探析復(fù)雜環(huán)境下的深基坑開挖技術(shù)

【摘 要】本文就復(fù)雜環(huán)境下的深基坑開挖技術(shù)展開探討，從工程實(shí)例出發(fā)，結(jié)合工程監(jiān)測、設(shè)計(jì)和施工資料，在復(fù)雜環(huán)境下深基坑挖掘控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，并對(duì)基坑測點(diǎn)布置和測試方法進(jìn)行了簡述。實(shí)踐表明，深基坑開挖技術(shù)的應(yīng)用有效保證了結(jié)構(gòu)安全可靠。

【關(guān)鍵詞】深基坑；挖掘；控制技術(shù)；測試

一、工程實(shí)例概況

本工程為某企業(yè)商務(wù)樓，共16層，總高度為55m。建筑以樁基承臺(tái)為基礎(chǔ)，地下室一層，以框架-剪力墻為上層主體結(jié)構(gòu)。工程樁的有效樁長為67m，為φ900，φ800，φ700的鉆孔灌注樁。本工程相對(duì)標(biāo)高為﹢0.200m，基層開挖面計(jì)算表高依次為-5.950、-6.650、-8.000m（電梯井），計(jì)算開挖深度分別為6.15、6.85、8.20m（電梯井）。本工程屬于二級(jí)基坑工程。

本工程建筑靠近河道，為南北向，建筑用地面積為46.8×25.8m2，工程施工地質(zhì)條件：砂質(zhì)粉土，較為濕潤，密度適中，夾雜有部分粉砂與粘質(zhì)粉土，具有較快的搖震反應(yīng)和較差的韌性；雜填土以粉性土為主，密度較小，略濕，其中碎石與建筑垃圾含量約為20%，其粒徑一般在200mm以內(nèi)，層頂標(biāo)高為6.51～6.64m，層厚為1.40～2.60m；施工區(qū)域地下水上層為空隙潛水，受大氣降水影響較大，因而有較大的動(dòng)態(tài)變化，其地下水位在勘測期間為1.00～1.40m，年變化幅度為0.5～0.9m。

結(jié)合以上工程數(shù)據(jù)可得，本工程基坑特點(diǎn)為：基坑施工深度層多為砂質(zhì)粉土和雜填土，滲透性相對(duì)比較大，地下水由于臨近河道往往得到較大補(bǔ)給量；與基坑挖掘深度相比，電梯井的開挖深度更大；基坑兩側(cè)距宿舍樓較近，其承臺(tái)與樁基有較大的高差，應(yīng)謹(jǐn)慎處理，以防對(duì)宿舍樓樓體造成安全問題。

二、基坑開挖技術(shù)措施

（一）基坑圍護(hù)

采用土釘墻對(duì)基坑南北側(cè)中段部分進(jìn)行圍護(hù)，使用長8000mm或6000mm、φ48mm×3.0mm的鋼管作為土釘，以鋼管長度方向間距600mm為軸旋轉(zhuǎn)90°，并在鋼管端頭1.0m處設(shè)置一對(duì)φ8mm的圓孔至鋼管前部。

澆筑第1層C20混凝土，厚度30～50mm，然后以20°或者15°傾角將土釘打入，土釘應(yīng)呈梅花狀，間距為1400mm，采用M10水泥砂漿作為土釘注漿，沿坡面懸掛φ6.5@200×500的鋼筋網(wǎng)并固定。澆筑第2層混凝土層，厚度為100mm。

基坑的東西側(cè)應(yīng)以“[”型進(jìn)行布置，圍護(hù)措施為使用φ600mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加支撐，灌注樁體的混凝土材質(zhì)等級(jí)為C25，在樁面懸掛固定φ6.5@200×200的鋼筋網(wǎng)并噴射C20混凝土，厚度為100mm，鋼筋網(wǎng)鍥入冠梁深度為150mm，使用膨脹螺栓對(duì)樁面鋼筋網(wǎng)進(jìn)行固定，在土釘墻與圍護(hù)樁相接處，混凝土面層與鋼筋網(wǎng)都應(yīng)連續(xù)。以現(xiàn)澆筑的C30材質(zhì)等級(jí)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為角支撐和冠梁主體。采用此圍護(hù)措施，對(duì)土體位移有了較好的控制，對(duì)相鄰建筑影響基本可以忽略，保證了其他樓體的安全。

（二）基坑降水

基坑施工能否順利開展并成功，基坑降水是關(guān)鍵因素。本工程基坑場地具有地下水位高、含量大、滲透性好、補(bǔ)給豐富、較大降水面積、較深的局部降水等特點(diǎn)。結(jié)合本工程實(shí)際情況，采用輕型井點(diǎn)與自滲管井相結(jié)合的基坑降水措施，為實(shí)現(xiàn)截除坑外上層地下水補(bǔ)給的效果，應(yīng)將兩級(jí)輕型井點(diǎn)設(shè)置在基坑周圍，同時(shí)基于電梯井基坑深度較大，應(yīng)相應(yīng)設(shè)置第三極輕型井點(diǎn)。以本區(qū)域工程經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，自滲管井的布置可在各承臺(tái)之間靈活安排，間距控制在12m左右為宜。

輕型井點(diǎn)按照設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采用φ48mm、長度為6000mm的濾管和長度為1200mm的鋼管，以1000mm為間距進(jìn)行設(shè)置，分別在標(biāo)高為-0.8m、-3.08m處設(shè)置第一、二級(jí)輕型井點(diǎn)，同時(shí)將第三極輕型井點(diǎn)設(shè)置在電梯井基坑中坑位置-5.65m處；自滲管井應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用φ400mm塑料管，將φ10mm@50mm×50mm圓孔沿管長方向設(shè)置，用60目的尼龍網(wǎng)3層和7目鍍鋅鐵絲網(wǎng)1層進(jìn)行外包。管井成孔φ800mm，孔底標(biāo)高分別為-11.50，m和13.50m，用潛水泵在管井內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。

（三）基坑監(jiān)測

考慮到各種復(fù)雜因素，如地下土體的荷載條件、性質(zhì)、施工環(huán)境等，即是以室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)和地質(zhì)勘察資料為依據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工方案的確定，在實(shí)際的施工過程中仍會(huì)出現(xiàn)諸多不可控因素，特別是在一些有著嚴(yán)格環(huán)境要求的項(xiàng)目，或者施工非常復(fù)雜的大型工程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工過程中各要素的檢測，例如環(huán)境變化、土體性狀變化、對(duì)附近建筑和地下設(shè)施的影響等等，這些都是工程建設(shè)中不可或缺的一環(huán)。在本文中，對(duì)地下水位監(jiān)測、支撐軸力的監(jiān)測、基坑附近建筑物的沉降度監(jiān)測、深層側(cè)向的土體位移監(jiān)測等為本基坑工程的主要監(jiān)測內(nèi)容。筆者將在下文選擇性地進(jìn)行分析與探討。

三、基坑測試布置與方法

（一）支撐軸力的測試

1、原理 通過導(dǎo)線，鋼筋應(yīng)力可以被鋼筋應(yīng)力儀測得，進(jìn)而展開對(duì)鋼筋應(yīng)變的計(jì)算，以混凝土與鋼筋共同作用原理為依據(jù)，混凝土內(nèi)力和鋼筋混凝土支撐內(nèi)力可根據(jù)混凝土模量求得。通過導(dǎo)線，鋼支撐的軸向應(yīng)力可被軸力計(jì)直接測得。

2、測點(diǎn)選擇 采用鋼支撐中埋設(shè)的軸力計(jì)和混凝土支撐中埋設(shè)的鋼筋應(yīng)力計(jì)進(jìn)行內(nèi)力測試。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，應(yīng)在其最不利受力的位置進(jìn)行軸力計(jì)和鋼筋應(yīng)力計(jì)的設(shè)置，并均勻分布。以設(shè)計(jì)方交予的軸力分布和結(jié)構(gòu)位移圖為依據(jù)進(jìn)行測點(diǎn)埋設(shè)，共有2處。具體分布如下圖1所示。

圖1 監(jiān)測平面布置示意圖

3、鋼筋應(yīng)力計(jì)的安裝 鋼筋應(yīng)力計(jì)的量程選擇應(yīng)以測點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算值為依據(jù)，在安裝前，在拉、壓受力狀態(tài)下進(jìn)行鋼筋應(yīng)力計(jì)的標(biāo)定。在被測主筋上進(jìn)行鋼筋應(yīng)力計(jì)的焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)保證在不受力狀態(tài)下進(jìn)行鋼筋應(yīng)力計(jì)的安裝，尤其應(yīng)避免鋼筋應(yīng)力計(jì)受力變彎。應(yīng)將相鄰鋼筋與應(yīng)力計(jì)導(dǎo)線逐段捆扎在一起，并引入地表測試匣中。在支護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后，應(yīng)對(duì)鋼筋應(yīng)力計(jì)的電路絕緣性和電阻值進(jìn)行檢測，做好保護(hù)與應(yīng)對(duì)措施。

（二）地下水位測試

1、測試原理 采用水位計(jì)進(jìn)行地下水位的測量，在水位管中放入水位計(jì)，水位計(jì)將在其金屬探頭與水面相接觸時(shí)發(fā)出蜂鳴聲，地下水位位置可由探頭下沉距離測得，對(duì)基坑止水帷幕的實(shí)際效果進(jìn)行檢測，控制附近房屋和地下管線因基坑施工而發(fā)生沉降是觀測地下水位下降的目的所在。

2、測點(diǎn)選擇 地下水位管分布平面示意如上圖1所示，應(yīng)在地下10m處進(jìn)行水位管埋置，所置測點(diǎn)共計(jì)7個(gè)。埋設(shè)完水位管后待鉆孔淤實(shí)以后，進(jìn)行地下水位高程的測讀。

3、監(jiān)測頻率 基坑挖掘過程中，在正常情況下監(jiān)測頻率為2d監(jiān)測一次；若出現(xiàn)工程險(xiǎn)情，則應(yīng)跟蹤監(jiān)測。

結(jié)語：

通過對(duì)水位變化、測斜管水平位移變化和鋼筋的應(yīng)力曲線分析可得：鋼筋應(yīng)力計(jì)與地下水位均處于安全范圍，基坑土體水平位移在允許范圍內(nèi)，在本工程作業(yè)中未出現(xiàn)異常情況，挖掘工作開展較為順利。

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