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正文

论文发表深厚淤泥层深基坑支护设计选型探讨

        近年来,在沿海发达城市,不断推进的城市化进程与有限的城市用地之间产生的矛盾使得开发利用城市地下空间越来越广泛,导致沿海地区基坑工程日益增多;然而由于沿海地区复杂的地质条件(例如含深厚淤泥层)及对周边环境保护的日益重视,基坑工程又面临着重大挑战。因此开展含深厚淤泥层场地的基坑开挖变形特性研究具有重要的理论和实际应用意义。

论文发表深厚淤泥层深基坑支护设计选型探讨

一、工程概况

(一)工程位置

        横琴总部大厦坐落于横琴新区口岸服务区,距离“一岛两制”、“内外辐射”聚焦点——横琴国家级口岸不足400m,与澳门隔濠江相望,东临澳门繁华新区,北眺十字门中央商务区。横琴总部大厦(一期)为T1塔楼,地下3层,地上33层,建筑高度157.5m;二期为T2塔楼,地下3层,地上106层,地面以上高度470m,建成后为港珠澳地区的新兴地标性建筑。1.2地质、水文情况横琴地区原始地貌单元为滨海平原地貌,第四系淤泥层较为发育,淤泥层较厚,本工程地基土均属第四系河口—滨海相、滨海—浅海相沉积层,基坑范围主要由淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中砂、砾砂组成。场地地下水类型为赋存于冲填土与素填土中的上层滞水、赋存于砾砂中的潜水、赋存于花岗岩风化裂隙中的潜水,其中赋存于砾砂中的潜水和赋存于花岗岩风化裂隙中的潜水具有微承压性,场地稳定混合水位在地面下0.5~3.0m左右(黄海高程0.28~2.55m),变化幅度1.0m左右。场地浅部第⑥层(砾砂)属承压含水层,相对隔水层为第③层、第④层、第⑤,根据勘查报告,⑥层承压水水头高程在-6.025~-9.662m,承压水水头22.3~23.3m,承压水水头高,压力大.

(二)基坑工程简介

        珠海横琴总部大厦(一期)基坑周长478m,基坑面积达13839m2,支撑平面呈“品”状,采用上部3.6m放坡卸荷+下部地下连续墙+内支撑围护结构形式,地下连续墙厚1.00m,地下连续墙底标高为-25.50m、-30.5m和-36.0m,地下连续墙设计顶标高为-2.0m,自然地坪标高+2.60m,地下连续墙共计约84幅,裙房区域开挖深度为13.50m,塔楼区域开挖深度15.7m,局部电梯井深坑为16.8~17.0m。

(三)工程特点

       (1)地质条件差,基坑坑壁主要由新近沉积的软塑—流塑状淤泥或淤泥质粉质黏土组成,淤泥厚度达11.1~14.5m,平均厚度为10.4m以上,具有典型的“三高一低”特征,即“高含水率、高孔隙比、高压缩性,低强度”的特性,在基坑土方开挖及降水作用下,易发生蠕变及固结沉降,位移量大且持续时间长,对基坑支护的稳定性和周边环境的稳定十分不利。

       (2)基坑周边环境复杂,紧邻基坑北侧正在开挖施工的珠海横琴国贸大厦以及国开投资有限公司的美丽之冠梧桐大厦两个基坑,二者围护壁距离本基坑地下连续墙最近仅33.0m,且两基坑开挖引起的现有环境变化及其桩锚支护方式都无可避免地对本基坑产生不利影响,因而基坑群施工相互干扰问题不容小觑,需重点监控。

       (3)充分利用圆形钢筋混凝土具有明显的“拱效应”特性,塔楼部位支撑体系设计为大直径圆环混凝土内支撑,圆环直径达84.90m,为塔楼主体先行施工创造了先机条件;但是,大直径支撑圆环对挖土分层、分块、均衡、对称开挖要求高,同时对圆环支撑同心圆施工精度控制要求较高。

二、论文发表关键施工技术

(一)地下连续墙施工

       软弱土层槽壁防坍塌控制措施:地下连续墙施工范围为软塑—流塑状淤泥,平均厚度10.4m以上,淤泥层下分布厚层淤泥质粉质黏土,性能较差。在动水压力的作用下易坍塌,按照设计要求,槽壁加固范围穿过淤泥层、淤泥质粉质黏土层进入粉质黏土层,加固底标高为-10.5,-22.5,-23.5,-25.5,-26.5,-32.0m,加固最深达34.6m,根据现有设备能力以及对垂直度要求,采用Φ850@600三轴水泥搅拌桩加固,不仅加固效果好,垂直度可控制在5%以上,且与地下连续墙成槽垂直度接近匹配。水泥掺量控制在15%~18%,水泥掺量不宜过大,否则影响成槽切削能力,造成成槽施工困难。

(二)大直径圆环支撑同心圆精度控制

       由于地下室面积大,地下室施工受混凝土支撑拆除、换撑等工序影响致使施工周期长。但是,业主要求塔楼主体预售节点不变,且工期紧。因此,为便于塔楼的先行施工,且不受混凝土支撑拆除、换撑等工序的影响。充分利用圆形钢筋混凝土支撑刚度大,径向变形小特点,塔楼区基坑支撑设置为直径达84.90m圆环。要充分表现出其圆形结构的空间受力特点,对圆环支撑同心圆精度控制要求较高。在圆环支撑施工放样中,建立以基坑圆心为极坐标测量系统,使用红外线全站仪,每隔1.0m设置圆弧控制点,圆环支撑的内圆半径实际偏差控制在±1.0cm以内,圆环支撑同心圆精度控制较好。通过监测数据表明,整个圆环支撑系统在开挖过程中“拱效应”明显,圆环支撑整体刚度大,径向变形较小,受力均衡,基坑至始至终处于稳定状态。

(三)基坑降水技术

(1)坑内降排水

       基坑土方开挖范围内为流塑状态的厚层淤泥,且含水率高,由于淤泥层渗透系数小,降水效果差,坑内主要通过明排解决积水,即在土方开挖之前,坑内设置纵横向数条明沟并设置多个1000mm×1000mm深1.0m的积水坑,及时将浅层地下水及雨水及时组织排到基坑外,坑内积水很少,便于挖土机械干式作业。

(2)承压水抗突涌验算

       随着基坑开挖深度增加,坑底下隔水顶板土体随着厚度变薄,土体自重应力逐渐减少,而承压水水压超过顶板土体自重应力,基坑开挖到底板时的抗突涌安全系数F=1.25大于广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程》(DBJ/T15—20—97)规定的最低1.2,则基坑底部土的抗承压水头处于平衡状态,基底不会产生突涌。由于一期基坑内有很多地勘孔,且孔深均穿过⑥层砂砾层,原有的地勘孔前期没有采取封孔措施,地勘孔存在安全风险,承压水极有可能通过地勘孔涌入坑内,危机基坑安全。

(四)基坑出土栈桥设计

       基坑挖土具有“两大一紧”特点,即“基坑面积大、土方量大,要求挖土穿插支撑施工工期仅3个月”,且深厚淤泥层中挖土效率和又非常率低,坑内外挖运通道相当紧张,因此,挖运通道设计是本工程支护很重要的一项内容.

三、结论

       横琴总部大厦(一期)基坑作为首批在珠海横琴软土地基上建造的大型深基坑,堪称横琴岛“第一深坑”,可借鉴的资料较少,通过一系列技术措施,基坑围护结构的变形以及对周边环境的影响都在安全可控范围之内,其设计、施工经验对本地区深基坑施工都有具有一定的借鉴意义。

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论文发表深厚淤泥层深基坑支护设计选型探讨

        近年来,在沿海发达城市,不断推进的城市化进程与有限的城市用地之间产生的矛盾使得开发利用城市地下空间越来越广泛,导致沿海地区基坑工程日益增多;然而由于沿海地区复杂的地质条件(例如含深厚淤泥层)及对周边环境保护的日益重视,基坑工程又面临着重大挑战。因此开展含深厚淤泥层场地的基坑开挖变形特性研究具有重要的理论和实际应用意义。

论文发表深厚淤泥层深基坑支护设计选型探讨

一、工程概况

(一)工程位置

        横琴总部大厦坐落于横琴新区口岸服务区,距离“一岛两制”、“内外辐射”聚焦点——横琴国家级口岸不足400m,与澳门隔濠江相望,东临澳门繁华新区,北眺十字门中央商务区。横琴总部大厦(一期)为T1塔楼,地下3层,地上33层,建筑高度157.5m;二期为T2塔楼,地下3层,地上106层,地面以上高度470m,建成后为港珠澳地区的新兴地标性建筑。1.2地质、水文情况横琴地区原始地貌单元为滨海平原地貌,第四系淤泥层较为发育,淤泥层较厚,本工程地基土均属第四系河口—滨海相、滨海—浅海相沉积层,基坑范围主要由淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中砂、砾砂组成。场地地下水类型为赋存于冲填土与素填土中的上层滞水、赋存于砾砂中的潜水、赋存于花岗岩风化裂隙中的潜水,其中赋存于砾砂中的潜水和赋存于花岗岩风化裂隙中的潜水具有微承压性,场地稳定混合水位在地面下0.5~3.0m左右(黄海高程0.28~2.55m),变化幅度1.0m左右。场地浅部第⑥层(砾砂)属承压含水层,相对隔水层为第③层、第④层、第⑤,根据勘查报告,⑥层承压水水头高程在-6.025~-9.662m,承压水水头22.3~23.3m,承压水水头高,压力大.

(二)基坑工程简介

        珠海横琴总部大厦(一期)基坑周长478m,基坑面积达13839m2,支撑平面呈“品”状,采用上部3.6m放坡卸荷+下部地下连续墙+内支撑围护结构形式,地下连续墙厚1.00m,地下连续墙底标高为-25.50m、-30.5m和-36.0m,地下连续墙设计顶标高为-2.0m,自然地坪标高+2.60m,地下连续墙共计约84幅,裙房区域开挖深度为13.50m,塔楼区域开挖深度15.7m,局部电梯井深坑为16.8~17.0m。

(三)工程特点

       (1)地质条件差,基坑坑壁主要由新近沉积的软塑—流塑状淤泥或淤泥质粉质黏土组成,淤泥厚度达11.1~14.5m,平均厚度为10.4m以上,具有典型的“三高一低”特征,即“高含水率、高孔隙比、高压缩性,低强度”的特性,在基坑土方开挖及降水作用下,易发生蠕变及固结沉降,位移量大且持续时间长,对基坑支护的稳定性和周边环境的稳定十分不利。

       (2)基坑周边环境复杂,紧邻基坑北侧正在开挖施工的珠海横琴国贸大厦以及国开投资有限公司的美丽之冠梧桐大厦两个基坑,二者围护壁距离本基坑地下连续墙最近仅33.0m,且两基坑开挖引起的现有环境变化及其桩锚支护方式都无可避免地对本基坑产生不利影响,因而基坑群施工相互干扰问题不容小觑,需重点监控。

       (3)充分利用圆形钢筋混凝土具有明显的“拱效应”特性,塔楼部位支撑体系设计为大直径圆环混凝土内支撑,圆环直径达84.90m,为塔楼主体先行施工创造了先机条件;但是,大直径支撑圆环对挖土分层、分块、均衡、对称开挖要求高,同时对圆环支撑同心圆施工精度控制要求较高。

二、论文发表关键施工技术

(一)地下连续墙施工

       软弱土层槽壁防坍塌控制措施:地下连续墙施工范围为软塑—流塑状淤泥,平均厚度10.4m以上,淤泥层下分布厚层淤泥质粉质黏土,性能较差。在动水压力的作用下易坍塌,按照设计要求,槽壁加固范围穿过淤泥层、淤泥质粉质黏土层进入粉质黏土层,加固底标高为-10.5,-22.5,-23.5,-25.5,-26.5,-32.0m,加固最深达34.6m,根据现有设备能力以及对垂直度要求,采用Φ850@600三轴水泥搅拌桩加固,不仅加固效果好,垂直度可控制在5%以上,且与地下连续墙成槽垂直度接近匹配。水泥掺量控制在15%~18%,水泥掺量不宜过大,否则影响成槽切削能力,造成成槽施工困难。

(二)大直径圆环支撑同心圆精度控制

       由于地下室面积大,地下室施工受混凝土支撑拆除、换撑等工序影响致使施工周期长。但是,业主要求塔楼主体预售节点不变,且工期紧。因此,为便于塔楼的先行施工,且不受混凝土支撑拆除、换撑等工序的影响。充分利用圆形钢筋混凝土支撑刚度大,径向变形小特点,塔楼区基坑支撑设置为直径达84.90m圆环。要充分表现出其圆形结构的空间受力特点,对圆环支撑同心圆精度控制要求较高。在圆环支撑施工放样中,建立以基坑圆心为极坐标测量系统,使用红外线全站仪,每隔1.0m设置圆弧控制点,圆环支撑的内圆半径实际偏差控制在±1.0cm以内,圆环支撑同心圆精度控制较好。通过监测数据表明,整个圆环支撑系统在开挖过程中“拱效应”明显,圆环支撑整体刚度大,径向变形较小,受力均衡,基坑至始至终处于稳定状态。

(三)基坑降水技术

(1)坑内降排水

       基坑土方开挖范围内为流塑状态的厚层淤泥,且含水率高,由于淤泥层渗透系数小,降水效果差,坑内主要通过明排解决积水,即在土方开挖之前,坑内设置纵横向数条明沟并设置多个1000mm×1000mm深1.0m的积水坑,及时将浅层地下水及雨水及时组织排到基坑外,坑内积水很少,便于挖土机械干式作业。

(2)承压水抗突涌验算

       随着基坑开挖深度增加,坑底下隔水顶板土体随着厚度变薄,土体自重应力逐渐减少,而承压水水压超过顶板土体自重应力,基坑开挖到底板时的抗突涌安全系数F=1.25大于广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程》(DBJ/T15—20—97)规定的最低1.2,则基坑底部土的抗承压水头处于平衡状态,基底不会产生突涌。由于一期基坑内有很多地勘孔,且孔深均穿过⑥层砂砾层,原有的地勘孔前期没有采取封孔措施,地勘孔存在安全风险,承压水极有可能通过地勘孔涌入坑内,危机基坑安全。

(四)基坑出土栈桥设计

       基坑挖土具有“两大一紧”特点,即“基坑面积大、土方量大,要求挖土穿插支撑施工工期仅3个月”,且深厚淤泥层中挖土效率和又非常率低,坑内外挖运通道相当紧张,因此,挖运通道设计是本工程支护很重要的一项内容.

三、结论

       横琴总部大厦(一期)基坑作为首批在珠海横琴软土地基上建造的大型深基坑,堪称横琴岛“第一深坑”,可借鉴的资料较少,通过一系列技术措施,基坑围护结构的变形以及对周边环境的影响都在安全可控范围之内,其设计、施工经验对本地区深基坑施工都有具有一定的借鉴意义。