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深圳龙岗黄阁坑雨水泵站工程深基坑施工技术

深圳龙岗黄阁坑雨水泵站工程深基坑施工技术

黄钦文

(深圳市广水建设工程有限公司,项目技术员、资料员)

【摘  要】深基坑开挖施工作为城市雨水泵站建设中的重要组成部分,是当前工程施工中要面临的一个技术难题。本文结合黄阁坑雨水泵站深基坑的地质条件,对泵站深基坑支护方案设计、基坑支护结构、主要施工技术进行了全面阐述,并对泵站基坑开挖技术要点做了归纳。

【关键词】雨水泵站;深基坑;开挖;支护方案;围护桩施工;动态监测;控制

 

深基坑工程是一项风险性工程,是一门综合性很强的新型学科。它涉及工程地质、土力学、基础工程、结构工程、结构力学、施工技术以及环境岩土工程等多门学科,是理论上尚待进一步发展的具有综合性和交叉性的技术学科。深基坑工程大多是临时性工程,经费限制很紧,而影响因素、不确定因素又很多。例如地质条件、水文情况、具体工程要求、气候变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等等。深基坑工程的设计与施工既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制支护结构及其周围土体的变形,保证周围环境(相邻建筑物及地下公共设施等)的安全。

雨水泵站是城市常见的基础设施之一,担负着排涝、防洪等重要任务。在泵站深基坑工程施工中,由于大多泵站位于地下水丰富且埋藏深度浅的地方,加上基坑支护深度较大,现场地质条件较为复杂,加大了深基坑工程的施工难度。如果采用常规的大开挖、集中排水工艺等方案施工,不仅需要投入大量的资金,而且给施工安全留下了安全隐患。因此,有必要优化深基坑工程支护设计方案和支护结构,提高工程的施工技术水平,通过科学的管理方法,解决周边复杂环境等不利于施工的因素,从而确保泵站深基坑工程的顺利进行。

1工程概况

黄阁坑村雨水泵站改建工程位于龙岗中心城黄阁村,清辉路南侧,龙兴大道西侧。该改建泵站基坑长约15.65m,最大基坑深度9.8m,最大基坑宽10.60m,基坑底标高介于32.1633.96m。根据基坑的规模、地质条件、周边建筑情况及破坏后果,按照《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003,基坑安全等级为二级。本工程围护结构根据基坑等级及经济、技术


和可行性各方面综合考虑,主要采用钻孔灌注桩进行支护,桩间设高压旋喷桩止水。

2地质条件

深圳龙岗中心城黄阁坑村雨水泵站改建工程场地原始地形地貌为台地间洼沟。经人工改造回填,现状为人行道。钻孔孔口标高在41.9341.96m之间。根据勘察报告,本工程场地大部分钻孔见及地下水,主要赋存于第四系地层及基岩裂隙中,属上层滞水~潜水类型、基岩裂隙水。地下水主要靠大气降水,水位水量因季节及降雨情况而异。勘察期间测得场地内混合稳定水位埋深为0.500.75m,相应标高为41.2241.46m

据取自钻孔ZK02中所取地下水试样进行的水质分析结果,按《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》(2009版)中的有关标准按Ⅱ类环境综合判定:该地下水水质对混凝土结构具有微腐蚀性,在干湿交替的环境下对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性,对钢结构具有微腐蚀性。

3周边环境条件

该工程三面有楼房,一面是道路,地下管线埋设复杂。周围楼房基础建设采用的是8090年代建筑落后技术,质量差,地基承载力不强,给基坑开挖带来很大的困难。

4泵站深基坑围护方案设计

本工程围护结构,建设单位和设计单位根据基坑等级、土层性质和周边地形地貌、建筑物的情况,经比较及201142日专家评审查意见,选用排桩支护结构型式设计。桩基设计为钻孔灌注桩和高压旋喷桩,排孔均采用钻孔灌注桩。一般情况下土质地层采用钻孔,当遇到孤石时采用冲孔。桩底高程27.00m,其中钻孔灌注桩桩身砼强度等级为C30,共计31根,孔径为1200mm,间距1500mm,平均桩长为13.50m。桩身钢筋采用HRB335钢筋Ф12、Ф25两种,桩身钢筋保护层厚度为50mm。在41.40m高程处设置1200×1200mm联系梁(冠梁),钢筋采用HRB335Ф12、Ф22两种,砼强度C30。根据地质勘察资料及以往的设计和施工经验,基坑止水选用高压旋喷桩,布置于钻孔灌注桩间隔处,便于基坑开挖,减少总的工程造价,同时有利于基坑支护安全。高压旋喷桩成桩直径Ф600mm,桩长15.50m,注浆材料采用425号普通硅酸盐水泥,水泥用量为220kg/m,水灰比11

因为是开挖深度超过5m(含5m)的基坑的土方开挖、支护工程,根据城乡和住房建设部《危险性较大的分部分项安全管理办法》,按设定的超过一定规模的危险性较大的分部分项工程划分,作为深基坑工程重点管理。根据《深圳市深基坑工程管理规定》,将该分项工程安全等级定为二级。


5、围护结构施工与基坑开挖

黄阁坑村雨水泵站改建工程先进行基坑上层土方开挖,整平场地,施工机械进场;然后施工钻孔灌注桩与高压旋喷桩;其次进行冠梁和支梁的施工;最后在进行管线保护情况下进行基坑土方开挖。

5.1 围护桩施工

围护桩采用跳打施工,隔2根打1根,后打桩应待先打桩桩身混凝土强度达到设计强度的70%后方可施打。桩身混凝土的充盈系数不小于1.1,混凝土超灌标高应不低于设计顶面标高500mm,凿去多余部分后确保桩顶混凝土强度达到设计强度等级要求。桩间间隙采用旋喷桩作止水。其水泥浆液制备采用425号普通硅酸盐水泥,水泥用量为220kg/m,水灰比11

黄阁坑村雨水泵站改建工程桩基施工中采用灌注桩和旋喷桩平行作业的方式进行。(图1

1  具体桩基施工平面布置图

5.2  土方开挖

1)根据勘察地质资料的说明,土质软,属于不良地质土层。以施工完成旋喷桩与灌注桩边侧作为土方开挖起点,施工总体开挖路线是从南面开始挖土,基坑开挖采用垂直开挖,土方分层逐层开挖,同时对开挖土方裸露出的灌注桩采用喷锚保护与支护。分层开挖,逐层进行喷锚支护。

2)由于基坑面积形状为凸字形,大面积基坑底深为9.82m,凸出部分面积基坑底深为8.00m。为了方便土方运输,先大面积分层开挖,逐步往北面开挖及往外运土。地下基坑土方开挖采用两台反铲挖掘机进行开挖,一台在开挖区域开挖,另一台作为土方出渣用或接力传递。出渣距离开挖区域34m以外,且堆高不超过1.5m。对土质较差的弃土即装即运至


施工现场以外。凸字形北面为土方开挖出土外运车道。车辆运输车坡道开挖时,坡道的坡度应根据土质、挖土深度和运输车辆、爬坡能力确定坡道坡度及宽度。坡道两侧应采取挡土或加固措施,并设专人维护坡道。分两阶段施工层作业机械挖土与喷锚支护密切配合,挖掘机开挖后人工进行局部修整。(图2


            图2  安全防护平面布置图

6基坑支护施工过程中的动态监测和控制

为了保证施工安全及施工质量,遵循动态信息化施工原则,建设单位委托了有资质公司对基坑进行监测。

6.1  监测的内容及要求

(1)基坑工程监测内容:

邻近建(构)筑物沉降观测

基坑坡顶位移观测

(2)观测要求

沿基坑顶,基坑两侧每隔10米设置水平位移、沉降观测点一个。(图3

        图3  基坑监测平面布置图

在基坑周边设置观测井来监测地下水位变化。

应通过其它目测、巡查或增加其它监测手段等多种形式对基坑变形进行全面了解和监控,以便通过对比及时了解和监控周边建筑物和道路等设施的安全。

水平位移观测点应沿支护结构体延伸方向布设,沉降观测点应沿建筑物外墙边布设。

沉降观测精度满足二等几何水准测量精度要求:水平位移观测采用视准线法或交会定点法,此方法观测简单,测量精度高。

基坑开挖前设置好观测点,并至少测2次初值;基坑开挖后05m,其余观测点每7天观测一次;深度5.0m至基坑开挖完毕7天以内,其它观测点每2天观测一次,开挖完成任务后7天至底板浇好,其它观测点7天测一次;底板结构浇注好后,其它观测点每15天一次,一直至基坑回填土完成,在此期间,若变形值很小,基坑已稳定,可适当减少观测次数。

基坑开挖前在邻近建筑物上选取不易被破坏的固定点,观测并记录其原始高程。在基坑开挖过程中,每7天对这些固定点观测一次并与原始数据比较,以便通过对比及时了解和监控周边建筑物的安全。

3)观测成果资料

本基坑监测工作自201192日初始值测量完成,至20111110日结束。本工程共对18个水平位移及沉降观测点完成十期监测工作。

根据实测数据结果分析,在基坑土方开挖施工中,变化速率增大,当底板及结构施工完毕,加载速率得到有效控制,保证了施工期的稳定性。


沉降及位移监测最大变化值<50mm,满足在设计要求范围之内。施工期一直处于安全可控状态,监测数据处于稳定状态。

综上所述,该基坑支护工程设计安全可靠,安全度控制适度,既满足地下室施工需求,又体现经济适用原则。

结束语

1)钻孔灌注桩围护结构,具有结构受力合理安全可靠,节省费用,施工简便等优点。

2)在设计钻孔灌注桩围护结构时,要充分注意基坑外荷载的控制,同时在施工期间严禁在基坑四周过量堆放材料,确保围护结构的安全。

3)土体位移随开挖深度的增大而增大,各阶段水平位移与深度变化有较大不同,土体位移沿基坑周边的分布并不均匀。

4)建立完整的施工监测系统。对支护结构本身的变形、邻近建筑物、周边道路进行监测,掌握周边动态起重要作用,及时反馈信息,便于及时处理,协调施工,对支护结构安全判断起重要作用。