狹窄,基坑開挖較深,最深處達(dá)到10.22m,基坑(西側(cè))邊緣緊貼水閘結(jié)構(gòu)邊墻,基坑?xùn)|側(cè)離管理房?jī)H6m,基坑布置在滿足開挖安全情況下,須盡量避免對(duì)現(xiàn)有建筑物安全造成影響。②導(dǎo)流及交通疏導(dǎo)方案,對(duì)工程布置影響較大。(2)主體施工時(shí)間短,水下結(jié)構(gòu)須在枯水期完工并拆除圍堰。
在工程施工前,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè),得知該工程邊緣用地到水閘和建筑之間的距離較小,外江出水箱涵需破除外江堤防沉箱結(jié)構(gòu)及上部人行道,為減少對(duì)外江堤防破壞影響,應(yīng)盡量減少破堤長(zhǎng)度。因此,為確?;娱_挖時(shí)不影響現(xiàn)有建筑物的安全,并盡量減少對(duì)周邊建筑物影響,泵站進(jìn)水池、主泵房及出口箱涵采取垂直支護(hù)措施進(jìn)行開挖,以減少用地,并保證開挖安全。本泵站深基坑工程進(jìn)水池與內(nèi)涌銜接段基面高程為0.90m;進(jìn)水前池基面高程為0.90~-2.06m;泵室段基面高程為-2.06m,出水池、出水箱涵銜接段及外江擋潮閘段開挖基面為2.3m?;禹?shù)孛娓叱虨?.40m,基坑開挖深度約6.30~10.22m。
根據(jù)地質(zhì)資料,內(nèi)涌進(jìn)水池段及外江出水箱涵段揭露地層為:①人工填土層、②-1 沖淤積含淤質(zhì)砂、含礫砂層、②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層及泥質(zhì)砂巖、砂礫巖;泵房段揭露地層有:①人工填土層、②-1 沖淤積含淤質(zhì)砂、含礫砂層、②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層、②-4 沖積含泥細(xì)砂、含礫中粗砂層及泥質(zhì)砂巖、砂礫巖。上述土層中②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層為高壓縮性土,屬軟弱層,揭露厚度約為1.0~4.6m。
通過對(duì)地質(zhì)資料的分析,擬定了以下兩種泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較選擇:(1)方案1——沖孔灌注樁支護(hù)加旋噴樁圍護(hù)方案。在基坑外側(cè)采用沖孔灌注樁作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu),樁間采用旋噴樁止水防滲。從地面約8.4m 高程開始以1∶2.5 放坡開挖至6.0m~6.50 高程,6.0m~-2.06m 高程到基坑底采用灌注樁垂直支護(hù)。沖孔灌注樁直徑為1.0m,樁中心間距為1.20m,樁頂設(shè)計(jì)高程為6.0m~6.50m,單樁長(zhǎng)為12m~21m,旋噴樁直徑為0.6m,樁中心間距為1.20m,單樁長(zhǎng)為12m。(2)方案2——重力式格構(gòu)式攪拌樁擋土墻支護(hù)方案。從地面約8.4 高程開始以1∶2.5 放坡開挖至6.00m~6.50m 高程,6.0m~-2.06m 高程到基坑底采用重力式格構(gòu)式攪拌樁擋土墻垂直支護(hù)。擋土墻厚4.0m,由格構(gòu)式布置的直徑0.5m,中心間距為0.35m 的水泥攪拌樁與樁間土體組成。
上述兩種方案施工技術(shù)均成熟可行,詳細(xì)的工程量及投資比較見表1 所示。
表1 基坑支護(hù)方案工程量及投資比較表
方案1 的優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)方案安全可靠,施工技術(shù)成熟,可應(yīng)對(duì)不同地質(zhì)情況,但造價(jià)較高。方案2 可以滿足工程支護(hù)深度要求,工程造價(jià)低廉。其缺點(diǎn)亦相對(duì)明顯,重力式格構(gòu)式攪拌樁擋墻厚度達(dá)4m,本工程用地有限,布置較為困難;其與強(qiáng)風(fēng)化巖無嵌固作用,不能承受側(cè)向剪力,攪拌樁工程量巨大,齡期較長(zhǎng),施工工期較長(zhǎng)。從工程應(yīng)用方面考慮,兩種方案均能滿足工程需求,綜合工程造價(jià)、安全可靠性及施工工期用地等因素,推薦采用直徑1.0m 的沖孔灌注樁支護(hù)加旋噴樁圍護(hù)方案。
本工程沖孔灌注樁支護(hù)范圍為內(nèi)涌與泵站進(jìn)水池銜接段至泵站出水箱涵與外江銜接箱涵段,支護(hù)縱向長(zhǎng)約90m,樁中心間距1.20m,共布置72 條,各部位的灌注樁樁頂高程及樁長(zhǎng)列于表2 所示。為進(jìn)一步保證基坑安全,減少灌注樁樁頂水平位移,在灌注樁樁頂這是冠梁,寬×高為1.2m×0.6m,每隔4m 設(shè)置φ500,壁厚12mm 的鋼管內(nèi)撐。為保護(hù)開挖邊坡不受雨水沖刷,采用0.1m 厚的C20 噴射砼對(duì)基坑開挖邊坡進(jìn)行護(hù)面。
表2 基坑支護(hù)沖孔灌注樁特性表
摘取基坑開挖深度最深的泵房泵室段及出水池段兩個(gè)典型斷面支護(hù)計(jì)算結(jié)果如下:
表3 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算成果表
表4 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算成果表
圖1 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算簡(jiǎn)圖
圖2 出水箱涵段基坑支護(hù)計(jì)算簡(jiǎn)圖
為確?;娱_挖和周邊房屋安全,需對(duì)泵站南側(cè)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括支護(hù)結(jié)構(gòu)水平及豎向位移、坡頂水平及豎向位移、周邊建筑物變形、地下水位等。具體布置如下:在基坑?xùn)|側(cè)邊坡頂部設(shè)置4 個(gè)水平及豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距約20m;在灌注樁樁頂聯(lián)系梁上設(shè)置5 個(gè)水平及豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距約20m;在灌注樁樁體內(nèi)埋設(shè)測(cè)斜管,共埋設(shè)3 支,每支間距約30m,用于監(jiān)測(cè)樁體的深層水平位移;在泵站基坑周邊內(nèi)外側(cè)共埋設(shè)3 支測(cè)壓管,用于監(jiān)測(cè)基坑開挖過程中地下水位變化情況。
在基坑與東側(cè)管理房間設(shè)沉降、位移觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn),共3 個(gè),用于觀測(cè)該部位土體變形情況。以上各項(xiàng)監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔根據(jù)施工進(jìn)程確定,當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果變化速率較大時(shí),應(yīng)加密觀測(cè)次數(shù)。
綜上所述,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題,因?yàn)槠鋸?fù)雜多變,受環(huán)境影響較大,所以如果采取的設(shè)計(jì)方案不合理,極易導(dǎo)致突發(fā)問題發(fā)生,給財(cái)產(chǎn)和人員安全帶來較大的威脅。有關(guān)人員應(yīng)該從深基坑支護(hù)的客觀實(shí)際要求出發(fā),研究制定最為符合實(shí)際的設(shè)計(jì)方案。文中介紹的工程實(shí)例所采用的設(shè)計(jì)方案在該泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中取得預(yù)期的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工效果,可供類似環(huán)境的工程施工參考。
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