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复杂环境深厚软弱填土深基坑支护设计实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-05  来源:基础工程网  浏览次数:100
核心提示:陈慧勇1,2,隆威1,古炜恒3,谭旭亮3(1、中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083;2、湖南核工业岩土工程勘察设计研
陈慧勇12,隆威1,古炜恒3,谭旭亮3
(1、中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083;2、湖南核工业岩土工程勘察设计研究院,湖南 长沙 410114;3、中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075)
  摘 要:建工新城高层住宅5#栋基坑深度5.5~18.1 m,属超深基坑且地下室轮廓不规则,地质条件及周边环境复杂,支护难度大,设计采用双排桩支护+双液高压注浆支护体系,基坑变形可得到有效控制,为土方开挖和地下室施工创造便利条件。本文重点介绍双排桩支护方案设计及施工工艺流程、控制要点。工程实践表明,该类型支护方案具有较好的适用性和安全性, 可为类似基坑工程的设计和施工提供借鉴和参考。
  关键词:超深基坑;复杂环境;排桩;双液高压注浆
  1 工程概况
  1.1基本概况
  建工新城高层住宅5#栋位于木莲冲路与芙蓉南路交汇处西南侧,建筑物地上二十九层,地下室三层,为框剪结构,设计地坪标高86.90m,体形较复杂,为一级建筑物;沿街商铺为二层框剪结构,为二级建筑物。基坑开挖深度5.5~18.1m,西侧基坑底标高为73.32m,开挖深度为9.0m,东侧基坑底标高为75.7 m,开挖深度为5.52m, 南侧基坑底标高为68.62~75.51m,开挖深度为5.71~18.1m,基坑周边长250.5 m。
  1.2场地地质条件
  根据勘察报告,土层分布情况如下:
  素填土:红褐色,稍密,湿,未完成自重固结,层厚6.0-21.5m。
  淤泥质土:灰褐色,很湿,软塑,含有机质,层厚1.0~2.80m。
  圆砾:褐黄色杂灰白色,中密,湿~饱和。卵砾石含量占60%左右,成分为石英卵砾石呈层次圆状,粒径5~30mm,卵砾石最大粒径可达60mm,该层主要分布于场地南部,层厚2.70~5.30m。
  卵石:褐黄色夹灰白色,湿,卵砾石含量占60%,卵石粒径30~60mm,最大达到130mm,层厚1.30~6.00m。
  粉质粘土:红褐色,湿,中上部可塑,下部硬塑。由泥质粉砂岩风化残积形成,层厚2.90~7.40m。
  强风化泥质粉砂岩:紫红色,稍湿~干,坚硬,泥沙质结构,中厚层构造,该层稳定分布于整个场地,层厚5.10~8.90m。
  中风化泥质粉砂岩:暗红色,干,坚硬,泥沙质结构,中厚层状结构,岩芯多呈短柱状~长柱状,较完整,风化裂隙不甚发育,岩块用手难折断,无崩解性及膨胀性。
  2 工程难点分析
  2.1 建筑环境复杂
  基坑场地原有的地下设施及高层建筑物对支护设计与施工存在限制因素。南面为交通要道,有地下管道网填土及砂卵石层较厚,北面紧邻高层建筑,基础为桩基和复合地基,需要严格控制基坑变形。
  2.2 地质条件差
  根据勘察报告,整个场地的填土层厚达6.0~21.5m,场地南部分布厚度1.3~6.0m圆砾及卵石层等强透水层,场地东北角及西北角分布淤泥质土,灰褐色,很湿,软塑,含有机质,层厚1.0~2.80m。地下水位较高, 水量较丰富,因此对基坑降水要求也较高。
  2.3 施工场地狭窄
  场地紧邻17层高层建筑物, 基坑开挖不具备自然放坡条件。开挖深度内土层主要为素填土、圆砾及砂卵石层,若处理不当,将对基坑开挖带来不利影响。
  3 基坑支护设计
  3.1 基坑支护设计思路
  基坑紧邻高层建筑物,无放坡空间,垂直开挖对基坑的变形控制要求高;填土层较厚,不进行处理容易出现桩间土挤出现象;圆砾层及卵石层为强透水层,应进行降水或帷幕止水措施。为了节约投入资金,在满足安全的条件下, 应针对各段特点分段优化支护形式, 最大限度地节约费用。基坑支护平面图如图1所示。

图1 基坑支护平面图
  3.2支护方案
  (1)AB、DF段,基坑高度5.5~9.0m,垂直开挖,采用人工挖孔桩+双液高压注浆+锚杆(局部)+网喷联合支护,人工挖孔桩桩径1.2m间距2.0m,桩长20.0~22.0米,嵌入深度15.0m。因为土质条件较差,人工挖孔桩开挖过程中要及时进行护臂,保证护臂深度满足开挖深度要求,同时拆模前必须保证护臂混凝土强度。基坑底梅花型布设三排注浆管,采用φ50注浆管,间距1.0m,长度约13.0m,加固桩周围土体,增强人工挖孔桩的稳定性,基坑顶梅花型布设两排注浆管,采用φ50注浆管,间距1.0m,长度约21.0m 。注浆深度内,浆液挤压密实填土,填充填土中的缝隙同时提高填土的密实度,并与土成形土、混凝土共同体,使桩前填土起到帷幕止水的作用。
  如图2所示

图2 AB、DF基坑支护剖面图
  (2)BD段,基坑高度12.6~18.1m,靠近建筑一侧垂直开挖,采用人工挖孔桩+双液高压注浆+工程桩联合进行支护,人工挖孔桩桩径1.4m间距2.0m,桩长18~30.0m,嵌入深度10.0~20.0m。因为土质条件较差,人工挖孔桩开挖过程中要及时进行护臂,保证护臂深度满足开挖深度要求,同时拆模前必须保证护臂混凝土强度。桩间梅花型布设二排注浆管,采用φ50注浆管,长度5~8m,间距1.0m,加固桩周围土体,增强人工挖孔桩的稳定性,防止桩间土挤出。工程桩为在建、构筑物中受力起作用的桩,提前建造可与其他基坑支护共同保护基坑稳定,同时可降低基坑支护成本。
  基坑顶梅花型布设两排注浆管,采用φ50注浆管,间距1.0m,长度约21.0m。注浆深度内,浆液挤压密实填土,填充填土中的缝隙同时提高填土的密实度,并与土成形土、混凝土共同体,使桩前填土起到帷幕止水的作用。
  如图3所示

图3 BD段基坑支护剖面图
  4 支护结构施工
  4.1人工挖孔桩施工
  (1)施工工艺流程:桩位测量桩孔开挖护壁排水清孔、 封底钢筋笼制作安装桩身砼灌注。
  (2)施工要点控制
  ①用经纬仪及钢卷尺放桩位,桩位偏差控制在20mm以内,桩基轴线方向每根桩由四个控制桩控制,桩位允许偏差在50mm以内。
  ②钢筋笼下放应轻巧,先校核钢筋笼标高,防止钢筋笼碰撞井壁及钢筋笼扭曲、变形。
  ③人工挖孔桩施工时,应按“隔一跳挖”的流程施工,即先施工1,3,5…号桩;然后再施工2,4,6…,最后用冠梁连接成一整体。
  4.2双液高压注浆施工
  (1)作用机理
  双液高压注浆通过对饱和性质的粉砂、中细砂以及卵石的补强加固,效应可视为由渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成,浆液在压力作用下向钻孔周围土体中发生渗透、劈裂扩散。浆液包裹泥土团,而土体间的孔隙、裂隙被水泥颗粒填充。水泥中的硅酸二钙发生水解和水化反应,产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应,生成细分散状的凝胶体——水化硅酸钙。凝固后形成强度较高、水稳定性较好的水泥结石体,从而使地基挤密,固结强度增高。
  (2)工艺流程
  注浆施工工艺流程为:放线定孔→钻孔→下管→注浆→提管→封孔→移孔→补孔注浆。

高压双液注浆工艺流程图
  (3)施工要点控制
  ①以普通硅酸盐水泥(P.O.32.5)和40”Be水玻璃为主要制浆材料,水玻璃作为添加剂调节注浆液的初凝时间。根据本地结构特性,注浆浆液的浓度由稀到浓,逐级变换。
  ②当注浆压力保持不变,注入率持续减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比。
  ③当注入率大于30L/min时,可根据具体情况越级变浓,当注浆压力持续升高,注入率持续减少时,继续注浆15min后方可终止该孔注浆。
  5 结束语
  本基坑工程虽然基坑平面面积不大但开挖深度很深且土质条件差,特别是周边有大量对变形较为敏感的高层建筑物,所采用人工挖孔桩+双液高压注浆基坑支护方案克服了施工场地狭小的困难,有效地控制了基坑位移,达到了安全支护的目的。随着城市建设的发展,狭小场地内的复杂周边环境条件深基坑工程越来越多。本文提供了一种针对这种情况下的较为典型的基坑支护方案,并已在多个类似基坑工程中得到应用,均取得了较为理想的效果。

  参考文献
  [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)[S].北京:中国建筑工业出版社,1999.
  [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
  [3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程》(JGJ/T211-2010) [S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
  [4] 韩雪松,任达等.《无支撑双排桩支护体系在大型车库深基坑支护中的应用》[J].岩土工程学报.2010年,第32卷增刊1,275-279.
 
 
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