水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)在淤泥質(zhì)軟土地基中的應(yīng)用

水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)在天津**地區(qū)海相淤泥質(zhì)軟土地基中的應(yīng)用**【摘要】在天津**地區(qū)海相淤泥質(zhì)軟土地質(zhì)條件下，深基坑采用水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)進(jìn)行施工有相當(dāng)?shù)碾y度和技術(shù)風(fēng)險，如果通過信息化施工，根據(jù)工程施工過程中反饋的信息情況及時采取相應(yīng)的技術(shù)措施，同樣能夠保證深基坑施工的安全?！娟P(guān)鍵詞】海相淤泥質(zhì)軟土地質(zhì)水泥土重力式擋土墻深基坑支護結(jié)構(gòu)1概況1.1工程概況天津開發(fā)區(qū)**街三期?**工程位于天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)**街與**路交口，分東、西兩塊完全對稱的地塊區(qū)，總建筑面積144000m2，其中地下室約35000m2，基礎(chǔ)為樁-承臺-筏板基礎(chǔ)，主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓地下一層、A樓地上十九層、B、C樓地上九層，中央車庫地下二層。本工程基坑開挖面積約25000m2（東西區(qū)每個基坑約12500m2），施工場地自然地面較為平坦，主樓實際開挖深度為5.2m，電梯坑、集水坑部位實際開挖深度為7.2m，中央車庫實際開挖深度為8.6m，電梯坑、積水坑部位開挖最大深度達(dá)10.6m。1.2工程周邊環(huán)境情況北側(cè)：緊鄰紅線，基坑外側(cè)為綠化帶，市政電纜溝、供熱管線緊鄰支護結(jié)構(gòu)，局部管線在水泥土重力式擋土墻內(nèi)的將支護結(jié)構(gòu)改為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁；東側(cè)：有已竣工的25層**大廈，距本工程基坑最小距離為4.5m；西側(cè)：距建筑紅線約為2m，紅線外為市政道路；南側(cè)：距建筑紅線約為10m，紅線外為市政道路。圖1基坑周邊環(huán)境示意圖1.3工程地質(zhì)條件根據(jù)勘探結(jié)果分析：基坑開挖區(qū)①層為人工填土層，由粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土組成，場地西側(cè)局部分布由磚塊、灰渣、廢土等組成的雜填土，土層厚度約為1.5~2.5m，土層水平方向分布不均勻；②層為全新統(tǒng)上組陸相沖基層(Q43ml)，主要由粘土組成，局部夾粉質(zhì)粘土，土層厚度約為1~2m，土層水平方向分布不均勻；③層為全新統(tǒng)中組海相沉積層(Q42m)，主要由淤泥、淤泥質(zhì)粘土組成，土層厚度約為6~10m，屬天津**地區(qū)典型的海相淤泥質(zhì)軟弱土，具有高含水量、高壓縮性、低透水性、低抗剪強度等特點。2基坑施工的難點與重點2.1施工場地狹小本工程基坑西側(cè)緊貼規(guī)劃紅線，北側(cè)緊貼市政綠化帶，東側(cè)的**大廈已經(jīng)竣工，距基坑僅3.5m，同時，南側(cè)僅有的10m寬狹長空地將作為基礎(chǔ)施工階段的鋼筋加工場地和材料堆場。因此施工時必須對現(xiàn)場進(jìn)行合理規(guī)劃，對施工順序必須合理安排。同時要加強基坑圍護結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境的變形監(jiān)測，以便及時指導(dǎo)施工。2.2地質(zhì)條件差該工程地處海相淤泥質(zhì)軟土地區(qū)，上部回填土土層水平方向不均勻，填土成分復(fù)雜，土質(zhì)情況較差?；訃o結(jié)構(gòu)所處的土層主要為淤泥層及淤泥質(zhì)粘土層，由于飽和的淤泥層及淤泥質(zhì)粘土層具有很高的靈敏度，有明顯的觸變、流變等特性，對基礎(chǔ)施工極為不利。2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計與支護設(shè)計不協(xié)調(diào)由于設(shè)計、施工階段的工期很緊，致使結(jié)構(gòu)設(shè)計與支護設(shè)計存在不協(xié)調(diào)的狀況，在基坑支護結(jié)構(gòu)樁施工完成后，結(jié)構(gòu)設(shè)計提出局部基坑加深的要求主樓部位基坑每15m左右加設(shè)了一個電梯坑和集水坑，使局部開挖深度由5.2m加深到7.2m，因此增加了原有支護結(jié)構(gòu)的不安全性。2.4周邊環(huán)境條件差北側(cè)、西側(cè)緊鄰規(guī)劃紅線，市政電纜溝、供熱管線緊鄰支護結(jié)構(gòu)，局部管線還占據(jù)了支護結(jié)構(gòu)位置，如果基坑變形過大致使市政電纜溝、供熱管線破壞，后果將非常嚴(yán)重；基坑外側(cè)為市政綠化帶，基礎(chǔ)施工階段正處于綠化澆水養(yǎng)護期，澆水量過大將直接威脅到基坑的安全。2.5基坑施工重點在天津**地區(qū)采用水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)的工程實例不多，而且有因施工技術(shù)措施不完善造成基坑支護結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生坍塌的事故發(fā)生。而且象本工程中央為二層地下車庫，周圍為一層地下室，中部采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁內(nèi)支撐體系，外圍采用水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)尚屬首次，沒有類似工程經(jīng)驗可以借鑒。尤其是在該工程基礎(chǔ)施工前3個月，附近有一基坑開挖面積僅3000m2，開挖深度僅4.5m的工程，采用與本工程相同水泥土重力式擋土墻支護技術(shù)，由于周邊綠化帶過量澆水，造成基坑支護結(jié)構(gòu)位移達(dá)60cm，擋土墻數(shù)處剪裂，由于及時采取補救措施，才沒有發(fā)生基坑坍塌事故，給我們起到了警示作用。因此，在飽和海相淤泥質(zhì)軟土地區(qū)進(jìn)行基坑施工時如何能夠確?；訃o結(jié)構(gòu)的安全、盡量減小基坑圍護結(jié)構(gòu)的位移從而保證周邊環(huán)境的安全、合理安排土方開挖施工，成為本工程施工的幾大重點。3基坑支護設(shè)計方案3.1支護設(shè)計方案的選擇選擇合理的支護結(jié)構(gòu)型式是保證基坑支護體系安全性、經(jīng)濟性的關(guān)鍵，基坑支護體系的安全性是方案選擇的前提，同時我們必須在保證安全的前提下盡可能選擇成本較低的方案，為投資方降低工程造價。由于本工程基坑形式比較特殊，中部為深坑，周圍為相對較淺的基坑，根據(jù)天津**地區(qū)的軟土地質(zhì)條件和該地區(qū)深基坑工程經(jīng)驗，有兩種方案可供選擇：第一種方案，深、淺坑均采用鉆孔灌注樁結(jié)合內(nèi)支撐體系，該方案在該地區(qū)的應(yīng)用比較成熟，可以通過相關(guān)軟件進(jìn)行受力和變形驗算，而且有大量的工程實例借鑒，安全度較高，但工程造價相對較高；第二種方案，深坑部位采用鉆孔灌注樁結(jié)合內(nèi)支撐體系，淺坑采用水泥土重力式擋土墻支護形式，該方案工程造價相對第一種要低，但存在一定的技術(shù)風(fēng)險，通過軟件進(jìn)行受力和變形驗算，水土合算、水土分算均能滿足要求，但近幾年在該地區(qū)采用重力式擋土墻支護形式的部分工程施工情況并不理想，個別工程還發(fā)生了擋土墻脆斷坍塌事故。經(jīng)過專家論證，認(rèn)為只要通過信息化施工手段，采取有效的技術(shù)措施，合理安排施工順序，在實施過程中根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整和完善支護方案，第二種方案可以實施。3.2深坑支護結(jié)構(gòu)體系根據(jù)深淺坑相結(jié)合的特點，在深淺坑結(jié)合部位采用Φ700鉆孔灌注樁結(jié)合帽梁及內(nèi)支撐體系，樁長15m嵌固長度11.5m，東側(cè)無淺坑部位在外側(cè)輔以2.7m寬格構(gòu)式重力擋土墻，坑底采用水泥攪拌樁進(jìn)行被動土加固措施，加固寬度5.1m，深度為5m。圖2基坑支護平面布置3.3淺坑支護結(jié)構(gòu)體系淺坑有工作面的部位采用2.7m寬水泥土重力式擋土墻支護形式，擋土墻懸臂5.2m，嵌固深度12m，沒有工作面的部位采用鉆孔灌注樁懸臂支護外加水泥攪拌樁止水帷幕，坑底采用水泥攪拌樁進(jìn)行被動土加固措施，加固寬度5.1m，深度為5m。圖3支護結(jié)構(gòu)大樣3.4支護補充方案前面已經(jīng)介紹，在支護設(shè)計方案已經(jīng)部分實施，擋土墻施工完成后，結(jié)構(gòu)設(shè)計提出基坑局部加深要求，將開挖深度由5.5m加深至7.5m，而且當(dāng)期類似工程相同支護設(shè)計方案的4.5m基坑開挖出現(xiàn)問題，對原支護設(shè)計方案進(jìn)行補充完善勢在必行?？紤]到深基坑工程的不確定性和差異性，確定了適合本工程的補充方案。對東側(cè)擋土墻采取分段試挖，監(jiān)測其變形情況，在帽梁上部加設(shè)1m高混凝土結(jié)構(gòu)反沿，減小擋土墻的懸臂高度；南北兩側(cè)擋土墻根據(jù)東側(cè)實施情況，分段開挖，控制每段開挖寬度，及時封閉墊層，并在墊層中加設(shè)鋼筋混凝土暗梁，暗梁間距按6m左右設(shè)置，在擋土墻根部加設(shè)1m高混凝土結(jié)構(gòu)反沿，減小擋土墻的懸臂高度。4基坑施工技術(shù)措施4.1土方開挖技術(shù)措施根據(jù)工程設(shè)計特點和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，必須先施工地下車庫結(jié)構(gòu)，至負(fù)二層外墻完成后方可施工主樓底板。土方開挖時采取如下措施：1）先開挖地下車庫部位土方，主樓部位按1:2放坡處理，根據(jù)工程進(jìn)度安排逐步進(jìn)行主樓土方開挖施工，盡量減小南北兩側(cè)支護結(jié)構(gòu)暴露時間；2）車庫部位土方按照“對稱開挖”原則進(jìn)行，防止內(nèi)支撐體系向一側(cè)位移情況發(fā)生；3）主樓土方按照“分段開挖”原則進(jìn)行，每段控制在15m左右，在該段墊層、暗梁、反沿施工完成且強度達(dá)到C20以上后方可進(jìn)行下一段土方開挖施工；4）為了保證擋土墻的安全，在土方開挖到坑底標(biāo)高至墊層、暗梁、反沿混凝土強度未達(dá)到強度前，采用［40槽鋼按4m左右間距設(shè)置拋撐對擋土墻進(jìn)行臨時加固；5）提前同市政部門進(jìn)行溝通，要求在土方開挖期間，控制北側(cè)綠化帶的澆水量，減小綠化澆水對支護結(jié)構(gòu)的影響。4.2基坑降水措施東西區(qū)各設(shè)置51口坑內(nèi)降水井，井深15.1m，管徑500mm；設(shè)置10口坑外觀察井，井深10m，管徑500mm。在基坑開挖前30天開始降水，保證開挖作業(yè)面沒有明水，并且地下水水位低于基坑底1000mm?；油练介_挖前在基坑周邊設(shè)置擋水臺，防止坑外場地水流入坑內(nèi)。4.3信息化施工措施深基坑工程常受到大量不可預(yù)見因素的影響，因此土方開挖全過程都必須將基坑邊坡和環(huán)境安全放在第一主要的位置，必須按信息化施工的原則組織施工。支護系統(tǒng)變形等方面的監(jiān)測是信息化施工一個重要的環(huán)節(jié)，對其安全保障起著至關(guān)重要的作用。本工程主要對支護結(jié)構(gòu)水平位移、基坑整體位移、周圍建筑物和地下管線變形、支護樁樁內(nèi)鋼筋應(yīng)力、地下水位、支護結(jié)構(gòu)的水平變形等六個方面進(jìn)行了監(jiān)測，并成立了以建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計及施工等單位主要人員組成的信息化施工領(lǐng)導(dǎo)小組，建立了暢通的信息反饋渠道，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況及時調(diào)整方案和采取應(yīng)對措施。5實施效果由于針對**地區(qū)海相淤泥質(zhì)軟土的特性，采取了一系列的施工技術(shù)措施，整個**金融街三期?**工程基坑施工取得了非常好的實際效果。首先，通過完善的支護施工技術(shù)措施，以及及時制定補充方案，彌補了結(jié)構(gòu)設(shè)計與