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超深漩流池基坑施工技术的探讨

 超深漩流池基坑施工技术的探讨

     摘要:本文以广东某高层建筑深度约达-35m,有效直径约达30m的超深漩流池工程项目为研究对象,介绍了深基坑的主要特点,并阐述地下连续墙在超深基坑工程施工中的应用、深井降水技术方案和工程信息化监控的特点,可供从事土木结构工程分析的同行技术参考。

  关键词:深基坑;漩流池;施工技术

  近些年来,由于各种高层建筑或大型基础工业工程的发展迅速,所以对地下空间的基础建筑要求越来越苛刻,其基坑支护的施工难度越来越大,特别是软土地区。这些都将是高层建筑和大型基础工业建设工程的难点和技术要点。漩流池深基坑支护的施工要求综合分析岩土力学、结构力学、材料力学和水文地质的特点,才能更好保证漩流池深基坑的施工质量。本文结合以往的漩流池深基坑工程施工经验,阐述了地下连续墙在漩流池深基坑施工中的运用、深井降水方案和工程信息化的特点,对提高漩流池工程质量、缩短工期、节约造价和降低施工风险有一定的参考意义。

  1深基坑工程的介绍

  基坑工程按设计规范的划分,一般把开挖深度大于10m的基坑称为深基坑,开挖深度小于10m的基坑称为浅基坑。本工程的基坑开挖深度达约-35m,属于深基坑工程。

  1.1深基坑工程的常用的结构

  (1)地下连续墙:适用范围广,可适用各种地层,整体刚度大,抗渗性能好;施工振动噪声小,适合在城市市区施工。

  (2)钻孔灌注桩:施工设备简单,桩的直径、长度可根据设计进行调整,整体刚度较大。

  (3)人工挖孔桩:无需大的施工机具,可施工各种截面的桩,适用无水地层。

  (4)SMW工法:止水性能好,构造简单,施工方便、速度快,型钢可回收重复利用,成本较低。

  (5)钢板桩:成品制作,可反复使用,施工简便,但施工有噪声,刚度小变形大,与多道支撑结合,在软弱土层中可使用。

  (6)重力式挡土墙:适用于基坑周边较宽阔,变形要求不高的情况。

  (7)复合土过钉墙:主动承载是基坑壁,变形小,施工速度快,工期短,造价低,适用于地下水位低的粘性土地层。

  (8)放坡开挖:经济性好,施工需要的场地大,土层要求有一定的自稳能力[1]。

  1.2深基坑施工顺序的选择

  通常情况下,采用软土地基中环形地下连续墙支撑兼围护的深基坑开挖技术,施工顺序如下所述:a、构筑正多边形的环形地下连续墙;b、构筑降水深井并配合开挖深度逐步降低承压含水层内水压力;c、构筑墙顶圈梁,在地下连续墙内分若干次开挖土方并逆作法构筑内衬;d、在开挖土方至坑底标高,基坑封底,浇筑倒锥形混凝土结构和内部平台结构。

  2地下连续墙在超深漩流池工程中的质量控制

  (1)导墙:要求内墙面平行于地下连续墙中心线,误差在正负10mm以内,内外墙间距在5mm左右,并要求内侧面垂直度小于1/300,导墙顶面在10mm以内。特别注意的是,导墙拆模要立即支顶,导墙背后回填粘土、分层夯实,测量给出标高。

  (2)成槽:地下连续墙施工过程中,成槽后将受到地下承压水的作用,槽底不断涌砂[2]。为保证工程的质量,要求槽段垂直度不大于1/300,槽深在-200m,超挖度控制在5~10%以内,每抓10斗后,抓斗旋转180°,经纬仪测钢丝绳斜度,置换法、沉淀法、测偏仪。

  (3)钢筋笼:应用专用台架上进行制作,钢筋交叉点为点焊,焊点数安设计及规范要求执行。主要参数控制范围如下:长度±50mm,宽度±20mm,高度±10mm,间距±10mm,排距±5mm,纵向挠度小于10mm,预埋件位置20mm,搭接焊(单面)大于10d。

  (4)泥浆:配合比要严格按配合比下料,不随意改变下料顺序,对于指标超出范围的应进行调整,严重超标的应废弃。要求比重在1.10~1.25范围,粘度是20~30秒,含沙率小于4%,失水量小于30ml/30min,泥皮厚度在1~3mm/30min,PH值是7~9。

  (4)混凝土浇筑:备有坍落度筒、两根导管量尽量保持相等,每浇灌20~30分钟测一次深度。要求参数是:坍落度18~22cm,水泥含量不小于400kg/m3浇筑速度大于3m/h,导管埋入混凝土深度达2.0m~6.0m,导管间距小于3m以内。

  (5)施工缝:应用内衬逆做法处理施工缝,要求施工时,下两层混凝土留有一条环向水平施工缝加坡口的形式,在新旧混凝土的界面处设30°~45°倾斜施工缝。有利于延长渗水线,提高圆井结构的抗渗能力,便于排除空气,有利于墙趾混凝土的密实度。

  3深井降水技术方案的确定

  根据含水层岩性、渗透性及降水深度确定降水工程设计中的技术方案。漩流池基坑开挖深度约30m,坑底下承压含水层顶板埋深约50m,、承压水初始水头位埋深约5m,动水位深度最小需在22m以下,因此,可采用深井降水的技术方案。可依据降水深度,施工要求及对基坑周边环境影响程度,采取减压降水和疏干降水两种降水技术方法。

  减压降水是将承压含水层水头降低到某一深度,以减少承压水水头压力,防止基坑坑底产生承压水突涌,保证基坑施工安全。这类降水,承压水水位降幅小,基坑降水排水量不大,需布置的降水井数量较少,抽降水引起地面沉降影响范围和沉降量也较小,工程造价较省。

  疏干降水是将承压含水层水头降低至基坑坑底以下,虽然可防止坑底承压水突涌,有利于基坑施工的作业,但因其水位降幅较大,基坑总排水量大,需布置的降水井数量多,工程投资增大,且抽降水引起地面沉降影响范围和沉降量要比减压降水大,如遇基坑周边建(构)筑物及地下管线密集的严峻环境条件,还需采取必要的应急措施来预防降水对环境和邻近建(构)筑物、地下管线造成的危害。以上两种降水技术方法经多方面比较,采用减压降水技术方法,既可保证基坑施工安全,又可减小降水对环境的影响,同时节省工程投资。

  4工程信息化施工特点

  为保证及时了解工程结构的各种信息,需对工程相关项目进行监测,以达到整体了解工程结构的具体情况,为施工提供决策依据,科学安全指导工程的施工。主要针对工程的地下连续墙顶位移、地下连续墙沉降、墙体测斜、土压力和孔隙水压力、钢筋应力等项目进行及时信息更新[3]。

  (1)地下连续墙墙顶位移及测试分析:墙体顶面位移是墙体最直接变形量的反应,同时也反应墙体在开挖过程中,地下墙整体变形的协调性。

  (2)地下墙沉降及测试分析:观测土体开挖时对地下连续墙引起的沉降,可以判断随着地下水位的恢复,地下连续墙的沉降情况,是否达到预期标准,总体质量是否处于正常情况。

  (3)墙体测斜及测试分析:通过对施工现场开挖时墙体变形的监测,可以反应墙体的变形,判断连续墙的变形是否符合规范及设计的要求。

  (4)土压力和孔隙水压力测试:由于漩流池内土方开挖及外部降水、施工作业等因素影响,地下墙体受力状态发生变化,为了解墙体在不同阶段受力情况,要测量出在不同标高时的土压力和孔隙水压力。

  (5)钢筋应力测试:可了解钢筋受力情况和监测钢筋受力情况,提高设计和施工的技术水平。

  5结束语

  近年来,随着国家基础建设步伐的加快,深基坑工程成为地铁、轻轨、市政工程中的重点工程。深基坑技术的发展,很大程度推进了基础建筑的发展速度,促进人民的生活水平。在深基坑的施工中,应严格的遵守规范和设计的参数,不可盲目或随意改变技术参数,以严谨的工程态度对待深基坑工程的进展,在施工过程要求以科学的方法进行指导,只有这样我们才能够在深基坑工程的施工中取得更好的成绩,提高我国的基础建设能力。

  参考文献

  [1]孙家国.超深漩流池基坑施工技术的研究[D].上海:同济大学,2007.

  [2]董清,刘立新,魏云龙.31m深的漩流池基坑与结构施工技术[J].建筑施工,2005,27(01):03-06.

  [3]陈定洪,蒲承铭.宝钢宽厚板轧机工程漩流池工程施工技术[J].岩土工程界,2004,7(增刊):144-149.

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