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深圳龍崗黃閣坑雨水泵站工程深基坑施工技術

深圳龍崗黃閣坑雨水泵站工程深基坑施工技術

黃欽文

(深圳市廣水建設工程有限公司,項目技術員、資料員)

【摘  要】深基坑開挖施工作為城市雨水泵站建設中的重要組成部分,是當前工程施工中要面臨的一個技術難題。本文結合黃閣坑雨水泵站深基坑的地質條件,對泵站深基坑支護方案設計、基坑支護結構、主要施工技術進行了全面闡述,并對泵站基坑開挖技術要點做了歸納。

【關鍵詞】雨水泵站;深基坑;開挖;支護方案;圍護樁施工;動態監測;控制

 

深基坑工程是一項風險性工程,是一門綜合性很強的新型學科。它涉及工程地質、土力學、基礎工程、結構工程、結構力學、施工技術以及環境巖土工程等多門學科,是理論上尚待進一步發展的具有綜合性和交叉性的技術學科。深基坑工程大多是臨時性工程,經費限制很緊,而影響因素、不確定因素又很多。例如地質條件、水文情況、具體工程要求、氣候變化的影響、施工順序及管理、場地周圍環境等等。深基坑工程的設計與施工既要保證整個支護結構在施工過程中的安全,又要控制支護結構及其周圍土體的變形,保證周圍環境(相鄰建筑物及地下公共設施等)的安全。

雨水泵站是城市常見的基礎設施之一,擔負著排澇、防洪等重要任務。在泵站深基坑工程施工中,由于大多泵站位于地下水豐富且埋藏深度淺的地方,加上基坑支護深度較大,現場地質條件較為復雜,加大了深基坑工程的施工難度。如果采用常規的大開挖、集中排水工藝等方案施工,不僅需要投入大量的資金,而且給施工安全留下了安全隱患。因此,有必要優化深基坑工程支護設計方案和支護結構,提高工程的施工技術水平,通過科學的管理方法,解決周邊復雜環境等不利于施工的因素,從而確保泵站深基坑工程的順利進行。

1、工程概況

黃閣坑村雨水泵站改建工程位于龍崗中心城黃閣村,清輝路南側,龍興大道西側。該改建泵站基坑長約15.65m,最大基坑深度9.8m,最大基坑寬10.60m,基坑底標高介于32.1633.96m。根據基坑的規模、地質條件、周邊建筑情況及破壞后果,按照《建筑地基基礎設計規范》DBJ15-31-2003,基坑安全等級為二級。本工程圍護結構根據基坑等級及經濟、技術


和可行性各方面綜合考慮,主要采用鉆孔灌注樁進行支護,樁間設高壓旋噴樁止水。

2、地質條件

深圳龍崗中心城黃閣坑村雨水泵站改建工程場地原始地形地貌為臺地間洼溝。經人工改造回填,現狀為人行道。鉆孔孔口標高在41.9341.96m之間。根據勘察報告,本工程場地大部分鉆孔見及地下水,主要賦存于第四系地層及基巖裂隙中,屬上層滯水~潛水類型、基巖裂隙水。地下水主要靠大氣降水,水位水量因季節及降雨情況而異??辈炱陂g測得場地內混合穩定水位埋深為0.500.75m,相應標高為41.2241.46m。

據取自鉆孔ZK02中所取地下水試樣進行的水質分析結果,按《巖土工程勘察規范(GB50021-2001)》(2009版)中的有關標準按Ⅱ類環境綜合判定:該地下水水質對混凝土結構具有微腐蝕性,在干濕交替的環境下對混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性,對鋼結構具有微腐蝕性。

3、周邊環境條件

該工程三面有樓房,一面是道路,地下管線埋設復雜。周圍樓房基礎建設采用的是80、90年代建筑落后技術,質量差,地基承載力不強,給基坑開挖帶來很大的困難。

4、泵站深基坑圍護方案設計

本工程圍護結構,建設單位和設計單位根據基坑等級、土層性質和周邊地形地貌、建筑物的情況,經比較及201142日專家評審查意見,選用排樁支護結構型式設計。樁基設計為鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁,排孔均采用鉆孔灌注樁。一般情況下土質地層采用鉆孔,當遇到孤石時采用沖孔。樁底高程27.00m,其中鉆孔灌注樁樁身砼強度等級為C30,共計31根,孔徑為1200mm,間距1500mm,平均樁長為13.50m。樁身鋼筋采用HRB335鋼筋Ф12、Ф25兩種,樁身鋼筋保護層厚度為50mm。在41.40m高程處設置1200×1200mm聯系梁(冠梁),鋼筋采用HRB335Ф12、Ф22兩種,砼強度C30。根據地質勘察資料及以往的設計和施工經驗,基坑止水選用高壓旋噴樁,布置于鉆孔灌注樁間隔處,便于基坑開挖,減少總的工程造價,同時有利于基坑支護安全。高壓旋噴樁成樁直徑Ф600mm,樁長15.50m,注漿材料采用425號普通硅酸鹽水泥,水泥用量為220kg/m,水灰比11。

因為是開挖深度超過5m(含5m)的基坑的土方開挖、支護工程,根據城鄉和住房建設部《危險性較大的分部分項安全管理辦法》,按設定的超過一定規模的危險性較大的分部分項工程劃分,作為深基坑工程重點管理。根據《深圳市深基坑工程管理規定》,將該分項工程安全等級定為二級。


5、圍護結構施工與基坑開挖

黃閣坑村雨水泵站改建工程先進行基坑上層土方開挖,整平場地,施工機械進場;然后施工鉆孔灌注樁與高壓旋噴樁;其次進行冠梁和支梁的施工;最后在進行管線保護情況下進行基坑土方開挖。

5.1 圍護樁施工

圍護樁采用跳打施工,隔2根打1根,后打樁應待先打樁樁身混凝土強度達到設計強度的70%后方可施打。樁身混凝土的充盈系數不小于1.1,混凝土超灌標高應不低于設計頂面標高500mm,鑿去多余部分后確保樁頂混凝土強度達到設計強度等級要求。樁間間隙采用旋噴樁作止水。其水泥漿液制備采用425號普通硅酸鹽水泥,水泥用量為220kg/m,水灰比11 。

黃閣坑村雨水泵站改建工程樁基施工中采用灌注樁和旋噴樁平行作業的方式進行。(圖1

1  具體樁基施工平面布置圖

5.2  土方開挖

1)根據勘察地質資料的說明,土質軟,屬于不良地質土層。以施工完成旋噴樁與灌注樁邊側作為土方開挖起點,施工總體開挖路線是從南面開始挖土,基坑開挖采用垂直開挖,土方分層逐層開挖,同時對開挖土方裸露出的灌注樁采用噴錨保護與支護。分層開挖,逐層進行噴錨支護。

2)由于基坑面積形狀為凸字形,大面積基坑底深為9.82m,凸出部分面積基坑底深為8.00m。為了方便土方運輸,先大面積分層開挖,逐步往北面開挖及往外運土。地下基坑土方開挖采用兩臺反鏟挖掘機進行開挖,一臺在開挖區域開挖,另一臺作為土方出渣用或接力傳遞。出渣距離開挖區域34m以外,且堆高不超過1.5m。對土質較差的棄土即裝即運至


施工現場以外。凸字形北面為土方開挖出土外運車道。車輛運輸車坡道開挖時,坡道的坡度應根據土質、挖土深度和運輸車輛、爬坡能力確定坡道坡度及寬度。坡道兩側應采取擋土或加固措施,并設專人維護坡道。分兩階段施工層作業機械挖土與噴錨支護密切配合,挖掘機開挖后人工進行局部修整。(圖2


            圖2  安全防護平面布置圖

6、基坑支護施工過程中的動態監測和控制

為了保證施工安全及施工質量,遵循動態信息化施工原則,建設單位委托了有資質公司對基坑進行監測。

6.1  監測的內容及要求

(1)基坑工程監測內容:

鄰近建(構)筑物沉降觀測

基坑坡頂位移觀測

(2)觀測要求

沿基坑頂,基坑兩側每隔10米設置水平位移、沉降觀測點一個。(圖3

        圖3  基坑監測平面布置圖

在基坑周邊設置觀測井來監測地下水位變化。

應通過其它目測、巡查或增加其它監測手段等多種形式對基坑變形進行全面了解和監控,以便通過對比及時了解和監控周邊建筑物和道路等設施的安全。

水平位移觀測點應沿支護結構體延伸方向布設,沉降觀測點應沿建筑物外墻邊布設。

沉降觀測精度滿足二等幾何水準測量精度要求:水平位移觀測采用視準線法或交會定點法,此方法觀測簡單,測量精度高。

基坑開挖前設置好觀測點,并至少測2次初值;基坑開挖后05m,其余觀測點每7天觀測一次;深度5.0m至基坑開挖完畢7天以內,其它觀測點每2天觀測一次,開挖完成任務后7天至底板澆好,其它觀測點7天測一次;底板結構澆注好后,其它觀測點每15天一次,一直至基坑回填土完成,在此期間,若變形值很小,基坑已穩定,可適當減少觀測次數。

基坑開挖前在鄰近建筑物上選取不易被破壞的固定點,觀測并記錄其原始高程。在基坑開挖過程中,每7天對這些固定點觀測一次并與原始數據比較,以便通過對比及時了解和監控周邊建筑物的安全。

3)觀測成果資料

本基坑監測工作自201192日初始值測量完成,至20111110日結束。本工程共對18個水平位移及沉降觀測點完成十期監測工作。

根據實測數據結果分析,在基坑土方開挖施工中,變化速率增大,當底板及結構施工完畢,加載速率得到有效控制,保證了施工期的穩定性。


沉降及位移監測最大變化值<50mm,滿足在設計要求范圍之內。施工期一直處于安全可控狀態,監測數據處于穩定狀態。

綜上所述,該基坑支護工程設計安全可靠,安全度控制適度,既滿足地下室施工需求,又體現經濟適用原則。

結束語

1)鉆孔灌注樁圍護結構,具有結構受力合理安全可靠,節省費用,施工簡便等優點。

2)在設計鉆孔灌注樁圍護結構時,要充分注意基坑外荷載的控制,同時在施工期間嚴禁在基坑四周過量堆放材料,確保圍護結構的安全。

3)土體位移隨開挖深度的增大而增大,各階段水平位移與深度變化有較大不同,土體位移沿基坑周邊的分布并不均勻。

4)建立完整的施工監測系統。對支護結構本身的變形、鄰近建筑物、周邊道路進行監測,掌握周邊動態起重要作用,及時反饋信息,便于及時處理,協調施工,對支護結構安全判斷起重要作用。


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