超大深基坑开挖施工技术总结

发表时间:2020/5/9   来源:《城镇建设》2020年第6期   作者:王路路
[导读] 现代化城市建设中大型建筑包含功能不同的建筑结构
       [摘要]:现代化城市建设中大型建筑包含功能不同的建筑结构,如火车站建设中往往包含地铁、广场、车站等建筑设施。面对复杂的建筑设计,施工的合理组织往往显现的尤为重要,尤其是大型基坑开挖时坑中坑、超深大基坑的施工更加需要合理的施工组织设计。基坑底板东部与地铁结构相接,南侧与国铁站房、匝道桥交接,底板下地铁线东西向穿过基坑,基坑开挖施工中超大超深中心岛旋转式盆式开挖技术的应用取得了很好的施工效果。
       [关键词]:超深  基坑  开挖  技术  总结
1.项目概况
        本基坑开挖面积约30000m2,开挖深度约9.5m,围护结构形式为钻孔灌注桩加高压旋喷桩止水帷幕,地铁盾构穿越区域为SMW工法桩形式。广场基坑与地铁基坑交界处为换乘地铁出入口一部分,开挖深度比广场基坑深约8m,属于局部深坑。本基坑南与国铁、东与地铁结构相接,施工难度非常大。基坑临近原汽车站、宾馆、原火车站广场以及现状市政道路的局部地段。拟建轨道交通车站、换乘段位于广场区域内部,拟建轨道交通线路区间隧道从广场下放穿过,拟改建市政道路从广场地下室上方穿过。场地内的原有建筑宾馆、汽车站候车楼、火车站广场的地下车库及简易民居等建筑已经拆除。
1.1地质、气候概况
       拟建场地在地貌上属于滨海平原,地貌类型单一,地表浅部为第四纪全新世河口相和海相堆积,其下分布有第四纪晚更新世河相、海相和湖相混合堆积以及第四纪中更新世陆相沉积。本工程处于断陷向斜盆地中部,地形平坦开阔,地貌类型单一,属第四系属冲湖积平原,现地面标高(绝对标高)一般为3.0-4.5m。根据土层的沉积年代、沉积环境、岩性特征及物理力学特征,同时结合野外钻探,将勘探深度范围地基土划分为11个工程地质层,并细分为22个地质亚层,其中基坑开挖影响范围内共分为18个工程地质亚层。
       工作区属北亚热带季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,光照强,四季分明。冬季受蒙古高压控制,盛行西北风,以晴冷干燥天气为主,是本区低温少雨季节;春末夏初为过渡时期,副热带极峰开始影响本区,气旋活动频繁,冷暖空气交替,空气湿润,阴雨绵绵,习称“梅雨季”;夏秋7~9月间,受太平洋副热带高压控制,天气晴热少雨,且常有热带风暴侵入,带来大风大暴雨等灾害性天气。
1.2场内地下水情况
       浅部潜水赋存于表层填土、①2层粉质粘土及②层淤泥质土中。除填土外,另外两层土的渗透性较弱,潜水主要补给来源为大气降水和地表径流渗入,主要排泄方式为蒸发和渗入邻近河道。
       潜水水位受季节及气候条件等影响,由于勘探工作时间跨度较长,经勘查测得潜水位埋深一般为1.4-2.3m,标高为0.8-1.7m左右,潜水位年变化幅度1m左右。
       拟建场地分布有三层浅部微承压水含水层,分别为③1层含粘性土粉砂、⑤夹层黏质粉土和⑥2层黏质粉土。含水层厚度一般为1~3m,局部夹有较多薄层粘性土,透水性一般,水量一般较小,在砂质较纯、厚度较大的地段水量相对较大些,水位埋深1.8-2.5m,水质为微咸水,地下水基本不流动。根据观测资料第③1层微承压水为埋深约1.5m,标高1.28m,第⑤夹层微承压水埋深3.3m,标高-0.3m。第一层承压水赋存于⑧1层粉砂层中,透水性好,含水层顶板埋深一般为48.0-55.0m左右,含水层厚度10-18m,层位稳定,水位埋深4.5-5.5m,动态变化不明显,基本不流动。
1.3不良地质现象
       市区地面沉降、范围逐渐扩大,累计沉降量不断增大,也显示了地面沉降区域性、不可逆性特征,区域漏斗沉降不断扩张。地下水开采,随着粘土层孔隙水压力消散,土层产生不同程度的地面不均匀沉降现象,为施工带来一定的影响。区内基坑围护范围土层基本由强度较低的软弱粘性土组成,地下水位浅,为饱和土层,具有在振动条件下产生土层液化、流砂以及在动水压力下产生管涌、流砂,危及工程施工和运行等不良工程地质作用的特性。
2.现场开挖施工重点及书序
       根据后浇带设计位置,将该开挖基坑分为12大块,分5大步骤由南向北进行开挖(详见附图1)。
       开挖顺序:①③④ → ② ⑧ ? → ⑦ ? → ⑤ ⑥ → ⑨ ⑩。第一步:①③④号块:根据现场情况,由南向北开挖,经场地内道路出土进入市政道路。第二步:②号块:②号块由南向北、抛撑围檩提前施工,经场地内道路出土进入市政道路;⑧?号块:由东向西经场地内道路出土进入市政道路。第三步:⑦ ?号块:由东向西开挖,进入市政道路。第四步:⑤、⑥号块:由南向北开挖,从3号门进入市政道路。第五步:⑨ ⑩号块:由南向北开挖,经场地内道路出土进入市政道路。
       出土坡道采用挖机修路,下面垫渣,上面铺5公分厚钢板并将钢板用钢筋焊接在一起连成整体并在钢板车辆轮胎路过处分别设置两道间距10cm,直径20mm长1米的螺纹钢,以增加轮胎摩擦力,保证在雨天出土车辆不打滑。
       土方开挖过程中障碍桩应及时凿除,本基坑开挖过程中有障碍桩近700根,这大大增加了开挖难度。对此应及时采用搞头机进行凿除,配合挖机进行清障。此外,合理利用废弃桩用于开挖放坡,防止基坑滑坡。开挖过程中由于汇水面积大,积水坑的预留需要经过细心选择,本基坑开挖充分利用每一块施工缝及设计的集水坑,作为基坑开挖过程的集水坑,通过及时有效的抽水保证了基坑无明水。

附图1 基坑开挖平面图及分块图
3本工程特点及开挖的重、难点
3.1工程特点
       (1)周边环境复杂:场地周围有高层建筑物:酒店、火车站房、东侧有地铁线结构、上部有直径800mm市政自来水管。
       (2)工程本身开挖深度较深、开挖面积大、出土方量大、雨天汇水面积大。开挖过程中有许多障碍桩需随挖随凿。
3.2 工程开挖重点
       控制周边环境安全。本工程周边环境较为复杂,如果开挖放坡不得当会对基坑变形造成很大影响。基坑放坡对本次基坑开挖及其重要。基坑开挖支护体系主要是斜抛撑和斜钢支撑,斜抛撑开挖施工采用严格控制标高,拉线放坡,及时浇筑垫层。下翻梁开挖施工中遇到不良土层容易造成滑坡。在开挖过程中废弃桩对基坑开挖造成了很大的难度,但是合理利用废弃桩对放坡土体的稳定性是有利的,对基坑的稳定性也起到了好的影响。
3.3 工程开挖难点
       工程的特点决定了工程的难点。由于本工程开挖深度大、出土方量大、汇水面积大,加上周边建筑物非常多,对基坑开挖增加了风险和难度。本工程基坑监测工作需着重管理,确保监测数据准确、及时。
(1)设计难点:本基坑超大超深,斜抛撑和下翻梁以及集水坑是设计的难点。
       (2)施工难点:基坑开挖过程中斜抛撑的标高控制,以及下翻梁、集水坑的放坡标高控制是施工中的难点,承台的开挖也是其中的一个。施工过程中监测工作尤其重要,需要高度重视。
4.结论
       (1)大型超深基坑中心岛开挖采用多级放坡,根据不同土层调整坡度。
       (2)超长斜抛撑开挖与中心岛底板开挖同时进行,采用两头拉线确定坡度,保证坡度与设计一致。
       (3)下翻梁开挖应先开挖至垫层底,再拉线撒白灰开挖下翻梁,严格控制好梁尺寸及标高,完成后及时砌筑砖模,将砖模后回填土,避免混凝土超方。下翻承台同样采用砖模。
       (4)基坑废弃桩的有效利用对基坑土体稳定防止护坡有很好的作用,应该充分加以利用。
5.结语
       通过对本工程特点及开挖重难点分析,结合本项目的实际情况以及进行的相关一系列施工技术成果,深刻总结得出了应对超深基坑开挖施工技术总结,超大超深中心岛旋转式盆式开挖技术的成功应用不仅为本项目提供了安全保障,而且在同类深基坑施工中有着较强的指导、借鉴作用。
                                                                                  
参考文献:
1.《地下铁道、轻轨交通岩岩土工程勘察规范》(B50307—1999)
2.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。桂业琨、叶柏   中国建筑工业出版社;
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