李榮
摘 ?要:本文通過收集軟土地區(qū)基坑工程實(shí)例,對其支護(hù)結(jié)構(gòu)、止水方案、基坑施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)、造價(jià)等進(jìn)行分析,認(rèn)為在軟土基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用的方法和需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞:地下連續(xù)墻;SMW工法;鉆孔灌注樁;鋼板樁
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展,城市化進(jìn)程的步伐越來越快,導(dǎo)致城市人口膨脹,建筑空間日趨擁擠,可利用土地資源日益緊張。為了充分利用土地,政府不得不提高土地的容積率,出現(xiàn)了各大中城市萬幢高層建筑拔地而起的現(xiàn)象。同時(shí)政府還出臺優(yōu)惠政策鼓勵合理利用地下空間,如杭州市對用地單位利用自有土地建設(shè)地下空間的,可以減免地下層的土地出讓金。上述政策都鼓勵人們大量的建造高層建筑和充分開發(fā)、利用空間,也就必然帶來大規(guī)模的基坑工程,且其規(guī)模和深度呈不斷加大趨勢,以杭州西站為例,北環(huán)線地鐵車站基坑平面尺寸最大已達(dá)592.6m×27.7m,最深達(dá)31.8m。
1背景分析必要性
基坑開挖是基礎(chǔ)和地下工程施工中的一個(gè)古老的課題,同時(shí)又是一個(gè)綜合性的巖土工程難題,既涉及到土力學(xué)中典型的強(qiáng)度與穩(wěn)定問題,又包含了變形問題,同時(shí)還涉及到土與結(jié)構(gòu)物的共同作用。基坑工程具有許多特征,概括起來有以下幾條:
(1)基坑工程是個(gè)臨時(shí)工程,安全儲備相對可以小些,但又與地區(qū)性有關(guān)。不同區(qū)域地質(zhì)條件其特點(diǎn)也不相同。基坑工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)互相交叉的學(xué)科,是多種復(fù)雜因素交互影響的系統(tǒng)工程,是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。
(2)由于基坑工程造價(jià)高,開工數(shù)量多,是各施工單位爭奪的重點(diǎn)。又由于技術(shù)復(fù)雜,涉及范圍廣,變化因素多,事故頻繁,是建筑工程中最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)上的難點(diǎn),同時(shí)也是降低工程造價(jià),確保工程質(zhì)量的重點(diǎn)。
(3)基坑工程正向大深度、大面積方向發(fā)展,有的長度和寬度均超過百余米,工程規(guī)模日益增大。
(4)巖土性質(zhì)千變?nèi)f化,地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性,往往造成勘察所得的數(shù)據(jù)離散性很大,難以代表土層的總體情況,且精確度較低,給基坑工程的設(shè)計(jì)和施工增加了難度。
2軟土地區(qū)基坑常見幾種支護(hù)方式
軟土地區(qū)基坑常見幾種支護(hù)方式主要有以下幾種:地下連續(xù)墻、SMW工法、鉆孔灌注樁與水泥攪拌樁或高壓旋噴樁組合、水泥土樁(水泥攪拌樁)、復(fù)合土釘墻、鋼板樁。
鋼板樁是軟土地基地區(qū)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的一種。常用者多為熱軋U型截面的拉森式鋼板樁,可用于開挖深度5~10m的基坑。由于一次性投資較大,故多以租賃形式租用,用后拔出歸還。80年代以來,許多高層建筑均采用鋼板樁作擋土結(jié)構(gòu)。各施工單位結(jié)合工程特點(diǎn)使用鋼板樁的類型有:
懸臂式鋼板樁:對于遠(yuǎn)離原有建筑物和樁基的工程,在板樁有相當(dāng)剛度的情況下,可應(yīng)用此類扳樁,但懸臂高度有限,樁頂和坑外土體位移較大。
拉錨式鋼板樁:對于深度6m以內(nèi)的基坑周圍有主動滑坡線和被動滑坡線范圍外的場地時(shí),拉錨板樁是較有效的方法。它使土能一次挖走,對縮短工期有利。
支撐式鋼板樁:對于基坑面積不是很大而深度較深、對板樁系統(tǒng)整體剛度要求較高的工程,支撐式板樁是一種較有效的方法。
內(nèi)撐法鋼板樁:當(dāng)拉錨或支撐條件不夠具備時(shí),可采用了內(nèi)樁支撐法。即在基坑內(nèi)打入剛度較大的支撐樁,用它來支撐板樁,可隨挖隨撐,因此,挖土也可一次完成。要取得較好效果使內(nèi)撐樁承載力較大,支撐樁最好是斜樁。
3工程實(shí)例分析及評價(jià)
各種支護(hù)型式實(shí)例及分析評價(jià)詳見下:
3.1水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)實(shí)例
案例一:黃龍洞村農(nóng)居點(diǎn)及學(xué)生公寓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度3.3~5.4m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粘土。場地西側(cè)距黃龍雅苑(待建)10m,北側(cè)距道路14m,道路下有管線;圍護(hù)型式;水泥攪拌樁重力式擋墻:φ700mm水泥攪拌樁(樁長5~8m);基坑基本穩(wěn)定。
案例二:鹽都西區(qū)招商大廈:地下一層;基坑深度約4.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:素填土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。東、西、北側(cè)均存在建筑物,距離最近為5m,南側(cè)無建筑物;圍護(hù)型式;東、西、北側(cè)采用水泥攪拌樁重力式擋墻,φ600mm水泥攪拌樁(有效樁長10.5m)水泥摻量為15%,水灰比0.5;基坑基本穩(wěn)定。
案例三:廣東東莞市某高層住宅;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度5.4m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:根植土,淤泥,淤泥質(zhì)粉細(xì)砂。周圍存在管線及建筑物,距離較近;圍護(hù)型式;采用水泥攪拌樁重力式擋墻,φ600mm水泥攪拌樁(有效樁長12.5m)水泥摻量為15%,水灰比0.45;基坑基本穩(wěn)定。
案例四:臺州東部新區(qū)鄰里中心:地下一層;基坑深度4.3~5.4m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:淤填土、淤泥質(zhì)土。場地空曠,周邊無重點(diǎn)保護(hù)的建筑物,基坑?xùn)|側(cè)北段和南側(cè)西段距離市政道路較近;圍護(hù)型式;上部2m按1:3放坡噴射混凝土面層,下部采用7排φ600@400mm水泥攪拌樁(有效樁長10.85m)坑底被動區(qū)加固;基坑基本穩(wěn)定。
案例五:江陰污水處理廠曝氣生物濾池工程結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度5.8~6.1m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土、淤泥質(zhì)土。周邊無建筑物及管線,然基坑圍護(hù)前樁基已施工完成;圍護(hù)型式;采用φ600@400mm水泥攪拌樁相互咬合成水泥土格柵墻,寬度為4.6m。地表1:1放坡,并在坡頂設(shè)截水溝,基坑內(nèi)設(shè)集水坑。水泥摻量為12%,水灰比0.6;基坑基本穩(wěn)定。
以上實(shí)例可以看出,對于小于6.0m的基坑,當(dāng)建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),如施工場地容許,采用水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)及止水是可行的。
3.2合土釘墻+水泥攪拌樁支護(hù)實(shí)例:
案例一:古蕩北住宅小區(qū)B組團(tuán)Ⅰ標(biāo)段;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.8m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。西側(cè)距益樂路9m,北側(cè)距檢察院宿舍4m。;圍護(hù)型式:西北二面單排水泥攪拌樁復(fù)合土釘墻,東、南二面大放坡(二級)噴錨圍護(hù)墻;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例二:河南移動通訊樞紐樓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度5.6m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,粉土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;南、北、東側(cè)環(huán)境相對寬松,西側(cè)緊鄰河南移動公司通訊機(jī)房樓(二層),安全要求高;圍護(hù)型式南、北、東側(cè),采用階梯式放坡開挖和土釘墻支護(hù),共設(shè)4排土釘,坑底設(shè)置一排木樁;西側(cè)復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)+一道雙排水泥攪拌樁止水,無空間時(shí)微型注漿鋼管樁代替,輕型井點(diǎn)降水;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例三:古蕩北住宅小區(qū)A組團(tuán)Ⅰ標(biāo)段;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.5m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。北側(cè)緊鄰銀座公寓,東側(cè)離益樂路2m;圍護(hù)型式:復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu),輕型井點(diǎn)降水,靠益樂路一側(cè)加水泥攪拌樁支護(hù);基坑?xùn)|側(cè)因施工單位超挖造成土體位移加大,后經(jīng)及時(shí)回填,基坑穩(wěn)定。
案例四:寧波某綜合樓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.8m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:素填土,粘土,淤泥,淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,周邊環(huán)境條件較好;
圍護(hù)型式:復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)+水泥攪拌樁止水;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例五:消防站經(jīng)濟(jì)適用房;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.7m;結(jié)構(gòu)類型:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,北東臨文二路,西北為西湖區(qū)人民法院;
圍護(hù)型式:復(fù)合土釘墻,雙排水泥攪拌樁,插竹筋;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例六:毛家橋小區(qū)Ⅰ標(biāo)段;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.3~6.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粘土;圍護(hù)型式:水泥攪拌樁加復(fù)合土釘墻支護(hù),沿文二路用鉆孔灌注樁密排支護(hù),水泥攪拌樁作止水;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例七:南京市某住宅小區(qū)工程;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度3.4-6.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜、素填土,粉質(zhì)粘土,粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土,粉土;北面、東面、南面均緊鄰5~6層住宅樓(框架結(jié)構(gòu)),距離分別為8~9m、8m、3m,西面緊鄰圍墻,東側(cè)、南側(cè)緊鄰市區(qū)道路;圍護(hù)型式:北側(cè)放坡開挖,坡比1:1,坡面用混凝土噴漿處理;其余側(cè)采用復(fù)合土釘墻,雙排水泥攪拌樁,坑內(nèi)管井+明溝集水坑降水;北側(cè)邊坡局部坍塌(混凝土噴漿未能及時(shí)發(fā)揮作用),其余段位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例八:寧波某大型基坑;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.4~5.7m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:素填土,粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,粉質(zhì)粘土夾粉砂;基坑周邊為場地施工主要通道和施工材料堆放場所;圍護(hù)型式:復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)+水泥攪拌樁止水;最大位移75mm,基坑安全。
案例九:中房公寓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度5.4m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,塘泥,粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土;基坑西側(cè)為2幢7層磚混結(jié)構(gòu)房屋(沉管灌注樁基礎(chǔ)),之間為淺基礎(chǔ)配電房,南側(cè)緊鄰道路(下有大量管線);圍護(hù)型式;復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)+雙頭水泥攪拌樁止水,坑內(nèi)水泥攪拌樁加固,明溝、集水井排水;最大位移38mm,基坑安全。
以上實(shí)例可以看出,對于小于6.0m的基坑,當(dāng)建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),采用復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)+單~雙排水泥攪拌樁止水是可行的。
3.3鋼板樁支護(hù)實(shí)例
案例一:新園賓館;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度7.1~9.3m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,粘土,淤泥質(zhì)粘土。西面離解放路6~12m,北面離煤氣公司辦公樓6~7m,東南面為正在新建7層住宅樓,南面離正在建造的華中大酒店7~10m;圍護(hù)型式:采用拉森鋼板樁作為支護(hù)樁,二道鋼管內(nèi)支撐,H型鋼作圍檁;解放路出現(xiàn)3~5cm的裂縫后穩(wěn)定,基坑安全。
案例二:東新園站2號風(fēng)亭及C口;結(jié)構(gòu)類型:基坑深度9.5~10.9(集水井處)m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,淤泥質(zhì)土。西側(cè)為杭州市檔案館,與基坑相距6.1米,樓高9層,采用?800的灌注樁樁基礎(chǔ),樁長50m;北側(cè)為香積寺路,東側(cè)為東新路,管線縱多;圍護(hù)型式:
采用HUC組合鋼板樁,樁長18.5m。支撐體系采用內(nèi)支撐,第一道采用600×800mm混凝土支撐,二、三道采用φ609鋼支撐。基坑內(nèi)部采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固;變形較大,基坑安全。
案例三:東新園站A出入口、D出入口;基坑深度:9.7~13.5(集水井處)m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,淤泥質(zhì)土;南側(cè)為香積寺路,西側(cè)為東新路,管線縱多;圍護(hù)型式:基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分兩期施工,一期采用Φ800鉆孔灌注樁+?800@600高壓旋噴樁止水;二期采用HUC組合鋼板樁,樁長14.2~21.5m(D出入口樁長18~22m)。采用內(nèi)支撐,第一道采用600×800mm混凝土支撐,二、三、四道采用φ609鋼支撐。基坑內(nèi)部采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固;變形較大,基坑安全。
案例四:再行路站1號風(fēng)亭;;基坑深度8.7~10.9(集水井處)m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,粉質(zhì)粘土夾粉土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土;南側(cè)緊鄰中糧方圓府地下室,1層結(jié)構(gòu),其圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁。北側(cè)為西文街,管線縱多;圍護(hù)型式:基坑圍護(hù)樁采用HUC組合鋼板樁,樁長19~23m。支撐體系采用內(nèi)支撐,第一道采用600×800mm混凝土支撐,二、三道采用φ609鋼支撐;變形較大,基坑安全。
以上實(shí)例可以看出,對于大于6m小于10.0m的基坑,當(dāng)變形條件要求不高時(shí),采用HUC組合鋼板樁+三~四道內(nèi)支撐支護(hù)是可行的,然因其剛度不夠,變形相對較大。
3.4鉆孔灌注樁+水泥攪拌樁作(或高壓旋噴樁)支護(hù)實(shí)例:
案例一:華星科技大樓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度4.1~5.7m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。南側(cè)緊鄰文三路,西側(cè)緊鄰塘苗路,東側(cè)為待建的市規(guī)劃院辦公大樓;圍護(hù)型式:φ600、φ700鉆孔灌注樁和一道內(nèi)支撐為支護(hù)結(jié)構(gòu),φ600水泥攪拌樁作止水帷幕;最大位移23mm,基坑安全。
案例二:杭州娃哈哈美食城大廈;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度9.7~10.5m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。慶春路與中山中路交叉口,周圍管線密布,建筑物距離基坑近;圍護(hù)型式:鉆孔灌注樁圍護(hù)體系(φ900,樁長13~14.5m),結(jié)合二道鋼筋混凝土內(nèi)支撐,圍護(hù)樁間嵌設(shè)三重高壓旋噴樁進(jìn)行止水(φ800,樁長14.3m);止水效果不理想,最大位移62mm,基坑安全。
案例三:杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院辦公樓;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度6.3m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。
南側(cè)離文三路12m,西側(cè)緊鄰華星科技大樓;圍護(hù)型式:φ600、φ700鉆孔灌注樁和一道內(nèi)支撐為支護(hù)結(jié)構(gòu),φ600水泥攪拌樁作止水帷幕;最大位移34mm,基坑安全。
案例四:漢口天仙大廈;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度6.2~7.9m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:填土,淤泥,粘土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,粉土、粉質(zhì)粘土互層;西北為建設(shè)大道,距基坑2.5m,南側(cè)為虹能大廈,東側(cè)緊鄰妙墩路邊線,南側(cè)為天然地基7層住宅樓;圍護(hù)型式:鉆孔灌注樁圍護(hù)體系(φ900),結(jié)合內(nèi)支撐(主撐3根H型鋼,局部4根H型鋼組合,輔撐2根型鋼組合);最大位移35mm,基坑安全。
案例五:寧波華聯(lián)商廈二期;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度9.5~10.6m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。地處繁華鬧市,周圍建筑物密集,且多為舊民房,東臨東渡路并與原華聯(lián)大廈1號樓以過街樓相連,西為崔衙街,西北角為原新華書店,與基坑相距僅2m;圍護(hù)型式:鉆孔灌注樁圍護(hù)體系(φ800,樁長22~23m),結(jié)合二道鋼筋混凝土內(nèi)支撐,一排水泥攪拌樁止水(φ700,樁長15m);最大位移55mm,基坑安全。
案例六:新街10號樓;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度9.5~10.2m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:人工填土,粘土,淤泥質(zhì)粘土。東側(cè)基督教百年堂(不允許沉降),北側(cè)華寧大廈;圍護(hù)型式:鉆孔灌注樁圍護(hù)體系(φ700,樁長22.5m),結(jié)合二道鋼支撐(φ600×11根);位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例七:黃龍?bào)w育中心新聞發(fā)布中心;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度8.8~11.3m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,淤泥質(zhì)填土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粘土,粉質(zhì)粘土。基坑?xùn)|側(cè)離大量熱力管道和大直徑給水管9m,南側(cè)離求是路13.5m,西側(cè)離綠園10m,北側(cè)離黃龍?bào)w育中心22m;圍護(hù)型式:φ600、φ700鉆孔灌注樁和一道內(nèi)支撐為支護(hù)結(jié)構(gòu),φ600水泥攪拌樁作止水帷幕(半逆筑法施工);位移很小,基坑安全。
案例八:西湖文化廣場一期、二期;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度12.9~20.9m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,砂質(zhì)粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,南側(cè)離保留民居7.0m,東側(cè)離中山北路15m,下有城市管線;圍護(hù)型式:φ1000鉆孔灌注樁加二道鋼筋混凝土支撐,二排φ600水泥攪拌樁做止水帷幕。坑內(nèi)局部被動區(qū)采用水泥攪拌樁加固,結(jié)合坑外大面積卸土;最大位移217.5mm,位移偏大,但圍護(hù)結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯結(jié)構(gòu)裂縫,基坑安全。
以上實(shí)例可以看出,對于小于12.0m的基坑,當(dāng)建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),采用鉆孔灌注樁圍護(hù)體系(φ600~1000)結(jié)合一道~二道鋼筋混凝土內(nèi)支撐(或組合型鋼內(nèi)支撐)+一排~二排φ600~800水泥攪拌樁作(或高壓旋噴樁)止水帷幕是可行的,基坑局部較深時(shí)可考慮坑內(nèi)局部被動區(qū)采用水泥攪拌樁加固,結(jié)合坑外大面積卸土保證基坑安全。
3.5 SMW工法支護(hù)實(shí)例:
案例一:天津市開發(fā)區(qū)泰達(dá)時(shí)尚廣場H1地塊;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度6.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:填土,粘土,淤泥質(zhì)土;工程位于第四大街北側(cè),第五大街南側(cè),泰達(dá)足球場附近;圍護(hù)型式:采用SMW工法,采用Φ 850@600 三軸水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H700×300×13×24型鋼,長度為15m,水泥摻量不小于20%,水灰比1.5;最大位移14.5mm,基坑安全。
案例二:杭州熱水瓶廠區(qū)H地塊工程;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度8. 9~12.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。西側(cè)為趙伍路,南側(cè)為小河路;圍護(hù)型式:采用SMW工法,該基坑長100.8m,寬55.2m,采用進(jìn)口Φ 850@600 三軸勁性水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H700×300×13×24型鋼,水泥摻量不小于20%;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例三:杭州湖濱隧道工程;結(jié)構(gòu)類型:隧道;基坑深度約10.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:淤泥,粉質(zhì)粘土,粘質(zhì)粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等;由于本工程地處鬧市區(qū)和著名風(fēng)景游覽區(qū),施工場地狹小, 文明施工要求高;圍護(hù)型式:隧道兩側(cè)均采用Φ650 水泥攪拌樁內(nèi)插H 型鋼( SMW) 作為圍護(hù)結(jié)構(gòu), 基坑內(nèi)支撐采用直徑Φ609( D= 16 mm) 鋼管支撐。SMW 樁采用Φ650 三軸攪拌樁施工,材料采用425# 普通硅酸鹽水泥,水泥摻量為20%,其中攪拌機(jī)施工深度從7 m到24 m不等, 插入型鋼尺寸為500×200×10×16;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例四:臺州某基坑;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度6. 9~9.2m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:素填土,粘土,淤泥,粘土;基坑周邊距離用地紅線3.1~8.3m;圍護(hù)型式:采用SMW工法,該基坑長103m,寬69m,采用Φ 850@600 三軸水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H700×300×12×14型鋼;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例五:上塘路站附屬結(jié)構(gòu)A、C出入口;結(jié)構(gòu)類型:地下一層;基坑深度約10.0m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,砂質(zhì)粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;A出入口東側(cè)為職工宿舍,距離10m,北側(cè)為浙江電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院宿舍,距離5.2m,西側(cè)為陸家塢,距離基坑12.5m,C出入口西側(cè)為上塘高架,距離邊墩最近為7.5m;圍護(hù)型式:采用SMW工法,結(jié)合一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐、一道鋼支撐,采用Φ 850@600 三軸水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H400×400×13×21mm型鋼,水泥摻量不小于20%;位移穩(wěn)定,基坑安全。
以上實(shí)例可以看出,對于小于10.0m的基坑,當(dāng)建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),采用SMW工法(三軸水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H400~700×200~300型鋼)結(jié)合一道~二道內(nèi)支撐進(jìn)行基坑圍護(hù)是可行的,水泥摻量不小于20%,水灰比1.5。
3.6地下連續(xù)墻支護(hù)實(shí)例:
案例一:浙江國際金融大廈;結(jié)構(gòu)類型:地下三層;基坑深度14. 3~17.3m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,素填土,粉質(zhì)粘土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,砂質(zhì)粉土,基坑北側(cè)為風(fēng)起路,路面下有城市大量管線,西側(cè)距7層老住宅樓12m,南側(cè)距浙江日報(bào)住宅樓樁基僅7m ;圍護(hù)型式:地下連續(xù)墻結(jié)合三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐,地下連續(xù)墻兼做地下室外墻,墻厚800mm;最大位移73.97mm,基坑安全。
案例二:凱喜雅大廈;結(jié)構(gòu)類型:地下三層;基坑深度14.3m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,砂質(zhì)粉土,粘質(zhì)粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,場地狹小,離周圍建筑物很近;圍護(hù)型式:地下連續(xù)墻結(jié)合三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐,地下連續(xù)墻兼做地下室外墻,墻厚800mm;位移穩(wěn)定,基坑安全。
案例三:城市之星3、4號風(fēng)亭與B3、B4出入口;結(jié)構(gòu)類型:地下二層;基坑深度7.7、7.9m;地質(zhì)情況周邊環(huán)境:雜填土,砂質(zhì)粉土,粉質(zhì)粘土夾粉土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;基坑?xùn)|側(cè)有大量管線橫穿基坑,且220Kv管線需原位保護(hù)。;圍護(hù)型式:地下連續(xù)墻結(jié)合一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐、一道鋼支撐,墻厚600mm,被動區(qū)采用水泥攪拌樁加固;位移穩(wěn)定,基坑安全。
以上實(shí)例可以看出,對于超深的基坑,當(dāng)建筑物或管線緊鄰基坑邊或?qū)Τ两岛妥冃斡刑厥庖髸r(shí),采用地下連續(xù)墻結(jié)合二道~五道鋼筋混凝土內(nèi)支撐(或鋼支撐)進(jìn)行基坑圍護(hù)是可行的。
4各種支護(hù)方式造價(jià)對比分析
經(jīng)調(diào)查大量支護(hù)工程實(shí)例資料,各種支護(hù)造價(jià)分析如下:水泥土重力式擋墻平均造價(jià)為400~650元/m2,復(fù)合土釘墻平均造價(jià)為700元/m2,SMW工法樁平均造價(jià)為1400~1600元/m2,鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐平均造價(jià)為1700~2000元/m2,地下連續(xù)墻平均造價(jià)為2100~2500元/m2,雖調(diào)查具有時(shí)限性和區(qū)域性,然基本能反映以下規(guī)律:地下連續(xù)墻造價(jià)最高,鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐造價(jià)次之,SMW工法為地下連續(xù)墻的70%左右,如果考慮到型鋼回收則可降至60%左右,甚至鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐比還低10%~20%,水泥攪拌樁+復(fù)合土釘墻次之,然后單一的復(fù)合土釘墻、水泥土重力式擋墻次之,放坡開挖最為經(jīng)濟(jì)。
5結(jié)論與建議
5.1結(jié)論
由以上工程實(shí)例進(jìn)行歸納,得出如下結(jié)論:
(1)對于基坑深度小于6m的軟土地區(qū)基坑,當(dāng)其四周場地空曠、周圍無鄰近的建筑物和地下管線,經(jīng)驗(yàn)算能保證土坡穩(wěn)定的情況下,應(yīng)優(yōu)先考慮放坡開挖。放坡開挖宜多平臺分層進(jìn)行,在無地下水位或地下水位低于基坑底面時(shí),每層的豎向開挖深度不宜超過0.75m;無放坡場地,建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),如施工場地容許,可采用水泥攪拌樁重力式擋墻進(jìn)行支護(hù);有重要建筑物或管線緊鄰基坑邊或施工場地狹窄時(shí),建議采用復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)+水泥攪拌樁止水。
(2)對于基坑深度大于6m小于10m的軟土地區(qū)基坑,當(dāng)變形條件要求不高時(shí),采用HUC組合鋼板樁+三~四道內(nèi)支撐支護(hù)是可行的;當(dāng)有重要建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),變形要求較高時(shí),建議優(yōu)先考慮SMW工法進(jìn)行基坑圍護(hù);亦可考慮采用鉆孔灌注樁支護(hù),水泥攪拌樁作(或高壓旋噴樁)作為止水帷幕。
(3)對于基坑深度大于10m小于12m的軟土地區(qū)基坑,當(dāng)有重要建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),建議優(yōu)先鉆孔灌注樁支護(hù),水泥攪拌樁作(或高壓旋噴樁)作為止水帷幕,亦可考慮采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)。
(4)對于基坑深度大于12m的軟土地區(qū)基坑,當(dāng)有重要建筑物或管線緊鄰基坑邊時(shí),一般均采用有多道支撐的地下連續(xù)墻做臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu),亦可兼做主體結(jié)構(gòu),選擇采用順筑法、逆筑法、半逆筑法施工。
5.2建議
(1)軟土地區(qū)深基坑支護(hù)首先要求安全,又要方便施工,盡可能降低工程費(fèi)用。
基坑支護(hù)是基礎(chǔ)施工中一項(xiàng)臨時(shí)設(shè)施,故設(shè)計(jì)的安全度不同于永久性工程。但另一方面,在軟土開挖深基坑不同于在正常土質(zhì)地段開挖同樣深度的基坑,難度和風(fēng)險(xiǎn)都較大,如無一定安全保證,其后果較在土質(zhì)較好地區(qū)更加復(fù)雜和嚴(yán)重。因此認(rèn)為,軟土深基坑支護(hù)的主要結(jié)構(gòu),其安全度按結(jié)構(gòu)規(guī)范中一般工程采用,不宜折減。
其次,基坑支護(hù)完全是為基礎(chǔ)施工服務(wù)的,因此在滿足安全援助下要強(qiáng)調(diào)盡量方便土方和地下室工程施工。要解決好這個(gè)問題,關(guān)鍵是選擇好支護(hù)方案,應(yīng)該進(jìn)行多方案比較。在安全、經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)場條件允許下盡量采用自立式支護(hù)、復(fù)合土釘墻支護(hù)等,避免采用井格式支撐等復(fù)雜的支護(hù)形式。
(2)設(shè)計(jì)基坑支護(hù)時(shí)要十分重視合理選用c、φ指標(biāo)
實(shí)踐證明,深基坑開挖施工過程中,土體的彈性模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角對基坑的位移和沉降影響較明顯,而尤以內(nèi)摩擦角為甚;深基坑在開挖過程中地表沉降隨著土層內(nèi)摩擦角的變化基本呈線性變化趨勢;因此c、φ選擇合理與否對基坑的安全和經(jīng)濟(jì)合理有很大影響。一般采用固結(jié)快剪指標(biāo)提出c、φ值,有的取峰值指標(biāo),有的則加以折減,差別較大,因此設(shè)計(jì)人員首先要查清勘察報(bào)告中c、φ值的取值標(biāo)準(zhǔn),并與鄰近工程的勘察資料相比較,還要了解建設(shè)項(xiàng)目的工程樁和本支護(hù)樁的沉樁方法對土體有無擾動,從而合理確定基坑的c、φ值。
(3)針對軟土滲透率低的特點(diǎn),合理采取基坑排水措施,在基坑內(nèi)外挖排水溝和集水井,用泵將水排出。
(4)加強(qiáng)基坑開挖中對土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測,實(shí)行信息化施工。
參考文獻(xiàn)
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