分析工程的可行度
摘 要: 在某泵站的深基坑支护工程中,针对其地质条件复杂、地层种类比较多、各类地层中含砂砾的地层较多、地下水位较浅的特点,采用Φ1 000 mm钻(冲)孔桩/桩间三管旋喷桩止水/Φ600 mm钢管支撑的支护技术进行施工。开挖结果表明,该方案止水效果好、工期较短,实施效果良好。
关键词: 泵站 深基坑 支护
Abstract: In the supportprojectofdeep pit in a pumping station, aimed at the characteristics ofcomplicated geological conditions, various strata containing gravel and shallow water table, the supporttechnologies of1 000 mm drilling (wash) bore pile/three rotary jets grouting pile for stoppingwater/600mm steel pipe supportwere adopted. The excavation http://www.51lunwen.org/architecture/results show that the projecthas good effectofstop-pingwater, short construction period and good results.
Key words: pumping station; deep pi;t support
1 工程概况
某泵站位于广州市白云区北部人和镇建南村,设计规模为4. 20×104m3/d,地处鱼塘,鱼塘水面标高均为-2. 03 m(±0. 00标高相当于绝对标高为10. 70 m),水体深度为1. 00~1. 80 m,地质条件复杂,地层种类比较多,各类地层中含砂、含砾的地层较多,基岩为泥质粉砂岩,粗砂层为本场地的主要含水层,地下水位较浅。该工程的基坑实际开挖深度为7. 07~8. 87 m,在其深基坑支护施工中采用了Φ1 000 mm钻(冲)孔桩/桩间三管旋喷桩止水/Φ600 mm钢管支撑的支护技术进行施工。钻(冲)孔桩与旋喷桩技术是深基坑工程挡土结构的一种主要支护形式,钻(冲)孔桩在挡土围护结构中有很好的刚度,但各桩之间的联系较差,桩顶需浇筑钢筋混凝土冠梁,并采用Φ600 mm钢管支撑。为了防止地下水夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内,在桩间采用高压旋喷桩措施。
2 工程地质条件
人和镇地处亚热带,气候温暖,雨量充沛,年降雨量近1 700 mm。该泵站距流溪河西岸约100 m,属于流溪河绿化带300 m范围内,所处河段地形单一,主要受流溪河洪水的控制,潮汐的影响甚少,基本上属于非潮感区。根据地质勘察报告,从上至下各岩土层的主要特征及分布情况如下:① 淤泥。灰黑色,饱和,流塑,粘性好,含有机质、腐木。该层于场地内均有分布,层厚为2. 20~4. 60 m。② 粉质粘土。灰黄、褐黄色,湿,软塑状,粘性好。该层于场地内除ZK3缺失外其余7个名孔均有分布,层厚为0. 60~2. 10 m。③ 中砂、粗砂。灰白、褐黄色,饱和,稍密状,含少量粘粒。该层于场地内均有分布,层厚为1. 10~4. 60 m。④ 砾砂。灰白、灰黄、灰褐、褐黄色,饱和,中密状,局部含较多圆砾。该层于场地内均有分布,层厚为1. 00~3. 30 m。⑤ 白垩系沉积岩(K)。泥岩、粉砂质泥岩为泥质、粉砂质结构,块状构造,依据其风化程度的差异,划分为全风化、强风化、中风化层。全风化泥岩层厚为1. 90~4. 10 m,强风化泥岩、粉砂质泥岩层厚为8. 00~9. 90 m,中风化粉砂质泥岩层厚为7. 00~8. 80 m。根据现场岩性鉴定,结合室内土工试验及现场标准贯入试验成果,场地地层可划分为第四系冲积层(Q4al、Q3al)、白垩系沉积岩(K)。
3 施工方案选型
根据场地工程地质和水文地质条件,确定基坑开挖方案如下:方案一为轻型井点排水、钢板桩支护截渗方案;方案二为钻(冲)孔桩/桩间三管旋喷桩止水/钢管内支撑的支护形式。该场地第四系冲积层中砂、粗砂、砾砂为主要含水层,属强透水层,在场地内普遍分布,厚度较大,含水量丰富,水力性质为孔隙承压水。方案一采用轻型井点排水,排水量较大,无法保证将地下水位控制在有效高度以下,基坑底会出现涌砂现象,另外场地为砂层,厚度达7. 5m,钢板桩施工困难,无法保证施工质量,故方案一不可行。最终采用方案二,即Φ1 000 mm钻(冲)孔桩/桩间三管旋喷桩止水/Φ600 mm钢管支撑的支护方案。
4 施工工艺泵站基坑支护结构剖面图见图1。 支护结构要能够有效控制变形和沉降,并具有较好的止水能力,以确保基坑工程的顺利施工。根据基坑开挖深度的不同和地质条件的变化,将基坑划分为2个支护区:其中1区的开挖深度为7. 07 m, 2区的开挖深度为8. 87 m。为了减少支护结构的造价,将冠梁顶压低到现地面下1. 0 m, 1区、2区支护桩的嵌固深度为进入强风化层为2. 5 m或进入全风化层为3. 5 m,冠梁兼作钢管支撑的腰梁。钻(冲)孔桩的设计直径为1 000 mm,间距为1 100mm,钻(冲)孔桩的混凝土强度等级为C25,钻(冲)孔桩的保护层厚度为60 mm。钻(冲)孔桩间设置三管旋喷桩止水,旋喷桩的设计直径为800mm,进入砂层下不透水层为1. 0 m。采用42. 5R普通硅酸盐水泥配浆,浆液水灰比为1. 0,高压水射流的压力>25MPa,空气流的压力为0. 7MPa,低压水泥浆的灌注压力为1. 0 MPa,提升速度为0. 10~0. 12 m/min,转速为10~12 r/min,要求旋喷桩的孔位偏差<50 mm,桩体垂直度>99%,同一桩体需数次喷射时,上下桩体的搭接长度>200 mm。在支护桩顶设置钢管支撑,其直径为600 mm,壁厚为15 mm。钢管支撑通过牛腿支顶在冠梁上。
钻(冲)孔桩、冠梁的主要受力筋型号为HRB335(fy=300MPa),箍筋、构造筋型号为HPB235(fy=210MPa),支护桩顶的冠梁兼作钢管支撑的腰梁,冠梁截面尺寸为1 000 mm×1 000 mm,混凝土的强度等级为C30。为了保证基坑支护结构以及地下室结构的施工安全,应遵循如下施工步骤:第一次开挖→钻(冲)孔桩施工→三管旋喷桩施工→第二次开挖到基坑底→施工垫层→浇筑底板并与支护桩连接,施工侧墙和泵站隔墙至第一道支撑底→用中粗砂回填侧墙与支护桩的孔隙→在-7. 33 m标高处浇筑300 mm厚C20混凝土圈梁→拆除第一道支撑→泵站结构墙体施工。
5 施工安全措施及注意事项
①基坑开挖应根据基坑支护结构设计和截排水要求,制订详细的施工开挖方案。②基坑周边严禁超堆荷载,堆载压力≤15 kPa。③基坑边界周围地面应做硬地化处理并设排水沟,且避免漏水、渗水进入坑内。④基坑开挖过程中,应注意挖土机械和车辆的通道布置、挖土的顺序及周围堆土位置的安排,采取措施防止碰撞支护结构或扰动基底原状土、损坏截水帷幕。⑤施工中机具设备的停放位置必须平稳,大、中型施工机具距坑边距离应根据设备质量、基坑支撑情况、土质情况等,经计算确定。⑥在挖土、支撑和拆撑过程中,设专人检查、观测,发生异常情况时应立即停止施工,查清原因并及时采取措施。⑦基坑开挖要求分层均衡开挖,层高不宜超过1. 5m。⑧基坑开挖至坑底标高后应及时换填并全面封闭。⑨在施工过程中应及时用中粗砂回填泵站结构。
6 基坑监测要求及结果
基坑周边地面沉降报警值为25 mm,控制值为35mm;基坑侧移报警值为25mm,控制值为35mm。该工程沉降和位移监测点共17个,支护桩测斜监测点共5个,地下水位观测井共3个,施工过程中每天监测1次,根据得出的数据控制开挖进程,以保证基槽的安全。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时,应增加观测次数,当有事故征兆时应连续监测。根据监测结果,水平位移监测中变形比较大的点是S5号点,向基坑变形了11. 8 mm,位移速率比较大的点是S5,为0. 72 mm/d,其他点相对变化不大;沉降监测中沉降点上升量最大的点为S8号,累积上升量为1. 78 mm,下降量最大的点为S5号,累积下降量为1. 18 mm,其他点变化比较小;水位监测中SW2井水位下降了1. 95 m, SW3井水位下降了0. 38 m;测斜监测中CS2号桩管顶向基坑偏移了5. 1 mm,CS4号桩6 m深处累积向基坑偏移了2. 6mm,CS5号桩管顶向基坑外累积偏移了5. 1 mm,所有点变形均小于墙体倾斜控制值。
7 结论
在某泵站的深基坑支护工程中,采用了Φ1 000mm钻(冲)孔桩/桩间三管旋喷桩止水/Φ600mm钢管支撑的支护技术。在施工过程中,支护桩周边变形量均在设计允许范围内,未出现涌砂现象,说明该支护方案是有效的,且止水效果好、工期短,在多个工程的应用中均取得了较好的效果。
参考文献:
[1] 赵志晋.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.
[2] GJB 02—98,广州地区建筑基坑支护技术规定[S].
[3] GB 50007—2002,建筑地基基础设计规范[S]
