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談運動場改造項目深基坑支護(hù)設(shè)計

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談運動場改造項目深基坑支護(hù)設(shè)計

摘要:在深基坑支護(hù)技術(shù)的設(shè)計中,從某運動場改造基坑特征的項目實際出發(fā),提出了相應(yīng)的支護(hù)設(shè)計技術(shù)方案,并從工程角度深入分析了支護(hù)模型,得出支護(hù)設(shè)計應(yīng)用效果,對深基坑支護(hù)技術(shù)予以驗證,明確運動場改造項目中應(yīng)用深基坑支護(hù)是可行的。

關(guān)鍵詞:運動場;深基坑;改造項目;支護(hù)設(shè)計

引言

深基坑支護(hù)技術(shù)的專業(yè)性較強,在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境或需要使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系時,往往需要跳出常規(guī)思維,采取多種方式進(jìn)行對比選擇,應(yīng)用多種手段進(jìn)行計算分析,確保支護(hù)技術(shù)具有適應(yīng)性、可行性[1]。

1工程概況

廈門某運動場改造項目用地面積約91224.955m2,總建筑面積108060m2,地上建筑面積2610m2,地下建筑面積105450m2。主要擬建物包括地下停車場、訪客中心商業(yè)及其單層通道(人行通道和車行通道)。主體建筑基礎(chǔ)采用灌注樁基礎(chǔ)型式和局部采用淺基礎(chǔ)型式。從周邊環(huán)境情況來看,改造工程范圍北側(cè)為校園內(nèi)的群賢路,用地紅線范圍外約40m為群賢樓等建筑;南側(cè)距離用地紅線外約2.5m為大學(xué)路;西側(cè)距離用地紅線外約2.0m為演武路;東側(cè)為校園內(nèi)的博學(xué)路。擬建地下室外墻距離用地紅線:北側(cè)9.5~10.2m,東側(cè)50~70m,南側(cè)4.4~15.6m,西側(cè)約104.7m。其中場地西側(cè)有體育館及游泳館,體育館距離擬建地下室外墻約17.58m,游泳館距離擬建地下室外墻約15.4~19.6m,體育館與游泳館之間擬建一地下人行通道,地下人行通道距離體育館和游泳館約7.0m。運動場的地下是市政管網(wǎng),地下室范圍線周圍有較多管道分布。在改造工程中,地面有古樹、標(biāo)志性物體需要采取必要的保護(hù)措施

2運動場改造項目的基坑特征

運動場改造項目基坑開挖深度為14.10~17.50m,附屬通道部分開挖深度為4.00~8.60m?;觽?cè)壁揭露土層主要為雜填土、填砂、淤泥、中粗砂、粉質(zhì)黏土等,坑底影響深度范圍土層主要為淤泥、中粗砂、粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏性土、風(fēng)化層等;基坑周長約1145m,基坑面積約51160m2。

3支護(hù)設(shè)計技術(shù)方案擬定

運動場改造場地屬于海灣灘涂區(qū),淤泥砂層較深。地質(zhì)條件復(fù)雜,地下水量豐富,受海潮影響明顯。本工程為原施工場地改造工程,基坑開挖深度大,開挖和支護(hù)難度大,止水排水存在挑戰(zhàn);周圍環(huán)境條件復(fù)雜,周邊建筑物、道路對變形敏感,變形指標(biāo)控制要求嚴(yán)格;項目建設(shè)周期短,位于老城區(qū)大學(xué)校園中,地下室土方開挖運輸難度大[3]。

3.1基坑支護(hù)方案

在進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計中,針對逆作法、灌注樁+內(nèi)支撐、灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索、雙排樁等形式進(jìn)行對比,最終選擇的支護(hù)方案如下:場地北側(cè)為校園內(nèi)道路,用地紅線范圍外約40m為群賢樓等建筑(屬重點保護(hù)文物,對變形極為敏感);場地紅線外40m范圍內(nèi)具備施工錨索的地下空間,所以場地北側(cè)采用灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨索采用旋噴擴孔錨索,以應(yīng)對淤泥層中普通錨索受力性能差的弱點。此范圍存在二層地下室內(nèi)縮所留出的一個3~5m空間,設(shè)計中將此范圍被動區(qū)加固體的攪拌樁樁頂標(biāo)抬高3m左右,以輔助減少該側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。場地東側(cè)為校園內(nèi)道路,道路外邊緣為泄洪溝,場地外具備施工錨索的地下空間。因東側(cè)存在景觀造坡、永久采光區(qū)域及露天車道等設(shè)計需求,故該側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)基本為永久性支護(hù),深度普遍在16~18m。為適應(yīng)上述要求,分別采用了單排樁+錨索體系、雙排樁+錨索體系、雙排樁與單排樁+錨索體系聯(lián)合支護(hù)等方式進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不滿足景觀造坡坡率要求時,采用局部水泥土攪拌樁地基改良方式來保證坡體穩(wěn)定性;局部區(qū)段樁頂標(biāo)高抬高至地面,同時調(diào)整錨索標(biāo)高以避讓已施工的改造后的泄洪溝。場地南側(cè)距離用地紅線外約2.5m為大學(xué)路(存在市政地下管網(wǎng))。南側(cè)存在露天車道的設(shè)計需求,該側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)具有部分臨時+部分永久性支護(hù)的功能。考慮地下車道施工,采用雙排樁與單排樁+錨索聯(lián)合支護(hù)等方式進(jìn)行支護(hù),局部有條件的采用部分角撐。場地西側(cè)基坑深度超過15m,同樣具有永久支護(hù)的功能需求。而西側(cè)的體育館及游泳館距擬建地下室外墻約15.4~19.6m,對變形敏感,環(huán)境條件復(fù)雜。因存在既有的體育館及游泳館的基礎(chǔ),無法采用灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索形式支護(hù),若采用雙排樁與單排樁聯(lián)合支護(hù)的形式也存在相互影響明顯、變形過大的弊端。經(jīng)過經(jīng)濟對比,若采用對支護(hù)結(jié)構(gòu)外10~14m范圍進(jìn)行地基改良的方式,降低外圍水土壓力對支護(hù)結(jié)構(gòu)的直接影響。

3.2基坑止水、降排水方案

采用第一排到第二排三軸攪拌樁形成全封閉止水帷幕,開挖時設(shè)排水井進(jìn)行降水排水,輔以明溝、集水井排水,保證作業(yè)施工順利展開。

4支護(hù)模型分析及探討

(1)采用改良基坑外一定范圍地基土的性狀以達(dá)到減少主動土壓力的方式,協(xié)助改善支護(hù)體系的受力條件。不同于地基土的成層特性,此方法改良的土體界限類似于土體的水平向分層,因此常規(guī)的計算方式并不能用于分析其土壓力的作用機理。設(shè)計中為了尋求其有利證據(jù),借鑒了被動區(qū)地基改良對被動土壓力的提高效應(yīng)分析方式,改良墻背土體參數(shù)來進(jìn)行量化設(shè)計。此外,利用力傳遞法,假定地基改良區(qū)域為重力式擋土墻,采用理正軟件分析,并假定不足部分百分百傳遞給支護(hù)體系進(jìn)行復(fù)核,取不利結(jié)果進(jìn)行設(shè)計。(2)多工法聯(lián)合支護(hù)時,概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析缺一不可,且結(jié)構(gòu)分析需要采用多種計算模型(如力傳遞法、等代剛度法等)相互驗證。多種結(jié)構(gòu)聯(lián)合支護(hù)在復(fù)雜基坑設(shè)計中應(yīng)用十分廣泛,但是相應(yīng)規(guī)范及計算理論發(fā)展相對滯后,目前沒有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊罁?jù)性規(guī)范文件和計算模型可供利用,設(shè)計需要在概念可靠、理論有支撐的前提下進(jìn)行。本設(shè)計中多數(shù)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在永久支護(hù)中,考慮到雙排樁作為永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算軟件尚不成熟,永久結(jié)構(gòu)計算只能采用等代剛度法進(jìn)行基礎(chǔ)分析。將雙排樁等代為等剛度的單樁先進(jìn)行受力分析,再應(yīng)用分析成果對雙排樁進(jìn)行配筋計算,而外側(cè)單樁對內(nèi)側(cè)雙排樁的影響則采用力傳遞法來計算其相互之間的影響。

5支護(hù)設(shè)計應(yīng)用效果

5.1止水效果良好

上述各支護(hù)體系有良好的變形控制效果,采用一排至二排三軸攪拌樁形成全封閉止水帷幕,并設(shè)置疏干井進(jìn)行開挖期間降水疏干輔以明溝+集水井排除積水。該方案止水效果良好,為后續(xù)基坑開挖及地下結(jié)構(gòu)施工提供便利條件。

5.2沉降變化滿足要求

基坑工程從2015年12月20日開始施工,至2017年7月25日基坑完成回填,共計監(jiān)測239次?;颖O(jiān)測最大變形量指標(biāo)如下:基坑坡頂最大水平位移為14.8mm,基坑坡頂最大沉降為8mm,測斜點最大位移為14.2mm,水位觀測點最大變化為567mm,周邊道路沉降觀測最大變化為35.3mm,鋼筋、錨索應(yīng)力監(jiān)測值小于或接近預(yù)警值,符合國家規(guī)范關(guān)于基坑變形控制的要求。校內(nèi)建筑(群賢樓、游泳館、體育館)沉降觀測最大變化為6.4mm,校園外南側(cè)建筑(國家海洋局第三海洋研究所)沉降觀測最大變化為1.9mm,校園外南側(cè)房屋(海洋新村)沉降觀測最大變化為2.0mm,符合規(guī)范中建筑物差異沉降控制的相關(guān)要求。

6結(jié)束語

綜上所述,深基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴大,該技術(shù)已經(jīng)受到社會的關(guān)注。在運動場改造項目中應(yīng)用深基坑支護(hù)技術(shù),發(fā)揮了技術(shù)的安全可靠性和穩(wěn)定性,提高了運動場改造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]梁玉澤,劉壯.深基坑支護(hù)工程的設(shè)計、施工與監(jiān)測[J].數(shù)字化用戶,2018,24(1):103.

[2]謝琳.復(fù)雜條件下的深基坑支護(hù)設(shè)計選型研究及實例分析[J].廣東土木與建筑,2018,25(1):1-3.

[3]馮唐凌.某綜合樓深基坑工程支護(hù)方案設(shè)計[J].商品與質(zhì)量,2019(3):136,157.

作者:謝鑫單位:廈門華巖勘測設(shè)計有限公司