虎门步行街基坑工程实例

　　通过虎门步行街基坑工程实例对复杂工程地质条件下，采用支护桩和深层搅拌水泥桩的组合支护方式，对基坑支护的进行了探讨。对影响基坑工程的各种因素进行了分析，围绕建筑基坑施工安全性问题，对涉及基坑安全性的地质勘探、围护结构设计、荷载取值、地下水处理、施工管理和过程监测等方面进行了理论探讨；结合施工实例进行分析总结
　　
　　关键词基坑支护；施工管理；信息化施工；
　　前言
　　通过“虎门步行街”工程的实施过程说明：建筑基坑在掌握可靠地质资料的前提下，设计出一个具有足够支承力的围护结构支护体系，同时做好严密的防水隔水措施，抓好施工质量和施工管理，基坑施工是安全可行的。软土地基深基坑采用钻孔灌注桩加锚杆挡土，用水泥搅拌桩作防水帷幕止水固土，并利用地下室底板作安全屏障，方案可行，基坑围护是成功的，安全的。
　　
　　1工程概况
　　“虎门步行街”工程，总建筑面积6.5万m，位于虎门镇太沙路64号，施工场地高低不平，周围建筑物距离均为6—12米，设计为一层地下室，基坑长约260m，宽约95m。经现场实测，自然地面平均标高为0.41m。为确保土方开挖及地下室施工的顺利进行，于场地内施工设置18个降水井，抽除场地内冲积层残留水。本基坑围护周长712米，基坑深7米，基坑面积约为2.1万m。施工Φ500搅拌桩5334条，Φ700搅拌桩3929条[其中挡土桩内侧设加强搅拌桩（6米空桩，11米实桩）共2219条]，总进尺139860米；施工Φ1.2米机械钻孔桩427条，Φ1.4桩87条，总进尺9630米。锚杆采用预应力锚杆，锚杆材料为4—7Φ5钢绞线，长31米，钻孔直径130mm，锚固段成孔直径180mm。该基坑深7米，基坑面积为2万多平方米。基坑支护采用混凝土排桩加锚杆和搅拌桩的形式。
　　
　　1.1基坑地质条件
　　
　　在钻探深度46.8米的范围内，场地内岩土层由第四系人工填土、冲积土、残积土和花岗石组成，现自上而下分述如下。
　　1.1.1人工填土
　　杂填土：杂色。较松散，孔隙度、压缩性较大，成份主要为粘粒、砂粒、建筑和生活垃圾组成，地表有约0.2米厚的混凝土层。该土层全场均有分布，厚度为0.2~4.6米，平均为2.0米。
　　1.1.2冲积层
　　淤泥：灰褐色。含水饱和，湿土具粘性和滑腻感，含少量细粉砂，呈流塑状态。该层全场均有分布，厚度为0~14.1米，平均为7.92米。现场作标贯试验（3次），N=0.9~2.5击，平均为2.0击。得其承载力标准值f=50Kpa。
　　含砂粉质粘土：黄~红色。很湿，具粘性，成份主要为粘粒、粉粒和少量砂质，呈可塑~硬塑状态。该层全场均有分布，厚度1.3~5.3米，平均为2.64米；其顶面标高为3.8~16.3米。现场作标贯试验（9次），N=8.7~19.4击,平均为14.5击，离散性极大，得其承载力标准值f=200~350Kpa。另据土样试验，查表得其承载力基本值f=200Kpa。最终推荐其承载力标准值f=200~350Kpa。
　　1.1.3残积土
　　粘性土：浅黄、红、黄褐色。稍湿，原生结构清晰，成份主要为粘粒、砂粒。具砂质含量不均一性，局部相变成砂质粘性土。呈可塑~坚硬状态。其顶面标高为5.5~21.6米。由于该层中局部地段含强风化岩夹层，导致该层整区的物性变化大，现场作标贯试验，N=10.0~46.2击，平均为27.2击。得其承载力标准值f=200~300Kpa。最终推荐其承载力标准值f=200~300Kpa。
　　1.1.4基岩
　　强风化花岗岩：黄~黄褐色。岩芯呈半土~半岩状，裂隙很发育、破碎，为强风化硬质岩石。该层全场均有分布，厚度为1.3~6.1米，平均4.65米。其顶面标高为11.9~42.2米。现场作标贯试验，N=52.9~68.3击，平均为62.0击，且结合当地经验，其承载力标准值f可采用500Kpa。
　　中风化花岗岩：浅黄~浅绿色。岩芯呈块~短柱状，裂隙较发育，为中风化硬质岩石。该层揭露厚度为2.3~3.5米，平均为3.07米。其顶面标高为23.9~44.5米。根据当地经验，其承载力标准值f可采用2000Kpa。
　　
　　1.2地下水
　　
　　该场地水文地质条件较简单，地下水主要赋存于含砂粉质粘土的底部和基岩裂隙中，前者为孔隙水，后者为裂隙水，水量都较大，其它土层为弱含水层或相对隔水层，施工完后测得地下水孔内水位0.3~1.10米。孔中取水样作水质简易分析，对地下水腐蚀性作出判定如下：
　　SO=1895.31mg/L界于650~1950mg/L之间弱结晶性腐蚀
　　PH=6.8中等酸性腐蚀
　　侵蚀性CO=0.36mg/L15mg/L无分解性腐蚀
　　综上三项判定，评定本场地地下水对砼结构有弱结晶腐蚀；在氧能自由深入水的条件下，地下水对钢结构物有中等强度的酸性腐蚀。
　　
　　1.3周围环境及本基坑对围护结构的要求
　　
　　基坑的周围均为固定民用或公用建筑（住宅、办公楼、商场），东面基坑外约4米处有公用供水、电信管网通过，若围护结构水平变形大，或防水措施不力，造成坑外淤泥流入坑内，周围建筑或管线就会有倾斜、变形，甚至坍塌的危险，损失巨大，本基坑的结构亦受到破坏。因此，围护结构的稳定性和防水固土是本基坑围护的主攻课题，必须做到围护结构位移控制在二级基坑允许范围内；防水、止水、固土效果好。
　　
　　2基坑支护设计
　　
　　经多次研究，基坑采用水泥搅拌桩与挡土灌注桩加锚杆支护的形式。
　　灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的连系差，必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连结。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流入（渗入）坑内，同时设置深层搅拌（止水）桩等措施。
　　锚杆支护是一种岩土主动加固和稳定技术，作为其技术主体的锚杆，一端锚入稳定的土（岩）体中，另一端与各种形式的支护结构物联结，通过杆体的受拉作用，调用深部地层的潜能，达到基坑和建筑物稳定的目的。本基坑根据水泥搅拌桩与灌注桩与锚杆的特点结合工程的实际经验，把锚杆和水泥搅拌桩与灌注桩组成桩锚体系，取得很好的效果。
　　本工程的施工场地，由于基坑开挖深度深、面积大、地质差（软土层厚）、受邻近建筑群、道路和地下管线的限制，不允许用放坡大开挖。为了确保施工和邻近建筑物等的安全，须用人工支护方法。因此，深基坑支护结构的型式、设计计算和施工是否合理，对工程施工的安全、工期和经济效益有着巨大的影响。尤其在软弱地基地区施工，已成为一个关键的技术问题。用锚杆拉结钻孔灌注桩作挡土墙，由于刚度大，抗弯能力强，变形小，现已成为深基坑挡土支护的主要方法之一。通过与设计方面多次探讨，拟采用锚杆拉结的钻孔灌注桩设计方法。
　　由于水泥土搅拌桩墙具有良好的抗渗性,用于基坑支护结构可以大大减少对邻近建(构)筑物及地下管线的影响。对浅基坑的围护和深基坑的止水固土有较好效果，因此在市政工程的大型管道安装及旧城改造中得到广泛应用。经与设计方讨论，决定采用搅拌桩作外围的止水固土，内侧加劲被动土的强度。在这种支护结构中，灌注桩挡土，锚杆起稳定灌注桩的作用，锚杆数量的增加可以减小灌注柱的直径与配筋。本工程的设计经济指标比较显示，增加102万的锚杆造价，可减少135万灌注桩的造价。既提高围护结构的安全性，又节省造价30多万元。
　　2.1 深基坑挡土支护结构承受的荷载计算
　　土压力：深基坑支护结构所承受的土压力，目前是简化后按库伦（Coulomb）公式或朗肯（Ranklne）公式计算的。
　　对于粘性土，主动土压力：
　　e=htg(45/2)2ctg(45/2)（1）
　　式中：e—主动土压力强度，Kpa
　　—土的重力密度（地下水位下用浮重力密度），kN／m’
　　h—所计算点离填土面的深度，m，一土的内摩擦角，（），
　　c—土的内聚力，KPa。
　　被动土压力：
　　e=htg(45/2)2ctg(45/2)（2）
　　式中：e—被动土压力强度，kPa。
　　对于无粘性土，由于C=0，故式（1）、（2）变为：
　　e=htg(45/2)（3）
　　e=htg(45/2)（4）
　　水压力：深基坑支护结构承受的水压力，一般按静水压力计算。在砂性土中，与土压力分算；在粘性土中，与土压力合算。合算时的压力：
　　e=htg(45/2)hhtg(45/2)（5）
　　式中：—水的重力密度，10kN／m
　　h—地下水位下深度，m；
　　—土的浮重力密度（=—），kN／m
　　2.2 挡土桩、搅拌桩及单层锚杆设计（本基坑为单层锚杆）
　　对于上部拉结在任意处，下部简支的挡土桩，通过解三次方程求得挡土桩的入岩深度，根据力矩平衡方程求出锚杆拉力，从几何关系求出锚杆尺寸。按钻孔周侧的极限摩擦强度计算锚杆的承载力，并按克兰茨（E．Kranz）法验算其稳定性。
　　3施工的实施过程
　　
　　3.1搅拌桩和挡土桩的施工方案
　　
　　程序：接受任务开工前准备阶段全面施工阶段交工验收阶段。
　　水泥搅拌止水桩、机械钻孔挡土桩施工质量的好坏，对后期的土方开挖、地下室结构施工是否能顺利进行，影响甚大。因此，我们严格遵循施工规程和严格按设计要求施工，以确保施工的质量。
　　3.1.1 部署安排
　　为合理安排施工工序，将整个分项工程划分为两个施工段流水作业24小时进行施工，做到连续均衡生产。成立三个施工管理小组，24小时轮班管理，由项目经理统一领导指挥。
　　3.1.1.1施工顺序安排
　　为确保搅拌桩桩身质量和挡土桩钢筋砼质量，本工程施工采用五台125型加强型搅拌机，每台机日夜施工完成进尺约1000米，施工约30天。采用17台SRJ-300型机械钻孔桩，每台机日完成1支桩，钻孔桩施工约45天。
　　工程施工步骤如下：
　　放线钩机清障回填石屑施工搅拌桩施工钻孔桩（挡土桩）。
　　a修筑施工运输道路。用钩机将砼碎块填好铺路基，面用水泥石屑填20cm填平，用压路机压实。
　　b基坑支护施工前，交换核对规划红线，基坑开挖边线和建筑地下室外墙线的关系，准确定出基坑开挖边线，发现与设计不符时，及时作出调整。
　　c施工搅拌桩、挡土桩位置用HD-1880（炮机）型钩机开挖地槽，清除影响搅拌桩、钻孔桩施工的障碍物，包括：地表砖块、旧基础、旧承台、旧木桩等。
　　d地槽回填石屑（石粉），保证搅拌桩、钻孔桩桩顶的施工高度和质量。
　　e施工搅拌桩。
　　f基坑内降水井的施工（降水井设18个）。
　　g搅拌桩施工13天后，施工机械钻孔桩（挡土桩）。
　　
　　3.2锚杆的施工方案
　　
　　锚杆采用预应力锚杆，锚杆材料为4—7Φ5钢绞线，长31米（锚杆体26米、自由段5米），钻孔直径130mm，锚固段成孔直径180mm，锚固体二次注浆，第一次注浆水灰比为0.4，注浆压力为0.5Mpa，第二次注水灰比为0.35，注浆压力为4Mpa，预应力锚杆自由段为5米，对杆施加预应力170KN，注浆7天后进行。
　　
　　3.3采用的施工工艺
　　
　　3.3.1深层搅拌桩施工工艺
　　按设计图纸平面图、各剖面图要求及设计变更等，进行布桩和施工，搅拌桩均要求穿过冲积淤泥、砂层，进入残积粉质粘土层（阻水层）。
　　施工技术参数
　　采用喷浆工艺，水灰比为0.5~0.6，固化剂采用PR32.5普硅水泥，水泥掺入比为28（重量比）即Φ500桩每米水泥用量为90.6kg，Φ700桩每米水泥用量为178kg（设计要求大于25%），要求搅拌桩身强度大于1.2Mpa。
　　工艺流程
　　搅拌桩施工工艺流程为：桩机定位→预搅拌下沉→喷浆搅拌提升→重复搅拌→下沉→重复搅拌→提升→桩机移位。
　　3.3.2机械钻孔桩（挡土桩）施工工艺
　　施工技术参数：
　　搅拌桩泥浆比重控制在1.2~1.3，卵石层或容易塌孔的土层泥浆比重加大至1.3~1.5。泥浆的控制指标：粘度18~22S，含砂率≤8%，胶体率不大于90%。
　　挡土桩采用C25水下混凝土灌注，水灰比为0.45，钢筋笼通长，钢筋笼标高为0.00(Φ28)、―0.10(Φ25)，浇筑标高为―0.20m。
　　工艺流程：
　　放线定位→桩位就位→钻孔→终孔→清孔→钢筋笼吊装→封管→砼储备→拉栓垫→随浇砼随提管→完成→移机。
　　
　　3.4信息化施工
　　
　　在施工过程中，及时收集有关资料和技术参数，并与原设计依据及参数进行比较，在基坑开挖期间做好监测等工作，根据有关数据资料反馈，对施工过程进行动态管理，确保支护结构安全。具体如下：
　　3.4.1在搅拌桩与机械钻孔桩施工过程中，记录各桩孔岩土情况，作出各岩土层埋深剖面图，与勘察钻孔资料进行比较，如变化明显，须及时进行动态设计，调整施工。
　　3.4.2若遇到特殊地质条件，搅拌桩难以进入残积土层0.50米时，则采取钻头在该处停留10—20分钟的延长时间方法，确保该位置不渗漏。
　　3.4.3在围护结构顶上设置21个位移和沉降观测点，发现问题及时采取补救措施。
　　3.4.4采用宏观控制与微观监测相结合的手段，跟踪调查，发现异常情况，及时上报，并采取相应的补救措施。
　　3.4.5周边建筑物及地层沉降观测。对现场周边10米范围内的构筑物均布若干沉降观测点进行沉降观测，在基础桩施工及基坑开挖阶段按每周观测一次，危险、重点部位每天至少观测一次，地下室施工阶段每10天观测一次。
　　3.4.6基坑周边水位观测。西北边的地下水位较高，于基坑外周边距离基坑开挖边线1米外，均匀施工8口水位观测管井，井深20米，每天由专人负责监测各井水位变化，发现水位下降较大时，应及时汇报，并采取补救措施。
　　
　　4结论
　　本文介绍了“虎门步行街”工程的概况及各种地质条件。根据工程的特点，本基坑采用锚杆与挡土搅拌桩相结合，并用深层搅拌水泥桩止水的支护形式。根据支护结构的特点制定施工方案及工艺流程，确保基坑施工的安全。
　　通过“虎门步行街”工程的实施过程证明：建筑基坑在掌握可靠地质资料的前提下，设计出一个具有足够支承力的围护结构支护体系，同时做好严密的防水隔水措施，抓好施工质量和施工管理，基坑施工是安全可行的。软土地基深基坑采用钻孔灌注桩加锚杆挡土，用水泥搅拌桩作防水帷幕止水固土，并利用地下室底板作安全屏障，方案可行，基坑围护是成功的，安全的。
　　本文围绕建筑基坑施工安全性问题，对涉及基坑安全性的地质勘探、围护结构设计、荷载取值、地下水处理、施工管理和过程监测等方面进行了理论探讨；结合众多施工实例进行分析总结。通过理论研究和实践证明，得出如下结论。
　　4.1必须掌握详尽的地质地貌资料，准确掌握土的特性和地下水状况。为基坑设计和施工提供可靠的依据，这是基坑安全设计和安全施工的前提。
　　4.2围护结构设计要充分考虑各种不利因素。充分估计围护结构承载能力的极限状态；保证其强度方面的安全性。
　　4.3充分估计地下水的作用。做好防水措施可预防基底隆起、管涌、流砂和周围地层或建筑物、管线下陷。是保证基坑安全极其重要的一环。
　　4.4利用地下室底板作二次支撑是基坑的后方安全屏障。地下室底板通常断面大，支承在基坑底面，与围护结构接触紧密，受力性能特别好，支承力大，基坑开挖后，尽快浇捣底板，是构筑围护结构的第二道安全屏障。
　　4.5必须实行信息化施工，建立安全的监控体系。施工中建立基坑施工的安全监测系统，特别是围护结构位移监测十分重要，随时掌握基坑及周围环境的安全动态，发现险情，及时采取应急措施，确保基坑施工的安全。
　　4.6必须加强施工质量管理和合理选择施工方案。确保围护结构施工质量达到预定的技术、受力指标。施工方案中按要求分层、分段开挖，减少基坑暴露时间，可以保证结构的稳定。这是保证基坑安全的又一屏帐。
　　
　　参考文献
　　
　　1刘建航，侯学渊．基坑工程手册．1997
　　2刘善国，殷友东，彭新宣．基坑支护结构破坏原因综述及实例分析．化工矿产地质．2001
　　3王明恕，郑襄勤．深基坑边坡支护事故分析．施工技术，1995
　　4杨放，赵秋雨，王赫．深基坑支护桩断裂事故的原因与处理．建筑技术，2002
　　5徐至钧，赵锡宏．深基坑支护设计理论与技术新进展：逆作法设计与施工．机械工业出版社，2002
　　6余志成，施文华．深基坑支护设计与施工．中国建筑出版社，1998
　　7纪广强，董平，秦然，曹孝华．某深基坑开挖对周围环境影响的监测．水文地质工程地质，2002
　　8刘玉海，夏朝辉，郏鸿秋，唐九如．深层搅拌桩用于7m深基坑支护的工程实践．建筑技术，1997
　　9黄强．建筑基坑支护技术规程应用手册．中国建筑工业出版社．1999
　　10汪祖民．对深基坑施工安全监测的实践．测绘通报．2002
　　11边占利．深基坑工程监测和控制．岩土工程界．2001
　　12李惠强，吴静．深基坑支护结构安全预警系统研究．华中科技大学学报(城市科学版)．2002
　　13黎友添，郑志文．深基坑支护工程施工安全．地质勘探安全．1999
　　14汪祖民．对深基坑施工安全监测的实践．测绘通报．2002
　　15赵锡宏，陈志明，胡中雄．高层建筑深基坑围护工程实践与分析．上海：同济大学出版社1996

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