软土地质深大基坑开挖施工控制技术
摘要
关键词
基坑工程;软土地区;施工技术
正文
一.项目背景
在软土区域搞基坑工程建设,施工难度大,基坑支护造价高,对周边环境影响也较大,。如何在软土地区将深基坑土方施工进行科学、合理的组织和安排已成为深基坑施工看普遍关注的焦点。温州市域铁路S2线一期工程土建SG6标段包括2站3区间,施工范围为机场站~天河站区全长7688.086m,含地下明挖段1202米。地下明挖段位于温州市龙湾区永强机场以南,周边主要以农田、住宅为主。机场站~永兴站区间基坑开挖深度为1.217m~21.17m,标准段基坑宽约12.5m~13.2m。基坑围护结构采用厚1000mm、深35~46m地连墙+4道内支撑体系、850mm厚TRD水泥土搅拌墙+钢支撑体系、650mm厚SMW三轴搅拌桩挡墙+钢支撑体系、放坡等。地下连续墙第一道支撑为800*800mm钢筋混凝土支撑,第二~四道为Φ800、t=16mm的钢管支撑。其余工法围护支撑均为钢支撑(放坡无内支撑)钢筋混凝土支撑水平间距为6米,钢管支撑水平间距为3米。基坑横断面图见图1所示。
图1 机场站~永兴站区间基坑横断面图
二.软土地区深基坑开挖施工重难点问题应对措施
2.1确保基坑降水的质量和地基加固质量
本工程基坑开挖范围及基底以下主要为淤泥质黏土、粉质粘土等,具有高压缩性、低承载力的特点,采取基底裙边和抽条加固。加固质量对于控制围护结构变形和基坑稳定至关重要。地基加固施工前根据以往类似地层加固参数进行试桩,根据试桩结果调整施工参数,经设计、监理、业主各方确认后方可组织正式施工。施工过程中,严格按照经审批的参数施工,并加强旁站监督管理、试验检验管理,确保地基加固质量。
考虑到开挖范围内基本为淤泥质软土,为确保降水质量,要切实做到每口井降水面积符合设计要求,开挖前15~20天降水,并通过观测井进行水位观测,确认基坑内地下水位已降至基坑底面以下1m后,才能进行基坑土方开挖;同时,对地基采用裙边加固和抽条加固,施工前先进行加固试验,确定合理的配合比,对加固体进行抽芯检验,保证加固效果。
2.2处理好开挖和支撑的关系
基坑土方开挖严格按照“时空效应原理”,遵循纵向分段、竖向分层、横向分块、先支后挖、开挖坡度大于1:3,最后一道支撑以下土方预留,待上一结构流水段底板砼强度达到设计规定的要求后方可开挖下一结构流水段预留土方”的原则,开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点,严禁超挖,及时架设钢管支撑、施加轴力。土方开挖以长臂挖机为主,严禁接力开挖,钢支撑架设后,做好防坠落措施,支撑通过钢系梁连接牢固,避免支撑扰动变形。
2.3基坑开挖施工顺序
土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致,并遵循“分层开挖、严禁超挖”的原则。基坑开挖时必须分段、分区、分层、对称进行,不得超挖。每层厚度不大于1m,离基坑顶边线30m以内严禁堆载。基坑纵向分段开挖时应严格控制分段开挖高差,以及临时搅拌桩墙两侧土方高差不应超过2m。基坑沿纵向应分块分层开挖,每次分层厚度不大于1.0m,纵向开挖长度不大于6m,连续开挖时纵向放坡坡度限值1:4,雨天或长时间不开挖时应做护坡处理,并加强观测,严防基坑内发生纵向滑坡。开挖至坑底约0.3m时,必须采用人工挖土,防止超挖。向下开挖至基坑底并验底后,尽快浇筑混凝土垫层。
2.4减少基坑周边荷载的影响
合理规划施工场地,钢筋加工场、材料堆放场、周转材料堆放场等放置尽量远离基坑,减少基坑周边堆载。土方开挖过程中,重型土方车辆和机械尽量不要在临近民居、基础较差的建筑物附近行走和停留,以减缓基坑的变形速率,达到保护建、构筑物的目的。同时,考虑到土方开挖期间最不利荷载条件(开挖、支撑、结构同时施工)下的影响,在大型机械设备停摆或施工期间,机械考虑下垫2cm厚钢板,增大坑边荷载承受面积,以减少地面荷载。
2.5加强监测,及时反馈信息指导施工
“监测是施工的眼睛”,深基坑施工的全过程都必须在严密的监测下进行,以便及时发现问题及时处理,将事故制止在萌芽状态,同时,针对临近民居、危房或基础较差的建筑物时,通过加密监测点位、提高监测频率,确保基坑和周边环境的安全。
2.6基坑开挖及施工中可能遇到的应对暴雨、台风、汛期的“应急预案”
温州降暴雨的概率及雨量都较大,对工程建设影响最大的灾害天气主要有台风和暴雨。5~10月是台风季节,盛夏的7、8、9三个月,热带气旋影响和侵袭的可能性均较大,地下渗漏水及暴雨的排水对深基坑明挖施工的影响较大,同时施工中的防台、防汛的防护措施是基坑开挖工程处理重点。工程开工前,调查施工区域雨污水管道排水能力,以及往年暴雨期间道路积水深度,并据此合理设置基坑挡水墙高度。遇有台风、特大暴雨时,还需对原有挡水墙采取加高措施,对基坑开挖坡面进行修坡和覆盖,预防暴雨冲刷。
三. 深基坑开挖变形控制
3.1基坑安全
在明挖区间基坑开挖前,采用二维弹塑性有限元分析方法,以模拟基坑体系非线性变形下的坑周地层应力场和位移场,分析基坑开挖对围护结构和周边环境的影响,检验是否满足设计和规范变形保护要求。基坑开挖需编制专项开挖和保护方案,邀请城际铁路建设、设计单位以及专家组进行充分论证,经认证通过并按专家意见完善并审批后方可实施。严格控制围护结构施工质量,加强地下连续墙泥浆指标控制、成槽垂直度、水下混凝土质量、泥皮刷壁质量等关键工序的质量控制,从根本上保证基坑安全。
3.2土方开挖与降水的配合
基坑开挖前进行降水,降水严格按设计及降水实验进行。在基坑工程施工过程中对地下水的处理以封堵、降排为主,施工结构前对基坑内侧渗水点进行封堵。基坑内外采用疏干井降水,抽排承压水,基坑周边设置排水沟和集水井,管井降水每次降深控制在开挖基面以下1~2m。降水井在顶板覆土回填后进行封堵,以足车站施工阶段的抗浮要求,防止基底隆起,地下严重失水引起地面沉降,危及路面、既有建筑物和管线管道的安全。
四 结束语
综上所述,深基坑工程重难点问题多,难度大。在软土地区做深基坑工程容易引起土体过大变形,因此基坑开挖需遵循时空效应,“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”。根据工程特点,合理确定施工分段长度和放坡坡度,架设内支撑和施加预应力,严格控制轴力,并快速封闭基坑底板,进而按阶梯状控制施工主体结构,减小围护结构变形,确保周边环境稳定。施工过程中有关主管部门以及施工人员也必须予以高度关注,负责管理人员也要着力增强对土壤问题的观察能力、提高自己的专业操作技术水平来保证深基坑施工的顺利完成,提高整体工程质量,进而促进行业的健康持续蓬勃发展。
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