复杂地质环境中高层建筑深基坑支护

【摘 要】复杂地质条件下,深基坑支护施工难度比普通支护大很多,为保证施工质量,需要综合考虑到各方面的因素.本文结合某工程实例,探讨合理采用施工工艺,做出具备挡土围护止水功能的基坑支护体系.文章对施工重难点问题如设计、土方开挖、基坑降水等做出重点阐述,解决施工中遇到的问题,供同类工程作参考.

【关 键 词】基坑支护；搅拌桩；降水；施工监测

当前,我国城市建设大力发展,为提高土地的利用效率,出现越来越多的地下使用空间,遇到的施工条件也越来越复杂.在这种背景下,深基坑设计和施工越来越引起人们的关注,尤其是在地质条件复杂的情况下,出现越来越多的新技术、新工艺.深基坑设计和施工,必须确保周围边坡稳定及施工安全,处理好和周围构筑物及地下管线的关系,并保证在地下水位之上进行施工作业.做好排水降水等措施,为施工创造良好的作业环境.

1.工程概况

在25～32m深度段主要为硬塑状粉质黏土、中密/可塑状黏质粉土夹粉质黏土,再深一点主要是砂质粉土.32m深度到勘探孔之间,大部分为中密砂质粉土和粉砂构成,该层作为桩基的持力层.暗浜7～18m宽,浜底深度在3.5～4.7m范围内.地下水深度平均为—0.5m,为潜水.

2.基坑支护施工

2.1围护挡土止水结构

沿着基坑周边的外侧挖0.9m的土方,按照1∶0.8进行放坡到圈梁顶标高位置为止,并且在基础筏板和基坑底四周间设置一层素混凝土传力带,传力带厚300mm.围护挡土止水结构采用的是W工法,即Φ850mm三轴搅拌桩加插H型钢,基坑局部位置加固采用Φ700mm双轴搅拌桩进行,具体情况参见图2所示.

坡道位置加固结构采取双轴搅拌桩+土钉形式,搅拌桩为700mm双轴,土钉长7.5m,间距双向1000mm,顺着坡道改变搅拌桩的长度,在深坑位置补打1～2道土钉.混凝土喷射分成2次进行,首先喷射30mm厚混凝土,再喷射70mm厚混凝土,混凝土强度为C20.

W搅拌桩施工流程如下：测量放样→沟槽开挖→导向定位型钢设置→搅拌机就位,校正复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液,开启空压机,送浆至桩机钻头→钻头喷浆、气并切割土体下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、气并提升至设计桩顶标高→H型钢垂直起吊,定位校核→H型钢垂直插入→型钢固定→型钢施工完毕→型钢回收.施工顺序采用单侧挤压式连接方式.

2.2支撑系统

做支撑系统需要遵循“先支撑后挖土、先形成体系后受力、先节点可靠后受力、圈梁达到一定强度后受力”的原则进行.其系统形式的流程如下：挖土开沟槽→支撑安装→挖土→垫层→底板施工→结构施工→拆支撑→结束.

采用1道双拼H700×300×12×14型钢做成支撑,采用H400×400×13×21做连杆,采用L125×124根和360mm×300mm×10mm钢板4块构成钢立柱,圈梁采用C30钢筋混凝土,其截面为1200mm×800mm.采用钢筋混凝土圈梁及基础筏板上设置的牛腿和H400×400×13×12构成换撑,间距为13.5m.

2.3坑内预降水

对于较浅的地下水的降水,采用轻型井点16套进行,对于某些深坑位置的降水,采用4套深井实施.一般在2周时间可将水位降低到设计标高,此时可进行土方开挖,最后按顺序逐套进行拆除.

3.施工重难点分析

3.1土方开挖和基础施工矛盾

在进行土方开挖过程中我们遵循“时空效应”原理,分层、分段、分块进行开挖工作,按先撑后挖的顺序,纵横对撑先挖,角撑后挖.主要分2个步骤进行土方开挖工序,第1次土方挖1.5m深,第2次开挖直到垫层以上的20cm位置.参见图1所示,B-C轴以北开挖顺序为从南向北,以南开挖顺序为从北向南.基础主体施工顺序按照A、B、C区域从北向南的顺序.这边产生一定的矛盾,对此,我们决定在开挖二次土方时,A、C区域先挖,B放在后面,这就有利于基础工程施工,这种化整为零的手段为长边效应的削弱提供有利条件.

3.2周边土方开挖

本工程周边存在很多的深坑,地质多数是灰色淤泥质粉质黏土,渗透系数不是很大,缺乏很好的降水效果.当土方第2次开挖到设计标高时出现的塌方问题.对此,我们及时做了型钢对撑的安装工作,打木桩支挡.

3.3土方开挖和工程桩倾斜

在土方开挖是,出现了开挖面的高差失控和周边深坑塌方的问题,受到压力差的作用,局部工程桩产生倾斜现象.对此,我们在开挖基坑底层土之前,井点降水深度应保持在开挖面以下0.5m以上；开挖时,需要控制开挖面高差在3m以内,放坡按照1∶1.5进行.

3.4圈梁开裂

土方开挖时,2号地块东南角阴角位置圈梁出现了裂缝的情况,而且导致贯通加大.我们对此进行了必要的加固处理.我们选择支撑体系的抗弯能力偏低的位置加进去了10根连杆,起到支撑作用,提高抗变形的作用,同时使得圈梁拐角位置的集中受力问题得到一定程度的解决,对于圈梁上开裂几率最大的两个拐弯位置,我们在以前圈梁的上层位置再浇筑一层圈梁,厚度约为600mm,主要为提高强度,控制开裂的几率.而如果阴角业已开裂,我们除了再浇筑一层圈梁之外,还添进一块混凝土板块,厚度约为300mm,主要是保证该位置的抗剪强度.

3.5对撑变形