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摘要:本項目位于洛陽市宜陽縣城紅旗中路和人民路相交的東南角,基坑深度為10m,基坑西側(cè)、南側(cè)、東南側(cè)離建筑物較近,其余區(qū)域較空曠。水位降深為5.4m,通過綜合對比分析,臨近建筑物區(qū)域采用樁錨支護方式,其余區(qū)域采用土釘墻支護方式,降水采用管井降水加明排。目前,該項目已施工回填完畢,監(jiān)測指標(biāo)滿足規(guī)范要求,該設(shè)計方案安全、經(jīng)濟、合理,為以后類似環(huán)境條件的基坑支護降水提供了寶貴的經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:基坑支護降水;復(fù)合土釘墻;管井降水;經(jīng)濟本項目
為兩層地下車庫,位于洛陽市宜陽縣城紅旗中路和人民路相交的東南角,交通便利。基坑南側(cè)、西側(cè)距離建筑物較近,其余區(qū)域較空曠,基坑西側(cè)已建五層砌體結(jié)構(gòu),距離地庫邊線4.5m左右;基坑北側(cè)緊鄰紅旗中路人行道,道路荷載按35kPa考慮;基坑南側(cè)已建五層砌體結(jié)構(gòu),距離地庫邊線9.0m左右,基坑?xùn)|側(cè)為綠化場地。該項目自然地面標(biāo)高約為-0.7m,坑底標(biāo)高為-10.7m,基坑深度為10m,根據(jù)基坑深度及基坑周邊環(huán)境,結(jié)合本地區(qū)類似工程經(jīng)驗[1],臨近建筑物區(qū)域采用復(fù)樁錨支護方式,其余區(qū)域采用土釘墻支護方式,降水采用管井降水加明排[2-4]。距坡頂1.5m范圍內(nèi)禁止堆載,1.5m外支護地面設(shè)計荷載為20kPa,基坑周邊建筑物每層荷載按15kPa考慮[5-7]。本基坑邊坡設(shè)計使用期限為12個月。
1場地巖土工程性質(zhì)
1.1地形及地貌
擬建場地已拆遷,場地地形平坦,自然地面標(biāo)高介于198.50~198.64m,最大高差為0.14m。場地地貌單元屬于洛河I級階地。
1.2地層結(jié)構(gòu)
場區(qū)地層表層為第四系沖洪積作用所形成的黃土狀粉土和卵石層,下部為上第三系泥巖,地表為受人類活動影響所形成的填土層。地層土自上而下分述如下。
1.2.1填土(Q4ml)。其呈雜色,主要由粉質(zhì)黏土和建筑垃圾混雜而成,土質(zhì)雜亂,均勻性差,層厚為1.20~2.50m。
1.2.2黃土狀粉黏質(zhì)土夾粉土(Q42al+pl)。其呈黃褐~褐黃色,可塑,具有針狀孔隙和大孔隙,含炭末、鈣質(zhì)條紋。該層無搖振反應(yīng),干強度中等,韌性中等,稍有光澤。下部局部夾有薄層粉土。此層沉積時間短,結(jié)構(gòu)及均勻性差,屬新近堆積黃土。其屬于中壓縮性土,一般層厚為2.5~5.2m,層頂標(biāo)高介于196.14~197.31m。
1.2.3卵石(Q4al+pl)。卵石(Q4al+pl)有兩類,下面逐一進(jìn)行分析。一是呈雜色,飽和,稍密~中密。巖性成分以石英砂巖、石英巖及少量火成巖、灰?guī)r為主,顆粒呈亞圓形或次棱角狀,一般粒徑為2~7cm,卵石含量約為60%,充填物多為圓礫、中粗砂及少量黏性土。卵石分選性一般,級配一般。層厚為0.5~1.60m,層頂標(biāo)高為191.10~194.32m。二是呈雜色,飽和,稍密。巖性成分以石英砂巖、石英巖及少量火成巖、灰?guī)r為主,顆粒呈亞圓形或次棱角狀,一般粒徑為2~5cm,卵石含量約為55%,充填物多為圓礫、中粗砂及少量黏性土。卵石分選性一般,級配一般。層厚約為0.90~1.8m,層頂標(biāo)高為192.30~192.92m。
1.2.4泥巖(N)。其以灰褐色為主,局部為棕紅色,下部多為灰~灰綠色,呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、厚層構(gòu)造,屬軟質(zhì)巖。其以黏粒、粉粒為主,局部含有較多砂質(zhì)顆粒,富含鐵錳質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)團塊和高嶺土條帶,強度不均勻。該層上部成巖作用一般,呈硬黏土狀。下部成巖作用較好,巖芯呈柱狀。該層遇水易軟化,失水崩解。該層揭露最大層厚為12.6m,層頂標(biāo)高為189.92~191.02m。各土層設(shè)計參數(shù)如表1所示。1.4地下水地下水初見水位埋深為5.6~5.8m,穩(wěn)定水位埋深為5.8~6.0m,穩(wěn)定水位標(biāo)高為192.52~193.04m。該地下水類型為潛水,主要受大氣降水和河水補給,含水層主要為Q42al+pl層粉質(zhì)黏土、Q4al+pl層卵石及其亞層,地下水位的年變化幅度保持在2.0m左右?,F(xiàn)在為枯水位期,近五年最高水位約為195.00m,歷史最高水位約為196.00m,水位高度受洛河河水影響大。
2基坑支護降水方案設(shè)計
根據(jù)基坑周邊地層情況,結(jié)合工程經(jīng)驗,臨近建筑物及消防水池區(qū)域采用樁錨支護,其余區(qū)域采用土釘墻支護,共分為四個類型。
2.1類型1
基坑深度為10m,采用樁錨支護。設(shè)2排錨索,錨索為3根15.2mm的鋼絞線,第一排錨索長為18m,自由段長為6m,第二排錨索長為16m,自由段長為5m。第一排距坡頂3.0m,第二排距第一排3.5m,水平間距為1.6m。在基坑開挖前打灌注樁,并做冠梁,樁長為16m,樁徑為800mm。面層混凝土強度等級為C20,厚度為80mm。
2.2類型2
基坑深度為10m,采用樁錨支護。設(shè)2排錨索,錨索為3根15.2mm的鋼絞線,第一排錨索長為20m,自由段長為6m,第二排錨索長為18m,自由段長為5m。第一排距坡頂3.0m,第二排距第一排3.5m,水平間距為2.4m。在基坑開挖前打灌注樁,并做冠梁,樁長為15m,樁徑為600mm。面層混凝土強度等級為C20,厚度為80mm。
2.3類型3
基坑深度為10m,采用1.0∶0.3放坡,設(shè)6排土釘,土釘豎向距離為1.5m,水平間距為1.5m。土釘長分別為9.0、14.0、9.0、6.0、6.0、4.5m,其中第二排土釘為2根15.2mm的預(yù)應(yīng)力錨索。在基坑開挖前打微型樁,并做冠梁,樁長為14m,樁徑為150mm,間距為1.5m。面層混凝土強度等級為C20,厚度為100mm。
2.4類型4
基坑深度為10m,采用1.0∶0.5放坡,設(shè)6排土釘,土釘豎向距離為1.4、1.5、1.5、1.5、1.5、1.5m,水平間距為1.5m。土釘長分別為7.5、9.0、6.0、6.0、5.0、3.0m,其中第四、五排土釘為打入式Q235鋼管(管徑48mm,壁厚3.0mm,注漿壓力不小于1.0MPa)。面層混凝土強度等級為C20,厚度為100mm。基坑降水深度為-4.7m,由于室內(nèi)地坪下13.0m的位置已進(jìn)入泥巖,泥巖作為不透水層,降水采用潛水完整井進(jìn)行計算,滲透系數(shù)按照60m/d考慮,按照式(1)進(jìn)行計算,可得基坑降水總涌水Q=6258.1m3/d。按照式(2)進(jìn)行計算,可得單井理論出水量q=221.3m3/d。經(jīng)計算,本項目共布置降水井37眼,其中基坑四周布置28眼,基坑內(nèi)布置9眼疏干井,基坑內(nèi)疏干井?dāng)?shù)量可以根據(jù)基坑開挖速度進(jìn)行調(diào)整,若開挖速度快,疏干井可適當(dāng)增加,若開挖速度慢,疏干井?dāng)?shù)量可適當(dāng)減少[8-9]。式中,Q為基坑降水總涌水量,m3/d;k為滲透系數(shù),m/d;H為潛水含水層厚度,m;sd為基坑地下水位的設(shè)計降深,m;R為降水影響半徑,m;r0為基坑等效半徑,m,可按r0=A/π計算,A為基坑面積,m2。式中,q為單井出水能力,m3/d;r為過濾器半徑,m;l為過濾器進(jìn)水部分的長度,m;k為含水層滲透系數(shù),m/d。
3監(jiān)測結(jié)果分析
根據(jù)基坑支護設(shè)計方案和相關(guān)規(guī)范要求,確定本基坑5項監(jiān)測內(nèi)容,分別是42個位移觀測點(水平、豎向),15個周邊建筑物沉降觀測點,18個周邊地表沉降觀測點,12個深層水平位移(測斜)觀測點,7個水位觀測點。從基坑開挖開始監(jiān)測,到基坑回填結(jié)束監(jiān)測,共計觀測時間9個月,觀測次數(shù)為75次。在觀測過程中和觀測結(jié)束觀測后,各項監(jiān)測內(nèi)容最大變形值均未超過預(yù)警值[10-11],具體如表2所示。由表2分析可知,變形最大值均未超過預(yù)警值,變形最大值和最小值之差也很小,可見在整個變形監(jiān)測期間,對基坑的監(jiān)測是有效的,而且在位移或沉降變形較大或者突變時,及時加密了監(jiān)測頻率并進(jìn)行了現(xiàn)場巡視檢查,對隱患點進(jìn)行報警,很好地指導(dǎo)了施工,整個基坑監(jiān)測達(dá)到了方案要求。另外,監(jiān)測結(jié)果表明,基坑在使用過程中整體是安全的。
4結(jié)語
監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,本項目采用的方案經(jīng)濟、安全,縮短了工期,為以后類似環(huán)境條件復(fù)雜的基坑支護降水設(shè)計積累了寶貴經(jīng)驗。
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作者:趙繼濤 李良成 李超杰 單位:機械工業(yè)第四設(shè)計研究院有限公司