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复杂环境下深基坑支护工程优化设计

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  【摘要】本文以某深基坑工程为例,分析了在具有显著工程特点的游泥质土层上开挖深基坑对周边环境的影响,归纳总结了该深基坑工程采用的各种技术措施及其实施效果,分别在深基坑支护和设计方面提出相应建议,最终提出了完整的深基坑变形控制体系及可行的方案优选措施。
中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7386090.htm
  【关键词】复杂环境;深基坑支护;优化设计
  1.工程概况
  本为1幢26层高层建筑及4层商业辅楼和1幢4层商业楼组成,框架结构,整个场地设有二层地下车库。结构基础型式:主楼及裙房局部为钻孔灌注桩後板基础,裙房大部分为抗浮锚杆後板基础,地下共设二层地下室;考虑施工对地下室外墙及板底作业面的要求,本次支护设计在建设单位提供的地下室基础边向外扩0.6m,至外墙作业面不小于1.2m,作为基坑支护下口线。
  2.基坑支护方案
  2.1 选型依据
  此基坑安全等级为二级,形状不规则,且基坑面积较大,以场近西侧的以市政箱涵为界将场地分为A、B两个区域,A区域面积较小,支护工作量不大,B区域基坑面积大、围护周长较长,边界环境复杂,更具代表性,所以此处以B区域为例来阐述基坑的选型依据。
  基坑地处市区较繁华地段,基坑周围环境比较复杂,且基坑面积较大,平均挖深超过10m,支护长度较长。基坑开挖范围土层依次为杂填土、粉质粘土、粘土、粘土与粉质粘土互层,均为易失稳坊塌土层。此外,地下水水位高,水量来源丰富,基坑开挖深度较大,所以要随时预防产生管涌、坑底突涌等现象。根据以上基本情况,本基坑工程支护设计的依据如下:
  2.1.1开挖范围内土层有杂填土、粉质粘土、粘土与粉质粘土互层,均为松散状态、韧性较低的易失稳将塌土层,基坑安全等级为二级,因此要加强防范进行安全可靠的支护。
  2.1.2基坑四周环境狭窄,周围环境对变形的控制要求较高,所以要根据具体的环境情况分段分析,�取有针对性的支护方案。
  2.1.3由于土层的厚度分布不均�颍�且差异较大,松散的粉质粘层局部存在,根据经济性的原则,对于杂填土厚度较小、无粉质粘土的优良土质区段,在满足基本设计要求的基础上适当放松安全系数,避免资源浪费。
  2.1.4 基坑面积较大,若采用内支撑,则需要的支撑材料太多,而且会影响基坑的开挖作业,因此优先考虑选用外支撑或外拉错的支护形式。
  2.1.5 场地地下水位较高,且地下水的来源与青戈江密切相关,水量来源充沛。但针对粉砂性土层透水性强,为了避免因降水引起地面沉降及突涌等隐患的发生,以不采取降水为原则,优先考虑压密注浆、旋喷注浆等止水措施。
  2.2 基坑支护方案
  本基坑外部环境较复杂,场地地质条件除上部存在较厚条件较差的杂填土外,下部还局部分布有粉质粘土,普遍分布有粘土粉质粘土互层,土质条件一般。支护设计时主要考虑保护排水箱涵、西侧小区民用建筑、北侧自建保留建筑、东侧市政道路,并在此前提下展开具体设计,设计时主要考虑以下因素,并在此基础上对各段环境不同部位作出相应的方案设计。
  中部穿越场地的排水箱涵,此箱涵亦为A区和B区两个地下室的分界线,另外,本侧穿越场地的箱涵部分为建设单位新建的钢筋混凝土结构箱涵,部分为原有的砌体涵管,因此须于施工前调查清楚其结构,主要是其侧壁结构的材料。采取搅拌桩对该部分加固,按要求施工,以防侧壁涌漏,对基坑产生破坏作用。在此关键部位�用桩锚体系进行支护:
  2.2.1 根据建设单位规划,本剖面B区先行施工至地面以上二层时再进行A区地下室部分的施工;
  2.2.2 近箱涵两侧的钻孔柱及桩顶冠梁必须同时施工;
  2.2.3 N1为对锚,要求一次性完成施工及锁定,N2为预应力锚杆,可在A区开挖时再进行施工。
  箱涵左侧2.4m处为AB段钻孔桩,右侧3.4m处为CD段钻孔桩。钻孔桩参数:Φ800间距1600;桩身混凝土 C30;桩身长L=11.50m;主筋为16根Φ18的HRB335,均匀通长布筋;桩顶预留筋长度660nim;加强筋为Φ16的HRB335间距2000;箍筋为Φ8的HPB235间距200;保护层厚度50mm;桩底端位于土质较好的④土层。第一道描杆,对锚铺杆N1,位于桩顶标高向下L56ni处,由两根018的HRB335构成,L=10.6m,开孔孔径150mm,对锁,双向施加预应力80kN;第二道错杆,预应力铺秆N2,位于N1标高向下2m处,由两根Φ18的HRB335构成,L=15m,其中自由段长6m,施加预应力90kN。为了加强对CD段及商业B地下室外墙的支撑作用,在标高-7.06m处设1: 0.6的土坡,并用钢管(L=4500048@1600)作为错管护坡。
  剖面支护设计图
  西侧红线外为居民小区场地,多个小高层距离支护桩体虽然较远,但本侧红线外在商业B西侧部位场地高于本基坑场地标高,所以本侧支护采用上部适当放坡+下部桩描体系进行综合支护。
  北侧有两幢现有保留商业建筑,桩基础,距离开挖场地较近。为了在基坑开挖时不影响保留商业建筑的基础,根据本侧的土质情况,采取双排桩+三道锚杆体系进行支护。桩顶以上1: 1坡比放坡,并用Φ48间距1500的错管进行土坡加固。桩销体系中,预应力错杆N1位于柱顶标高下1m处,三道描杆纵向间距为2m,水平间距为1.6m,钻孔孔径均为300,均由两根Φ22的HRB335构成,长度均为14.5m。其中N1自由段长为6m,N2、N3自由段长为5m,从上到下分别施加预应力80kN、l00kN、l00kN。双排钻孔桩,桩间距2m,桩长14.2m。为了保护原建筑基础柱,采取填土层加固注�\的措施:注装孔距及排距均为1000,以进入粘土层0.5m为准,平均孔深约6m,注奖量为50kg/m。
  剖面支护设计图
  3.结论
  本文所依托的工程实例具有很强的典型性。在复杂的环境下施工,基坑支护设计显得尤为重要,稍有不慎,其危害范围之广,危害程度之大,难以预测。但是,一味的追求安全而造成资源、能源、资金、劳动力的浪费,地下环境的破坏,在工程设计中也是不可取的,所以要进行优化设计。
  参考文献
  [1]肖金成.论长江中游城市群的构造和发展[J].湖北社会科学,2008,6: 55-59.
  [2]刘宏.高层建筑深基坑支护相关问题讨论[J/OL].城市建设理论研究(电子版),2012,34.

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