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《資源環(huán)境與工程雜志》2014年第S1期
1地下水處理
1.1基坑側(cè)壁止水方案填土中上層滯水量有限，水壓力小，工程實(shí)踐證明，施工噴錨（土釘）網(wǎng)時(shí)采取分段開(kāi)挖引流措施、分段噴錨掛網(wǎng)護(hù)面止水，一般能保證順利開(kāi)挖填土層。側(cè)壁的淤泥質(zhì)粘土局部地段底部夾不均勻粉土薄層，基坑底部接近粉砂。粉土、粉砂結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，易發(fā)生水土流失，引發(fā)地面沉陷，需要設(shè)置側(cè)壁止水。由于降深大，側(cè)壁止水深度盡可能深一些。止水方法常見(jiàn)的為攪拌樁、花管壓注水泥漿，其止水效果難以保證，側(cè)壁隔水帷幕選用高壓旋噴樁。高壓旋噴樁的止水性能遠(yuǎn)高于攪拌樁，其施工深度受深度影響較小，但工藝要求較高，造價(jià)相對(duì)較高。
1.2基坑降水方案場(chǎng)地離長(zhǎng)江很近，水量很豐富，本場(chǎng)區(qū)承壓含水層頂板埋深15.4～21.7m，基坑開(kāi)挖深度18.5～22.9m，底高程為2.65～-1.15m，已挖到含水層，必須進(jìn)行基坑降水，且降幅較大。枯水季節(jié)，設(shè)防的承壓水位17.0m。豐水季節(jié)，設(shè)防的承壓水位20.0m。采取深井降水。共設(shè)有32口降水井，井徑650mm，單井抽水量1920m3/d。
1.3基坑降水對(duì)環(huán)境的影響對(duì)降幅不大（13～14m以?xún)?nèi)）的淺、中基坑，中深井降水是武漢地區(qū)目前應(yīng)用較多的承壓水處理方法。軟土區(qū)沉降率約降水1m產(chǎn)生沉降0.3～0.5cm。基坑以外10倍降深處的沉降約為基坑邊緣最大沉降的45%左右，地面傾斜率多數(shù)在1‰以?xún)?nèi)，個(gè)別地面傾斜率可能達(dá)到1.5‰。控制含砂量小于十萬(wàn)分之一，對(duì)周邊環(huán)境影響很小。本場(chǎng)區(qū)降幅19～21m，降幅較大，在深厚軟土層降水，預(yù)測(cè)基坑周邊的沉降100～120mm。對(duì)降水影響半徑內(nèi)的周邊環(huán)境影響較大。
1.4解決降水對(duì)環(huán)境影響的辦法解決沉降過(guò)大的方法有封底、落地式帷幕。該類(lèi)的工程實(shí)例主要有泰合廣場(chǎng)和世貿(mào)廣場(chǎng)，兩工程均為二層地下室，最大的開(kāi)挖深度在14m以?xún)?nèi)。采用高壓旋噴或擺噴工藝，但泰合廣場(chǎng)和世貿(mào)廣場(chǎng)基坑的封底或落地式帷幕并不完全成功，最后都補(bǔ)打降水井才得以開(kāi)挖到底。主要原因：高噴樁偏斜過(guò)大或高噴或擺噴直徑達(dá)不到設(shè)計(jì)取值，封底難以保證重疊系數(shù)。側(cè)封時(shí)，底部砂層強(qiáng)度高，止水樁易偏斜,難以保證重疊系數(shù)。另一方面高噴工藝要求高，準(zhǔn)確定位和保證連續(xù)供漿非常關(guān)健。綜上所述，本方案采取支護(hù)樁和樁間高噴樁形成落地式帷幕，另配合深井降水的方法。
2基坑支護(hù)設(shè)計(jì)
2.1支護(hù)樁設(shè)計(jì)為限制樁頂位移，采用鉆孔灌注樁加3層內(nèi)支撐的支護(hù)方法，支護(hù)樁采用大直徑鉆孔灌注樁，樁徑為1500mm，樁端深入到基巖一定深度，砼標(biāo)號(hào)C30，樁間距1.7m，樁頂用冠梁連結(jié)，冠梁高800mm。
2.2內(nèi)支撐設(shè)計(jì)選用角撐+對(duì)頂式對(duì)撐，場(chǎng)地土壓力大，為保持支撐密度，冠梁和腰梁上的支撐跨度一般不大于9m。一層支撐采用C30混凝土，主撐截面：寬×高=800×800，聯(lián)系撐截面：寬×高=400×600。二層、三層支撐采用C40混凝土，主撐截面：寬×高=1000×800，次撐截面：寬×高=800×800，聯(lián)系撐截面：寬×高=400×600。支撐梁截面已考慮自重、次撐自重、附加荷載、溫度應(yīng)力、安裝偏差及桿件細(xì)長(zhǎng)比的折減系數(shù)等影響，依據(jù)變形特點(diǎn)確定。典型支護(hù)斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。
2.3豎向支撐體設(shè)計(jì)支撐重量按1/2分擔(dān)法確定，樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值=支撐自重+偏心荷載。其中最大的支撐自重=支撐重量+鋼立架重量+支撐活載+偏心荷載，偏心荷載取支撐力的0.1。支墩形式采取鉆孔灌注樁及鋼架，鉆孔灌注樁砼C30，直徑1000mm，主筋保護(hù)層50mm,支撐樁凈長(zhǎng)30m，豎向井字形鋼架，一層撐鋼架采用4支16號(hào)×12角鋼。綴板厚10mm，寬200mm。二層、三層鋼架采用8支16#角鋼，厚12mm。
2.4換撐設(shè)計(jì)為不影響地下結(jié)構(gòu)的施工，須換撐施工。換撐過(guò)程指：地下室建筑梁板達(dá)到強(qiáng)度后，利用地下室梁板作為支撐點(diǎn)，加設(shè)換撐以便代替支撐，換撐具強(qiáng)度后，拆除支撐。換撐設(shè)于地下各層樓面和支撐樁之間，換撐采用吊筋和預(yù)埋鋼筋固定。本工程地下室外墻空間小，適合采用逐樁換撐；換撐剖面0.4×0.3m,換撐間距1.7m。在一期與二期之間的換撐，一期換撐時(shí)，加設(shè)換撐頂?shù)蕉诘耐叨葍?nèi)支撐上，換撐時(shí)，二期將采用槽鋼頂?shù)揭呀ǔ傻牧硪粋?cè)的地下室建筑梁板作為支撐點(diǎn)，然后再逐樁換撐。
2.5分期施工設(shè)計(jì)該基坑工程分為二期施工，為充分利用第一期的支護(hù)樁，二期的內(nèi)支撐直接頂?shù)较噜彽呐艠叮嘧?nèi)支撐梁時(shí)將保護(hù)層剝開(kāi)，將鋼筋焊接，采取二次灌注法施工。在一期與二期之間的換撐，一期換撐時(shí)，加設(shè)換撐頂?shù)蕉诘耐叨葍?nèi)支撐上，二期換撐時(shí)，采用槽鋼頂?shù)揭呀ǔ傻牧硪粋?cè)的地下室建筑梁板作為支撐點(diǎn)，然后再逐樁換撐。
2.6出土棧橋設(shè)計(jì)本基坑挖深大，土層極軟，深厚軟土區(qū)出土也是難點(diǎn)，本基坑土方運(yùn)輸采用出土棧橋，車(chē)輛按重載考慮，棧橋采取鉆孔灌注樁，嵌巖樁基，部分利用工程樁，棧橋采取現(xiàn)澆C30混凝土，橋面平冠梁頂，進(jìn)入基坑內(nèi)長(zhǎng)21.5m，寬11.2m，板厚0.4m。在坑內(nèi)車(chē)輛行使道路上采取建筑垃圾墊路，分層開(kāi)挖，最后采取小型挖機(jī)，垂直出土收尾，清除棧橋下的余土。
3監(jiān)測(cè)結(jié)果
本基坑工程已竣工二年多，在施工中基本保持了基坑底的干燥，施工作業(yè)順利。基坑最終監(jiān)測(cè)可見(jiàn)，支護(hù)樁水平位移為25-35mm，支護(hù)樁頂沉降量為16.8-27.4mm,周邊建筑最大沉降32.5mm，周邊道路最大沉降38.2mm;支護(hù)樁體深層變形主要集中在樁頂；內(nèi)支撐桿件的軸向受力處于受控狀態(tài)。在整個(gè)基坑開(kāi)挖和基礎(chǔ)施工過(guò)程中，支護(hù)系統(tǒng)及周邊環(huán)境安全、穩(wěn)定。
4結(jié)束語(yǔ)
本工程采取鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)體系較好地解決了深厚淤泥地段超深基坑的支護(hù)問(wèn)題。結(jié)束了武漢深厚軟土地帶不能開(kāi)挖超深基坑的歷史。根據(jù)本項(xiàng)目的成功實(shí)施可初步歸納為以下幾點(diǎn)：1）淺層被動(dòng)區(qū)換土的辦法有效地減少了樁的側(cè)向位移，同時(shí)防止了內(nèi)支撐梁的垂向變形，保證了支護(hù)體系的整體受力狀態(tài)，內(nèi)支撐桿件不產(chǎn)生過(guò)大的偏心荷載。2）在砂礫層中落地式超深帷幕的施工，采取鉆孔灌注樁的施工方法，用素混凝土樁加高壓旋噴樁止水效果良好，基本保持了基坑底有干燥的作業(yè)環(huán)境。3）在深厚淤泥或軟土地區(qū)的超深基坑，采取鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)體系可以很好地解決基坑穩(wěn)定問(wèn)題，可以取代造價(jià)高昂的地下連續(xù)墻。4）對(duì)于超大超深基坑采取多層桁架式對(duì)頂撐加角撐是一種受力明確，施工簡(jiǎn)明的內(nèi)支撐體系，可以逐樁換撐，施工較靈活。本工程實(shí)例是對(duì)深厚淤泥地段超深基坑支護(hù)方法的嘗試，較好地解決了深厚淤泥地段超深基坑的支護(hù)問(wèn)題。為以后的類(lèi)似基坑工程提供了經(jīng)驗(yàn)，本基坑支護(hù)工程采取的工法縮短了施工周期，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可供類(lèi)似基坑支護(hù)設(shè)計(jì)借鑒。
作者：方山耀曾執(zhí)鄧薇單位：武漢地質(zhì)工程勘察院