某污水廠粗格柵及進(jìn)水泵房基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

許鳳光

為滿足城市污水處理要求,某市在郊區(qū)新建一污水處理廠,由于該工程中粗格柵及進(jìn)水泵房開挖深度為8.0 m～10.4 m,而且工期制定極為緊張,因此對(duì)粗格柵及進(jìn)水泵房的基坑支護(hù)成為該污水處理廠的控制工程。本文以該工程為例,對(duì)特殊條件下基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 工程概況

該污水廠粗格柵及進(jìn)水泵房平面布置如圖1所示,圖1中所標(biāo)為基底絕對(duì)標(biāo)高,該處地面標(biāo)高為25.450 m,粗格柵及進(jìn)水泵房基坑開挖深度分別為8.05 m和10.40 m;進(jìn)水泵房北側(cè)擬建為細(xì)格柵間,該建筑物為獨(dú)立柱基礎(chǔ),基底埋深1.65 m,與進(jìn)水泵房相距僅2.7 m。該工程場(chǎng)地位于城郊空曠區(qū)域,周圍無其他建(構(gòu))筑物和地下管線影響。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

根據(jù)場(chǎng)地的巖土工程勘察報(bào)告,該場(chǎng)地地層主要為第四系黏性土、粉土組成,地表分布有0.30 m～0.40 m耕土為耕地,地形基本平坦,現(xiàn)對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)有影響的土層詳述如下:①耕土:黃褐色,可塑,稍濕,主要為黏性土,含植物根系,土質(zhì)較松散。厚度0.20 m～0.80 m,平均0.46 m。②粉土:褐黃色,稍密,稍濕～很濕,含氧化鐵及云母片,搖振反應(yīng)迅速,無光澤反應(yīng),干強(qiáng)度低,韌性低。厚度0.70m～4.90 m,平均2.60m,層底埋深2.20 m～6.00 m,平均 4.96 m。②-1粉質(zhì)黏土:黃褐色,可塑,含氧化鐵,局部夾黏土薄層,無搖振反應(yīng),稍具光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等。厚度0.50 m～4.20 m,平均1.93 m。③粉質(zhì)黏土:黃褐色,可塑,含氧化鐵,無搖振反應(yīng),稍具光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等。厚度0.50 m～2.60 m,平均 1.42 m,層底埋深 5.00 m～7.30 m,平均6.41 m。④粉土:褐黃色,稍密～中密,濕,含氧化鐵及云母片,搖振反應(yīng)迅速,無光澤反應(yīng),干強(qiáng)度低,韌性低。厚度0.40 m～2.00 m,平均1.01 m,層底埋深7.00 m～8.20 m,平均 7.42 m。⑤粉質(zhì)黏土:灰褐色,可塑,局部軟塑,含有機(jī)質(zhì),偶見粒徑0.5 cm姜石,無搖振反應(yīng),稍具光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等。厚度1.50 m～4.00 m,平均2.59 m,層底埋深9.40 m～11.00 m,平均10.01 m。⑥含姜石粉質(zhì)黏土:灰褐色～棕黃色,可塑～硬塑,含粒徑0.5 cm～3 cm姜石2%～5%,局部富集含量較高,無搖振反應(yīng),稍具光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等。厚度5.80 m～10.30 m,平均 8.08 m,層底埋深18.10 m～20.50 m,平均19.40 m。以下土層情況此處省略,同時(shí),根據(jù)勘察報(bào)告,場(chǎng)地地下水為第四系孔隙潛水。勘察期間,測(cè)得鉆孔內(nèi)靜止水位埋深為2.40 m～3.10 m,平均值2.71 m。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 總體方案確定

該基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要涉及兩個(gè)重要問題:

1)由于該基坑四周無建(構(gòu))筑物和地下管線影響,因此可以考慮采用直接放坡并掛網(wǎng)噴護(hù),但是基坑部分位置開挖深度超過10 m,且場(chǎng)地土層以可塑為主,還有部分土層為軟塑,因此是采用一個(gè)坡度還是采用不同的坡度以及是否需要再結(jié)合進(jìn)行土釘支護(hù),以上問題在進(jìn)行放坡設(shè)計(jì)時(shí)需要謹(jǐn)慎確定,另外需要注意坡度過大也會(huì)造成土方量大增。

2)該基坑工程另一個(gè)重點(diǎn)是進(jìn)水泵房北部將要施工細(xì)格柵間,該結(jié)構(gòu)物距進(jìn)水泵房?jī)H2.7 m,若進(jìn)水泵房北側(cè)邊坡放坡開挖,只有在該基坑回填之后方可進(jìn)行細(xì)格柵間的施工,從而影響細(xì)格柵間的施工進(jìn)度;另外,細(xì)格柵間為獨(dú)立基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將同時(shí)位于基坑回填土和原狀土之上,極易造成不均勻沉降,導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)開裂。

針對(duì)該基坑設(shè)計(jì)中以上兩個(gè)重點(diǎn)問題,依據(jù)安全第一、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則,經(jīng)綜合考慮,制定以下基坑支護(hù)方案,其總平面圖如圖2所示。該基坑工程共分為3個(gè)支護(hù)剖面,1—1剖面為粗格柵部位,2—2剖面為進(jìn)水泵房東西兩側(cè)剖面,3—3剖面為進(jìn)水泵房北側(cè)剖面,其中1—1剖面和 2—2剖面均采用放坡支護(hù),3—3剖面垂直開挖,采用超前支護(hù)微型樁加復(fù)合土釘支護(hù)。為避免基坑開挖陽角出現(xiàn),將粗格柵與進(jìn)水泵房交角部分挖除,基坑開挖底邊線如圖2所示。

3.2 深基坑放坡支護(hù)方案

該基坑1—1剖面和2—2剖面支護(hù)方案相同,區(qū)別僅是2—2剖面深度增加了2.4 m,此處以2—2剖面為例介紹深基坑大放坡支護(hù)方案,其支護(hù)剖面如圖3所示。

該方案首先對(duì)上部3.5 m土體進(jìn)行 1∶1放坡,放坡后設(shè)置一寬度2.0 m的平臺(tái),進(jìn)一步消減上部土方荷重,對(duì)下部土體按照1∶1.2進(jìn)行放坡,根據(jù)計(jì)算能夠滿足基坑整體穩(wěn)定性安全系數(shù)。雖然該場(chǎng)地土質(zhì)以可塑粉質(zhì)黏土和粉土為主,經(jīng)過基坑降水,土體抗剪強(qiáng)度能夠稍微提高,使基坑安全可靠度進(jìn)一步增強(qiáng)。

3.3 微型樁復(fù)合土釘支護(hù)方案

為了不影響該基坑北側(cè)細(xì)格柵間的施工,或者影響細(xì)格柵間地基質(zhì)量,對(duì)進(jìn)水泵房北側(cè)邊坡采用垂直開挖,由于基坑開挖深度達(dá)到10.4 m,采用柔性支護(hù),即微型樁復(fù)合土釘墻支護(hù)方案。

除去施工工作面,基坑北側(cè)已基本無放坡空間,故采用微型鋼管樁聯(lián)合復(fù)合土釘進(jìn)行支護(hù),鋼管樁樁徑220 mm,內(nèi)置直徑89 mm鋼管,采用鉆機(jī)成孔后注漿方式施工。共布置6排土釘(錨桿),其中第二排為預(yù)應(yīng)力錨桿,采用型鋼作為腰梁,約束邊坡的整體變形,該預(yù)應(yīng)力錨桿能夠?qū)吰率┘右欢ǖ闹鲃?dòng)約束,進(jìn)一步增強(qiáng)基坑邊坡的穩(wěn)定性。

4 基坑降水設(shè)計(jì)

由于該場(chǎng)地靜止水位埋深為2.40 m～3.10 m,需進(jìn)行降水施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,周圍無建(構(gòu))筑物,可以采用管井降水,降水后的地下水位距離基坑底不小于0.5 m。粗格柵及進(jìn)水泵房基坑共布置降水井17眼,基坑外側(cè)12眼,基坑內(nèi)側(cè)疏干井 5眼;降水井水平間距10 m,降水井深度20 m,周邊部位的降水井中心布置在基坑頂部1.0 m處,基坑內(nèi)部降水井中心距內(nèi)側(cè)支護(hù)邊緣0.5 m。降水管井成孔直徑700 mm,濾管采用內(nèi)徑400 mm的無砂水泥濾管,濾料采用直徑5 mm～10 mm的干凈石子,井底密封。井口高出現(xiàn)場(chǎng)地坪200 mm,降水井上部1 m處用黏土填充夯實(shí),井孔、井管間空間用石硝或中砂填充密實(shí),下井管要連續(xù)及時(shí),填充完成后及時(shí)抽水洗井,補(bǔ)充填充料防止井口塌陷。沿基坑內(nèi)部周圍設(shè)置排水溝,其尺寸為300 mm×300 mm,內(nèi)填碎石,沿基坑四周每10 m設(shè)置一集水井,尺寸為500 mm×500 mm,井深不小于1.0 m。

5 結(jié)語

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)不僅需要考慮其周圍建(構(gòu))筑物情況及地質(zhì)情況,還需要結(jié)合相鄰建筑的施工工期和對(duì)地基的要求,保證同時(shí)開工的建筑物都能順利施工。通過該污水廠粗格柵及進(jìn)水泵房基坑支護(hù)設(shè)計(jì),充分體現(xiàn)了因地制宜,深基坑大放坡方案中設(shè)置中間平臺(tái)、采用二級(jí)放坡,垂直開挖采用超前支護(hù)微型樁復(fù)合土釘支護(hù),以上支護(hù)方案經(jīng)實(shí)際施工表明,基坑邊坡穩(wěn)定,保證了細(xì)格柵間的正常開工和地基基礎(chǔ)安全,同時(shí)滿足了該污水廠整體施工工期要求,可為類似工程提供較好的借鑒作用。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

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[4]王志新,卜曉翠.深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑,2007,33(9):112-113.