3.2 基坑降水為減少井點降水對周圍建(構(gòu))筑造成的影響和危害,通常采取下列措施:
(1)采用全封閉形的擋土墻或其它的密封措施,如地下連續(xù)墻、鎖口鋼板樁、灌注樁、旋噴樁、水泥土攪拌樁等,將井點設(shè)置在坑內(nèi),井管深度不超過擋土墻的深度,僅將坑內(nèi)水位降低,而坑外的水位將維持在原來的水位;
(2)根據(jù)工程實際情況,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整井點管的埋置深度;一般情況下,井點管的埋設(shè)深度應(yīng)該使基坑內(nèi)的降水曲面在坑底下0.5~1.0m;如在沒有密封形擋土墻的情況下,基坑降水不僅使坑內(nèi)水位下降,也使坑外水位下降。如果在降水影響區(qū)范圍內(nèi)有建(構(gòu))筑物、管線等需要保護時,可在確保基坑不發(fā)生流砂和地下水不從坑壁滲入的條件下,適當(dāng)?shù)靥岣呔c管設(shè)計標(biāo)高;
(3)井點降水區(qū)域隨著降水時間的延長,向外、向下擴張,若在兩排井點的當(dāng)中,基坑很快形成降水曲面,坑外降水曲面擴張較慢。因此,當(dāng)井點設(shè)置較深時,隨著降水時間的延長,可以適當(dāng)?shù)乜刂瞥樗亢统槲O(shè)備真空度。當(dāng)水位觀察井的水位達到設(shè)計控制值時,調(diào)整設(shè)備使抽水量和抽吸真空度降低,達到控制坑外降水曲面的目的;
(4)采用井點降水與回灌相結(jié)合的技術(shù),在井點降水管井與需要保護的建筑、管線間設(shè)置回灌井點、回灌砂井或回灌砂溝,持續(xù)不斷地用清潔水沖洗,(以免土體發(fā)生孔隙堵塞,降低土地滲透性能而影響回灌效果)回灌,形成一道水幕,以減少沉降;
(5)井點應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn),盡量避免間隙和反復(fù)抽水,因為每次降水都會產(chǎn)生沉降,增加反復(fù)抽水地次數(shù),使總的沉降量積累到相當(dāng)可觀的程度。
(6)為減少坑內(nèi)井點降水,減少降水曲面向外擴張,防止鄰近建筑物基礎(chǔ)下地基土因水位下降、水土流失而產(chǎn)生的沉降,在井點降水前,在需要控制沉降的建筑物基礎(chǔ)周邊,布置注漿孔,控制注漿壓力。
3.3 控制基坑變形的措施在基坑工程設(shè)計時,應(yīng)考慮有關(guān)的影響因素:
(1)設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)環(huán)境要求選擇基坑位移的控制等級;
(2)基坑的最大的水平位移值,與基坑開挖深度、地質(zhì)條件及支護結(jié)構(gòu)類型等有關(guān),在基坑支護結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計滿足要求時,支護結(jié)構(gòu)水平位移最大值與基坑底土層的隆起抗力系數(shù)存在一定的統(tǒng)計關(guān)系;
(3)圍護體系的平面形狀與變形有一定的關(guān)系,從受力分析可知,圓形、弧形、拱形比直線形要好;工程實踐經(jīng)驗表明,在最不利的轉(zhuǎn)角位置、墻后地面和墻面容易出現(xiàn)裂縫,因此,圍護樁體系的平面形狀不一定非得與底板形狀一致。
(4)實踐表明,圍護樁根部插入較好土層中,其圍護體系的變形小,穩(wěn)定性好。
基坑施工時,應(yīng)考慮相關(guān)因素影響:
(1)基坑圍護體系規(guī)律,其變形可以分為兩個階段,一是開挖到設(shè)計標(biāo)高時的變形,二是到底板結(jié)束時的位移。而第二階段的變形與基坑暴露時間有關(guān),暴露時間越長,風(fēng)險性越大。
(2)基坑工程的受力特點是大面積卸載,坑周圍和坑底應(yīng)力場從原始條件逐漸降低?;颖┞逗?,及時鋪設(shè)混凝土墊層對保護坑底土體不受施工擾動、土體應(yīng)力松弛具有重要作用;
(3)基坑周邊超載,增加墻后土體壓力及滑動力矩,降低圍護體系的安全度;
(4)由于大量卸荷,坑周圍應(yīng)力場變化,地面或多或少會產(chǎn)生許多裂紋,降雨或施工用水進入土體會降低土體的強度,并增加土壓力。
施工中設(shè)法減少土體中有效應(yīng)力的變化,提高土的抗剪強度和剛度,為此必須:
(1)在基坑周開挖過程中和開挖后,應(yīng)保證井點降水的正常進行;
(2)盡量減少基坑坑底的暴露時間,盡快澆筑墊層和底板混凝土;
(3)必要時,在開挖前對坑底土體進行局部加固處理。
4、信息化施工
基坑工程是一個報考變化的復(fù)雜系統(tǒng),不確定的因素很多,僅僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是很難保證基坑施工安全的。因此,加強現(xiàn)場監(jiān)測就成了基坑安全施工的重要環(huán)節(jié)。
基坑工程不確定的因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)巖土性質(zhì)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性大,且往往難以代表土層的總體情況,勘察報告所提供的場地地質(zhì)資料有限;
(2)基坑周圍條件復(fù)雜,鄰近建筑物、構(gòu)筑物、道路和地下管網(wǎng)設(shè)施等都嚴(yán)重干擾基坑的施工;
(3)設(shè)計計算中土體側(cè)壓力的計算和支護結(jié)構(gòu)簡化計算的模型與工程實際可能不一致;
(4)連續(xù)降雨或暴雨對基坑的開挖具有極大的影響,雨水的沖刷、浸泡、地下水滲透等往往使邊坡失穩(wěn);
(5)基坑工程施工過程中,不可避免會遇到一些人為的超支、超挖、支撐不及時和排水不暢等,將對基坑產(chǎn)生不良影響;
(6)土質(zhì)參數(shù)的選擇。眾所周知,土的物理性質(zhì)參數(shù)是隨著其條件及存在環(huán)境改變而改變的;土質(zhì)參數(shù)是設(shè)計者在勘察資料所提供的眾多數(shù)據(jù)中憑經(jīng)驗選擇的,其準(zhǔn)確性難以檢驗;
(7)圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算。支撐力是通過開挖最終的系統(tǒng)靜力系統(tǒng)確定的,但是側(cè)土壓力和支撐力在開挖過程中是不斷變化的,樁體的內(nèi)力也隨之改變,因而設(shè)計沒有考慮變形相容和位移協(xié)調(diào)關(guān)系。
5、實例
5.1 工程地質(zhì)及支護方案的選擇
奧體中心站—元通站區(qū)間隧道位于南京市城西新區(qū),兩端起止里程為XK0+611.664~XK2+084.9,線路長度:1473.236m,基坑深度8~12m.地勢基本平坦,場地地貌屬長江漫灘,設(shè)計基底加固為深攪樁加固,采用明挖法施工,圍護樁樁長15.6~19.6m,其中鉆孔樁樁徑800mm,深攪樁樁徑650mm,樁間距1050mm,相互咬合200mm,鉆孔灌注樁采用C25鋼筋砼樁,攪拌樁采用四攪兩噴法,水泥為425#,水泥摻量為16%,水灰比為0.45~0.5.區(qū)間范圍內(nèi)自上向下土層構(gòu)成分別為人工填土、淤泥質(zhì)填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂?;姿幍亩酁橛倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土層,隧道結(jié)構(gòu)大部分也坐落在該土層中,該土層地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為“三高一低”,即高靈敏度、高壓縮性、高含水量、低強度等,有高壓縮性的特點,局部有輕微震動液化土層。地下水豐富,影響工程的主要為淺層潛水,主要由大氣降水和地表水補給,水位埋深約0.6~1.5m,且土層滲透性差。
鉆孔咬合樁強度及剛度均較大,比地下連續(xù)墻造價低,鉆孔咬合樁與普通鉆孔灌注樁相比,具有施工噪音低、無泥漿污染、造價低、整體性和止水效果好等優(yōu)點,因此選用該圍護結(jié)構(gòu)。但鉆孔咬合樁對施工精度、工藝和混凝土配合比均有嚴(yán)格要求,否則樁體無法形成充分咬合,不易保證止水而引起基坑失穩(wěn)等安全事故。
根據(jù)近年來本地區(qū)的深基坑施工的成功經(jīng)驗,采用以下的施工方案:
(1)采用“時空效應(yīng)法”指導(dǎo)基坑施工?!皶r空效應(yīng)法”的主要施工特點是:根據(jù)基坑規(guī)模、幾何尺寸、圍護墻體及支撐結(jié)構(gòu)體系的布置、基坑地基加固和施工條件,按照“分層、分段、對稱、平衡、限時”的原則來確定施工方案。
(2)采用報考報考設(shè)計和信息化施工,可根據(jù)現(xiàn)場情況和變形數(shù)據(jù)及時調(diào)整方案,因而安全可靠。
(3)施工機具簡單、施工靈活、污染小、噪音低、不擾民。
(4)支護與土方開挖同步進行,邊挖邊撐,保證基坑安全。
由于基底所處的多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層,隧道結(jié)構(gòu)大部分也坐落在該土層中,該土層工程性質(zhì)表現(xiàn)為高壓縮性、高含水量、高靈敏度、低強度等特性,局部有輕微震動液化土層,部分土體為流塑狀態(tài),土體穩(wěn)定性差、地下水豐富?;娱_挖前進行必要的基坑土體加固,對基坑外7.5m,基坑內(nèi)地下水位降至基底以下3m,用真空管井降水法提前20d左右降水加固土體?;娱_挖與支撐施工要點是:“沿縱向按限定長度的開挖段逐段開挖;在每個開挖段中分層、分小段開挖,隨挖隨撐,按規(guī)定施加支撐預(yù)應(yīng)力,做好基坑排水,減少基坑暴露時間”。在基坑開挖中,沿縱向的分段坑底長度L≤24m,而在每開挖段每開挖層中,又分成8m長一小段,挖好一小段,即直接在圍護結(jié)構(gòu)的規(guī)定位置撐2根支撐。開挖某一層(約2.5~3.5m厚)的小段(約8m長)的土方,要在16h內(nèi)完成,即要求在8h內(nèi)安設(shè)2根支撐并施加預(yù)應(yīng)力。開挖到基底,經(jīng)檢查處理后,應(yīng)及時進行封底墊層及其后續(xù)工序施工。施工中要做好基坑上下的排水,一是防止地表侵入支護結(jié)構(gòu)周圍的土體,二是確?;拥撞颗潘〞?,防止底部積水浸泡樁根土體。
5.2支撐及土方施工流程
施工準(zhǔn)備→基坑降排水施工→第一層土體開挖→撐第一道支撐→第二層土體開挖→撐第二道支撐→第三層土體開挖→第二道支撐→基底處理→轉(zhuǎn)入下一循環(huán)施工。
5.3圍護樁的監(jiān)控與措施
為確保工程及附近建筑物的安全,及時根據(jù)監(jiān)測信息反饋指導(dǎo)施工,在施工中要自始自終進行支護變形的監(jiān)測和地面裂縫的觀察,施工監(jiān)測的內(nèi)容為坑邊、坑壁及鄰近建筑的水平、垂直位移、坑邊深層土體側(cè)向位移和坑底隆起等,施工中根據(jù)各項指標(biāo)的實測值與警戒值
值比較結(jié)果采取不同的措施;監(jiān)測頻率每天2次,完成基坑開挖與變形穩(wěn)定后,可適當(dāng)減少監(jiān)測次數(shù),施工監(jiān)測持續(xù)至地鐵主體結(jié)構(gòu)頂板澆筑完畢及土方回填完為止。
信息化管理的措施為:
(1)嚴(yán)格控制樁墻變形,如變形超出允許范圍,應(yīng)暫停施工,在相應(yīng)的位置加密支撐,或者在基坑外挖土卸載,阻止變形的增大,對地面裂縫應(yīng)及時加以封閉,防治雨水滲入;
(2)對蠕變的淤泥質(zhì)土,開挖難以直立時,應(yīng)增大放坡的坡度,減小開挖深度;
(3)對部分開挖深度較大的地段,應(yīng)減小開挖長度,加強降水,及時澆筑墊層和結(jié)構(gòu)底板,防止基底隆起;
(4)控制每層土體開挖深度,不得超挖,土體開挖后,及時進行支護,盡量減少基底暴露時間。
6、結(jié)束語
地鐵深基坑開挖引起的環(huán)境效應(yīng)是一個復(fù)雜的報考系統(tǒng),土的特性決定了基坑降水、開挖施工過程中坑內(nèi)、外土體必定發(fā)生變形,但是其變形大小和規(guī)律受多種不確定因素影響,因此采用“時空效應(yīng)法”并根據(jù)施工過程中的監(jiān)測信息反饋不斷修正設(shè)計和調(diào)整施工方法是比較值得推廣的一種方法。而僅靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以保證工程安全施工的,如何對深基坑開挖引起的環(huán)境效應(yīng)作出一個定量的分析,有待設(shè)計及施工人員不斷地探索。
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