杭州软土地区深基坑施工技术

　　摘要：本文结合工程具体情况在淤泥质软土基坑开挖达8.3m,通过对被动区土体加固处理,采用一道内撑系统的支护结构,既确保工期和支护稳定又节约成本、方便施工。

　　关键词：软土地区;深基坑;支护结构;水泥搅拌桩;

　　根据经验对于位移城市中心周边环境复杂的淤泥质软土基坑开挖≥8.0m,一般情况采用带两道内撑系统的深支护结构,当地下室工程施工到一定程度时,需对内支撑进行拆除才能继续进行工程结构的施工,设计换撑大部分利用基坑周边回填物与地下室结构共同作用来控制变形。

　　1.工程概况

　　工程北侧为市政主干道各种管道密集,南侧有8层框架的住宅,东西两侧为人行通道,地下室为二层,工程占地面积约7620m2,基坑面积约3435m2,周长为234.6m,开挖深度为8.3m。

　　2.工程地质构造及其性能

　　工程场地土层分布如下:①杂填土;②淤泥质填土;③填砂;④粘土;⑤淤泥;⑥淤泥夹粉细砂;⑦中砂夹淤泥;⑧中粗砂;⑨粉质粘土;⑩含砂质粘土圆角砾(如表1)。

　　序号 土层 层厚(m) R(Kn/m3) C(kPa) Φ(0)

　　1 杂填土 0.6～1.8 17.5

　　2 淤泥质填土 0.4～1.7 16

　　3 粘土 0.4～0.9 17.5 40 7

　　4 淤泥 6.5～8.5 15.6 21.1 1.2

　　5 淤泥夹粉细砂土 6.6～10 16.4

　　表1土层物理力学参数

　　3.基坑降排水及支护方案

　　3.1排水方案

　　工程场地地下水埋藏较浅,位于地面以上1.2m～2.0m左右的杂填土中,属上层滞水,水量不大,一般随季节变化。基坑开挖8.3m,不超过淤泥层, 而粘土和淤泥为弱透水层,故基坑降水采用在冲(钻)孔灌注桩外侧设置一排直径≥Φ500的高压旋喷桩,设计有效桩长为13.0m,作为悬挂式止水帷幕。在基坑四周设置明沟组织排水,在坑内沿坑底周围开挖排水沟中间采用碎石形成盲沟排水的方法,四个角上设四个集水坑。

　　3.2基坑围护方案

　　本工程基坑北侧市政道路下各种管道密集,南侧有8层框架的住宅,东西两侧为人行通道,基坑围护施工方案必须考虑到上述的环境条件。根据工程场区周环境及基坑开挖深度,同时考虑经济合理等因素,支护结构采用内撑式围护结构:冲(钻)孔灌注桩作为围护桩,高压旋喷(搅拌旋喷)桩(≥500)作悬挂式止水帷幕,用多排500水泥搅拌桩进行基坑底被动区土体加固,现浇钢筋混凝土作为水平支撑体系。

　　由于工程结构变更,东侧地下室结构减少一跨,基坑东侧围护桩与地下室之间间距为6.0m,其余各向围护桩与地下室之间间距均约为1.0m。

　　4.支护施工和土方开挖

　　4.1施工顺序

　　灌注桩施工→坑底被动区水泥土深层搅拌桩施工→旋喷桩止水帷幕→灌注桩桩顶压梁施工→土方开挖至钢筋混凝土内支撑梁底→施工围檩及钢筋混凝土内支撑→土方开挖至设计要求标高→承台胎膜、垫层→地下室二层结构→换撑→地下一层结构。

　　4.2钻孔灌注桩钻孔灌注桩直径为Φ700mm、Φ800mm和Φ900mm,桩身长度Φ700mm、Φ800mm为15.0m;Φ900mm为18.0m。桩间距为Φ700m@900mm、Φ800@1100mm和Φ900@1140mm。支撑梁立柱采用460×460mm格构式钢组合断面钢结构,基坑底面以下采用钻孔灌注桩。混凝土强度等级均为C25。

　　4.3止水帷幕高压旋喷桩

　　高压旋喷桩作悬挂式止水帷幕,桩径≥500mm,设计有效桩长为13.0m。采用单管旋喷,边旋转、边钻进,喷射作业使用的参数:对于浆液压力为20Mpa、注浆管提升速度20～25cm/min。

　　4.4被动区水泥搅拌桩

　　水泥搅拌桩为Φ500@450mm, 相互搭接50mm,有效桩长为5.0m和3.5m,水泥掺合量为15%,水灰比为0.55～0.6:1,采用SJB-37桩机按三搅两喷工艺施工。搅拌桩的施工工艺流程:引孔搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。

　　由于坑内被动区加固从坑底标高起加固,故坑底以上为空孔,不喷浆,当搅拌下沉至设计标高时开始喷浆提升至基坑底标高.施工时采取在搅拌机钻杆划相应的标高控制点进行搅拌喷浆控制,以0.4～0.6m/min的速度沉至要求的加固深度,在原位搅拌30～60秒,再以0.3～0.5m/min的均匀速度喷浆搅拌提起搅拌机至坑底标高。

　　4.5混凝土内撑

　　挖土至支撑梁底标高后,现场大部分均为淤泥质土,承载力低,而内支撑梁断面为1000×700mm2,为了确保内支撑梁施工质量,地胎膜采用200厚毛石灌砂作垫层,面层40厚C15素砼找平一次抹光,测板用胶合板加钉竖向木档拼制而成,平撑和斜撑钉在木桩与木档之间。

　　4.6土方开挖

　　土方开挖根据支撑的竖向布置情况,竖向开挖分两次进行开挖,顺序为:挖第一层土至标高-3.0m→制作钢筋混凝土内支撑梁→挖第二层土至垫层底标高;平面开挖顺序:以基坑东南角的斜坡道底为分界线,先挖北半部,后挖南半部,逐步由基坑西北向东南出入口推移。采用一台大型挖掘机和一台中小型挖掘机进行开挖。

　　5.换撑施工

　　按设计要求换撑采用地下二层地下室与支护桩之间回填粘土至地下一层梁板底标高后,再施工素混凝土传力带,待传力带混凝土强度达到后再拆除内支撑。若按该方法施工,则地下二层外墙防水应先施工,才能回填,这样至少需要20天才能进行拆撑。由于工期紧,经与设计人员共同研究对比,最后决定采用钢筋混凝土斜梁进行换撑,即在东侧间距较大处采用斜梁换撑,斜梁一端与地下一层梁板连接,一端支顶在支护腰梁,其余各向由于间距较小采用混凝土支墩,支墩间距按围护桩间距。经计算斜梁采用断面300×400mm2,配筋为梁底3Φ20、梁面2Φ20,混凝土支墩采用200×300mm2按构造配筋4Φ14。由于负一层梁板标高为-4.0m,而腰梁标高为-214m,故斜梁对腰梁将产生向上反力,为了避免该反力对腰梁上翻作用,在腰梁上设置三角形混凝土锲块。围护桩换撑结构与地下一层梁板同时施工,混凝土采用掺早强剂且比设计提高一个强度等级,当混凝土强度达到80%时即可拆除内撑,加快工期。

　　6.基坑监测

　　对施工现场进行监测、信息反馈是控制变形和保护周边环境的有效手段,本基坑工程在施工过程中对以下部位进行了全面的跟踪监测。如:周围道路和管线的位移和沉降、周边建筑物的位移和沉降以及围护桩的水平位移等。通过监测指导基坑土方开挖,根据设计要求的量测限值作预警预报,及时采取有效的技术措施,确保基坑安全。监测结果表明,围护桩最大水平位移25.18mm,周围管线最大水平位移13.0mm,周围道路和管线最大沉降发生在东北角58.84mm,后经分析发现该处由于在坑顶建有临时厕所,污水往基坑里渗漏,造成该处道路和管线沉降较大。换撑后围护桩顶水平位移增量≤5mm,最大位移增量<1.0mm,换撑技术效果显著。

　　7.总结

　　1)在周边环境复杂条件下软土地区基坑开挖≥8.0m支护结构通过对坑内被动区土体水泥土加固处理,实现采用一道内支撑施工技术,方便了土方开挖和地下室结构施工,确保了工期和支护结构的安全稳定。

　　2)换撑施工应根据工程具体情况采取措施,本工程针对基坑围护结构与地下室外墙之间的间距采取不同的换撑技术措施,确保了工期,与采用钢管换撑相比节约成本9万多元,经济效益显著。

　　3)在软土基坑顶四周,不应布设食堂、浴厕等容易产生水源的临设,由于基坑开挖多少会引起周土体位移变形,造成设在坑顶的排水沟产生裂缝,容易引起雨污水沿围护结构渗入坑内和主动区水土压力增大,导致地面位移沉降和围护结构水平位移增大。

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