多種支護形式在基坑圍護中的結合應用

徐勇強

近年來隨著經濟的發展,我國的城市建設發展也異常迅速。從高層、超高層建筑到城市軌道交通建設,相關的地下工程越來越多,涌現出了大量的深基坑工程。

基坑開挖的施工工藝一般有兩種:放坡開挖(無支護開挖)和在支護體系下開挖(有支護開挖)。從施工簡便及結構設計方面考慮,對一個基坑一般采用一種基坑支護形式,但根據實際情況有時也會有多種支護同時運用于一個基坑的情況。以上海江橋文化活動中心地下室基坑為例,探討多種支護形式在同一基坑中的運用。

1 工程概況

江橋社區文化活動中心位于江橋鎮華江路,該工程為框架結構,基礎為預制方樁承臺和箱形基礎,主樓 3層,地下1層,附樓6層,地上建筑面積 13 053 m2,地下4 613 m2。地下室開挖面積約5 600 m2,基坑挖深約4.3 m,靠地下室外墻一側底板上有水溝,開挖深度增加0.3 m,基坑中部游泳池開挖深度5.5m～6.5 m,基坑東面游泳池設備用房基坑開挖深度6.9 m,由于該側面坑外可利用待建建筑施工基礎時的開挖而進行卸載,實際計算開挖深度5.80 m。

2 工程地質與周邊環境

場地地貌類型屬于濱海平原,地勢較平坦,自然場地標高在4.35 m左右。場地潛部水文地質條件比較簡單,屬潛水類型,靜止水位埋深一般在0.6 m～1.2 m之間,場地附近無污染源,地下水對混凝土無腐蝕性。

根據地基土的特征、成因及物理力學性質,勘探深度內的土層可劃分為5個工程地質層及若干亞層。場區地層分布具有如下特征:1)場地表部為1.0 m～1.5 m左右的素填土,第②3層灰色砂質粉土層呈厚層狀,場區均有分布;經計算該層為不液化土層;2)場區屬古河道分布區,缺失第⑥層暗綠色黏土層和第⑦層砂質粉土層,而分布厚層狀的第⑤層土(分 4個亞層:⑤2a,⑤2b,⑤3,⑤4)40 m左右見第⑧層粉質黏土夾砂,孔深55 m未揭穿該層,第⑧層分布穩定。

3 基坑支護結構形式

3.1 邊界條件

1)該基坑平面形狀不規則,南面呈橢圓形,北面呈方形,基坑中部有個面積較大的坑中坑,東南面有個較深的坑中坑。2)基坑北側緊鄰華江路,按規劃局及市政要求:基坑施工時必須保護華江路的交通順暢、不受干擾。華江路地下管線較為密集,施工時還應保證管線不能產生過大的位移與變形。北面20 m左右有一幢已竣工的6層辦公樓。3)基坑南側40 m左右是一條河道,常年水位較高,南面10多米遠處是隔壁廠房的一些倉庫。4)西側2.6 m處為一道圍墻,圍墻上空是一道1萬V的高壓電線,距離圍墻8 m左右是隔壁廠房,這個部位是位移控制的重點。5)基坑東面是學校和居民區,距離約40 m。

3.2 圍護結構方案的選擇

上海嘉定地區對于5 m左右的基坑圍護一般采用復合土釘墻和攪拌樁重力式擋墻的比較多。相對來說復合土釘墻成本稍低一點,但工期稍長,工序搭接比較多;攪拌樁重力式擋墻成本稍高,但施工操作便利,工期較短?？紤]周邊環境和工期進度,決定采用水泥攪拌樁重力式擋墻作為主要的基坑圍護形式,配合使用旋噴樁和水泥攪拌樁插型鋼。

基坑北面和東面距離最近建筑均在20 m以上,這兩邊的基坑圍護采用3.2 m寬水泥攪拌樁重力式擋墻,地下室底板靠外墻處有集水坑的,進行局部加固。水泥攪拌樁為雙頭型,樁徑為700 mm,墻體和加固區截面均采用格構式布置,重力式擋墻壓頂道板厚150 mm,采用C20混凝土,內配鋼筋網。圍護區攪拌樁水泥摻入量為13%(約合 230 kg/m),水灰比0.55。

基坑西面緊靠隔壁工廠的圍墻,圍墻上空是1萬V的高壓線,高壓線距地面18 m左右,這種情況限制了水泥攪拌樁機的使用,考慮用高壓旋噴樁代替水泥攪拌樁。為減少對西面網篩廠現有建筑的影響,基坑西面采用鋼結構內斜撐+高壓旋噴樁插型鋼。高壓旋噴樁水泥摻量為30%,水灰比為1.0。插入型鋼采用H型鋼H500×300×11×18,圈梁處采用一道鋼斜撐,斜撐采用H500×300×11×18型鋼,采用槽鋼[20焊接作為連系桿。坑內混凝土板達到強度70%方能安裝鋼斜撐,斜撐采用開槽安裝。

東面游泳池設備用房處因基坑開挖深度有6.9 m,只采用重力式擋墻成本比較高,且施工操作面不允許,故此處也采用鋼結構內斜撐+水泥攪拌樁插型鋼的做法。攪拌樁中插入型鋼采用H500×300×11×18型鋼,圈梁處采用一道鋼斜撐,斜撐采用H500×300×11×18型鋼,采用槽鋼[20焊接作為連系桿。坑內混凝土板達到強度70%方能安裝鋼斜撐,斜撐采用開槽安裝。

中央游泳池實際開挖深度為5.5 m～6.5 m,但相對周邊的基坑高差為1.2 m～2.2 m,為施工方便和經濟性,泳池周邊采用放坡開挖,采用鋼筋網片混凝土護坡。

勘察報告反映基底土以黏性土、粉土為主,地下水位高,必須在開挖前采用坑內降水,一般需提前15 d。坑內采用輕型井點降水結合真空井點降水,要求降水深度至開挖面下1.0 m～1.5 m。在基坑四周設置排水溝,以防止暴雨進入坑內。

3.3 方案的實施應用

3.3.1 深層攪拌樁

深層攪拌樁采用二噴三攪工藝。

3.3.2 高壓旋噴樁

正式施工前,先進行試驗樁施工,不少于三排九根。通過試驗樁掌握機械性能及人員機械配合情況、鉆進速度、提升速度、攪拌速度、空氣壓力、單位時間噴灰量等技術參數;確定攪拌的均勻性;掌握下鉆和提升的阻力情況,選擇合理的技術措施。高壓旋噴樁和攪拌樁的施工縫如圖1所示。

3.3.3 H型鋼插入施工

H型鋼采用 H500×300×11×18。H型鋼施工順序:1)根據軸線定出圍護結構定位點,放出H型鋼插入位置。2)測量自然地面標高,確定H型鋼頂和樁底標高,采用水準儀測定H型鋼是否施工到位。3)施工中應嚴格控制H型鋼的垂直度和位置,防止跑偏和傾斜。4)H型鋼長度為12 m,因標準尺寸H型鋼長度為9 m,所以H型鋼需焊接一次,焊接形式如圖2所示。

3.3.4 基坑安全監測

基坑檢測包括對圍護體系和周邊環境的監測,及時預報施工過程中可能出現的問題,通過信息反饋法指導施工,根據檢測數據及時控制和調整施工進度和施工方法。檢測的主要內容有:圍護樁頂水平位移和沉降、周邊建筑和管道的水平位移和沉降,圍護樁和土體的測斜,坑內外地下水位。在基坑施工期間,可視位移、沉降和內力變化情況增加或減少監測頻率,測得的數據需及時分析處理。

4 結語

城市用地日益緊張,基坑及其相鄰建筑和構筑物距離越來越近,場地條件復雜,因此對工程質量的要求高,對基坑周邊的工程環境保護要求也高,相應的施工成本隨之上升?；訃o設計需綜合考慮地下工程和基坑的類型、開挖深度、工程地質、水文地質條件和基坑周邊環境的要求,做到因地制宜、合理設計、精心施工和嚴格監測,達到安全可靠、經濟合理的目的。

本工程場地土質較差,地質條件復雜,地下水位較高,周邊建筑物較多,基坑內高低差較大,采用多種基坑支護形式結合使用的方式,較好的滿足了設計和施工的要求,基坑的變形在規范要求范圍之內,加快了施工進度,為地下室施工提供了一個安全的保障,也取得較好的經濟效益。

[1]余志成,施文化.深基坑支護設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

[2]方江華,陳遠兵.深基坑支護技術綜述[J].地下空間,2003(1):35-36.

[3]JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[4]潘 勁,潘觀強.深基坑工程監測技術概述[J].山西建筑,2007,33(5):111-112.

[5]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術規范[S].