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摘要:既有廠房?jī)?nèi)部小尺寸超深基坑因受廠房?jī)舾呦拗疲瑑H允許小型機(jī)械設(shè)備施工;另外需不影響廠房運(yùn)營(yíng),對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形要求高,支護(hù)方案選型受到一定限制,鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁施工機(jī)械較小,可滿足施工要求,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。
關(guān)鍵詞:既有廠房;深基坑;鉆孔灌注樁;內(nèi)支撐
1工程概況
某投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)廠房項(xiàng)目為進(jìn)一步滿足產(chǎn)能擴(kuò)容需要,決定廢棄38軸與C軸線交叉位置附近原有設(shè)備C,在38~40軸與C~D軸原廠房地坪位置新建設(shè)備A、B及D,設(shè)備D為新建鑄造機(jī),鑄造機(jī)基礎(chǔ)基坑位于廠房C~D軸與39~40軸位置,基坑平面布置見(jiàn)圖1。本項(xiàng)目室內(nèi)地坪為建筑標(biāo)高±0.000。新建設(shè)備A、B基坑深度為5.0m,設(shè)備D新建鑄造機(jī)基礎(chǔ)底板墊層底標(biāo)高-15.10m,長(zhǎng)約20m,寬約10m,基坑周長(zhǎng)約60m,基坑面積約200m2。新建設(shè)備基礎(chǔ)施工期間,廠房需保持正常運(yùn)行,即B/D軸與37~41軸范圍作為施工場(chǎng)地,外圍均不得占用,承臺(tái)采用預(yù)制方樁基礎(chǔ),基坑開(kāi)挖需考慮對(duì)既有承臺(tái)的保護(hù),嚴(yán)格控制基坑開(kāi)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
根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告資料,基坑處于ZK125孔位置,對(duì)應(yīng)地勘孔如圖2所示。開(kāi)挖涉及土層描述如下。①素填土層:黃褐色、灰褐色,主要由粉質(zhì)黏土組成,為新近回填,呈稍濕、松散~稍密狀態(tài)。②1粉質(zhì)黏土:灰褐色、灰黃色,局部夾粉土,具輕微搖振反應(yīng),稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等。呈濕~飽和、可塑狀態(tài),局部為軟塑狀態(tài)。②2粉質(zhì)黏土:灰色、灰黑色,含有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì),略具臭味,局部夾粉土,有搖振反應(yīng),稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等偏低,韌性差。呈飽和、流塑~軟塑狀態(tài)。③粉質(zhì)黏土:黃褐色、褐黃色,含鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核及灰白色高嶺土團(tuán)塊,無(wú)搖振反應(yīng),切面光滑,干強(qiáng)度及韌性中等偏高。呈濕~飽和、可塑狀態(tài)。④粉質(zhì)黏土:褐黃色、青灰色,含鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核及灰白色高嶺土團(tuán)塊,無(wú)搖振反應(yīng),切面光滑,干強(qiáng)度及韌性高。呈濕~飽和、硬塑狀態(tài)??拥字饕挥冖?粉質(zhì)黏土層和③粉質(zhì)黏土層。
2.2地下水
本項(xiàng)目地貌類型屬崗地及古沖溝,基坑位于古沖溝范圍,場(chǎng)地地基土中①、②1、②2層土為弱透水層,③、④層土為相對(duì)隔水層。場(chǎng)地地下水類型為孔隙潛水,主要賦存在①、②1、②2層土。勘察期間初見(jiàn)水位為1.00~2.50m,24h測(cè)得穩(wěn)定水位為1.0~1.70m?;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)如表1所示。
3基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)
3.1本基坑工程特點(diǎn)
1)基坑規(guī)模較小,面積約200m2,但開(kāi)挖深度較大,達(dá)到15.10m。2)場(chǎng)地地質(zhì)條件較復(fù)雜,上部存在較厚填土層,厚度約4m,開(kāi)挖邊坡易失穩(wěn)。另外,本基坑處于古沖溝位置,坑底附近存在②2粉質(zhì)黏土層,局部夾粉土,流塑~軟塑狀態(tài),且含有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì),該層物理力學(xué)性質(zhì)較差,基坑開(kāi)挖后易導(dǎo)致周邊較大變形,坑底土層隆起破壞等現(xiàn)象。3)周邊環(huán)境相對(duì)較復(fù)雜,基坑在已建廠房?jī)?nèi)部施工,需考慮對(duì)臨近承臺(tái)的保護(hù),既有承臺(tái)工程樁為預(yù)制方樁,若基坑開(kāi)挖導(dǎo)致周邊較大變形,工程樁易斷裂,危及廠房安全。4)設(shè)備基礎(chǔ)地下結(jié)構(gòu)非常規(guī),需要較大的凈空間,層高較大,若采取支撐結(jié)構(gòu)體系,需考慮換撐等不利因素。
3.2支護(hù)方案選型原則
基坑支護(hù)方案的選定必須綜合考慮工程本身的特點(diǎn)及周圍環(huán)境的要求,在滿足地下結(jié)構(gòu)土建施工及確保周圍環(huán)境安全可靠的前提下,盡量達(dá)到既經(jīng)濟(jì)合理,又方便施工并提高施工質(zhì)量。此次基坑支護(hù)設(shè)計(jì)遵循的主要原則如下。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
常用支護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要有自然放坡掛網(wǎng)噴漿、土釘墻、鉆孔灌注樁加支撐、鋼板樁+支撐支護(hù)等[1-3]。結(jié)合本基坑工程特點(diǎn),對(duì)上述支護(hù)結(jié)構(gòu)用于本項(xiàng)目的安全性、經(jīng)濟(jì)性及施工便捷等方面分析如下。1)SMW工法+內(nèi)支撐。SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法,即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等,將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來(lái),使之成為同時(shí)具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。本工程由于在已建廠房?jī)?nèi)部施工,對(duì)凈空要求較高,SMW工法施工設(shè)備三軸深攪及型鋼吊裝缺乏施工空間,難以實(shí)施。2)地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻剛度大,止水效果好,是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式,適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜,基坑深度大,周邊環(huán)境要求較高的基坑,但是造價(jià)較高,施工要求專用設(shè)備[4]。本基坑支護(hù)采用地下連續(xù)墻費(fèi)用要相對(duì)較高,另外受凈空影響,鋼筋籠吊裝難以實(shí)施。3)鉆孔灌注樁加支撐。采用鉆孔灌注樁加支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式,可考慮頂部適當(dāng)放坡,底部采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護(hù)+兩道型鋼支撐,地下結(jié)構(gòu)底板澆筑至支護(hù)結(jié)構(gòu)邊,形成底部剛性鉸,計(jì)算拆撐變形確定可否拆撐,若拆撐變形較大可考慮基坑側(cè)壁素混凝土回填,達(dá)到強(qiáng)度后分層拆除型鋼支撐。采用該方案安全性可靠,施工機(jī)械設(shè)備相對(duì)較小,可滿足施工要求。樁頂冠梁采用混凝土材料,頂部形成剛性支撐,底部?jī)傻啦捎眯弯撝?,一定程度上可消除底部?jī)傻乐蔚酿B(yǎng)護(hù)時(shí)間,縮短工期。工程造價(jià)較SMW工法略高,比地下連續(xù)墻便宜。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(guò)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。基坑北側(cè)及東側(cè)按挖深15.10m設(shè)計(jì),頂部5m范圍二級(jí)放坡卸土,坡面掛網(wǎng)噴漿處理;底部采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護(hù)+兩道型鋼支撐支護(hù)。基坑南側(cè)及西側(cè)考慮臨近設(shè)備基礎(chǔ)施工,先大面積卸土至-5.0m,按挖深10.10m設(shè)計(jì),采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護(hù)+兩道型鋼支撐支護(hù)。止水措施:因本次基坑在廠房?jī)?nèi)部施工,受限于施工高度,本次基坑設(shè)計(jì)采用高壓旋噴樁樁止水,止水帷幕進(jìn)行③層土不小于1m,形成封閉止水。降排水措施:坡腳設(shè)置明溝+集水井進(jìn)行疏干排水(表層填土潛水),鑄造機(jī)位置②2層土視開(kāi)挖情況,必要時(shí)沖溝區(qū)增設(shè)輕型井點(diǎn)分層降水,井點(diǎn)管沿坑周布設(shè)。
3.5項(xiàng)目實(shí)施效果
目前該深基坑已開(kāi)挖至第二道支撐梁下,即將安裝第三道支撐梁,現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。目前,支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移最大值6mm,深層水平位移最大值8mm,滿足基坑安全要求。
4結(jié)論
1)既有廠房?jī)?nèi)部小尺寸超深基坑因受廠房?jī)舾呦拗?,另外需不影響廠房運(yùn)營(yíng),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。2)鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁等施工機(jī)械相對(duì)較小,可滿足小凈空?qǐng)龅厥┕ひ蟆?)支護(hù)樁冠梁、圍檁水平側(cè)向剛度,以及支撐支錨剛度、材料抗力等參數(shù)取值對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果影響較大,小尺寸基坑上述參數(shù)較大,可有效降低支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力,增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗傾覆穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn):
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作者:許亞?wèn)| 單位:鎮(zhèn)江市建設(shè)工程施工圖審查中心