浙江某高層復(fù)雜環(huán)境深基坑的質(zhì)量控制

復(fù)雜環(huán)境深基坑的質(zhì)量控制摘要浙江理工大學(xué)**校區(qū)學(xué)生公寓加建2＃樓基坑控制技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，介紹了復(fù)雜環(huán)境深基坑控制技術(shù)的應(yīng)用及基坑測(cè)試布置及測(cè)試方法，并提供了該工程較完整的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)資料。該實(shí)例可以作為復(fù)雜環(huán)境深基坑控制技術(shù)工程的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞深基坑控制技術(shù)測(cè)試布置測(cè)試方法1工程概況、工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境浙江理工大學(xué)**校區(qū)學(xué)生公寓加建2＃樓為十六層高層建筑，建筑總高度55m。上部主體結(jié)構(gòu)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)部分為樁基承臺(tái)基礎(chǔ)，一層地下室。工程樁為φ700、φ800、φ900鉆孔灌注樁，有效樁長67m。本工程±0.000相當(dāng)于黃海高程6.400m，自然地面平均標(biāo)高為6.600,即相對(duì)標(biāo)高+0.200,基坑開挖面計(jì)算標(biāo)高分別為-5.950、-6.650、-8.000(電梯井)，則計(jì)算開挖深度分別為6.15m、6.85m、8.20m(電梯井)，屬二級(jí)基坑工程。該建筑物南北朝向，建筑用地長為46.8m，寬為25.8m。用地北側(cè)為河道，建筑紅線距河道約20m，河道水位約為-1.000。南面為空地。東西兩側(cè)分別為已建成使用的7層框架結(jié)構(gòu)學(xué)生宿舍樓，學(xué)生宿舍樓采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁底深度約為-13.50。加建2#樓承臺(tái)埋深低于東西兩側(cè)已建宿舍樓承臺(tái)埋深約為4m。東西兩側(cè)山墻距學(xué)生宿舍樓山墻外到外約1m?；铀婕暗墓こ痰刭|(zhì)條件：1雜填土：灰黃色，稍濕，松散。成分以粉性土為主，含建筑垃圾和碎石約20%，礫徑一般小于200mm,上部含少量的植物根莖。全場(chǎng)分布。層厚1.50～2.50m，層頂標(biāo)高6.50～6.64m。2–1砂質(zhì)粉土：灰黃色，稍濕，稍–中密。含云母片，局部夾粉砂，搖震反應(yīng)快，干強(qiáng)度低，韌性差。全場(chǎng)分布。層厚4.20～5.00m，層頂標(biāo)高4.14～5.13。2–2砂質(zhì)粉土：灰色，很濕，稍－中密。含云母片，局部夾粘質(zhì)粉土和粉砂，搖震反應(yīng)快，干強(qiáng)度低，韌性差。全場(chǎng)分布，層厚5.20～7.60m，層頂標(biāo)高-0.16～0.73。2–3粉砂：灰色，很濕，中密－密實(shí)。含少量云母碎片和貝殼碎片，局部夾砂質(zhì)粉土薄層，切面粗糙，搖震反應(yīng)快，干強(qiáng)度低，韌性差。全場(chǎng)分布。厚度2.90～6.50m，層頂標(biāo)高-6.87～-5.25。基坑所涉及的水文地質(zhì)條件：場(chǎng)地地下水上部屬空隙潛水，地下水受季節(jié)及大氣降水條件控制，動(dòng)態(tài)變化較大?？碧狡陂g測(cè)得地下水位1.00～1.30m，地下水位年變化幅度約0.5～1.0m。基坑所涉及的各土層主要物理力學(xué)參數(shù)：各土層的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表層號(hào)巖土名稱天然重度KN/m3粘聚力KPa（固快）內(nèi)摩擦角度（固快）含水量%孔隙比滲透系數(shù)cm/sKhKV1雜填土（18）（10）（15）2-1砂質(zhì)粉土18.51127.527.70.836.8E-056.0E-052-2砂質(zhì)粉土18.7927.227.30.7997.0E-057.4E-052-3粉砂18.81029.225.80.76綜上所述，基坑工程的特點(diǎn)是：（1）基坑開挖深度范圍土層主要為雜填土和砂質(zhì)粉土，砂質(zhì)粉土土層滲透性大，由于距離河道較近，地下水補(bǔ)給量較大。（2）基坑主要開挖深度6.15、6.85m，相對(duì)較淺，但電梯井位置開挖深度為8.2m，開挖深度較大。（3）東西兩側(cè)距多層學(xué)生宿舍樓太近，彼此之間的樁基、承臺(tái)高差較大。處理不當(dāng)可能危及兩側(cè)學(xué)生宿舍樓的安全使用。2基坑施工技術(shù)措施（1）基坑圍護(hù)措施?；幽?、北兩側(cè)中段采用土釘墻圍護(hù)措施，土釘選用φ48×3.0鋼管,L6000或L8000,沿鋼管長度方向＠600旋轉(zhuǎn)90°設(shè)一對(duì)φ8圓孔,圓孔從鋼管端頭1.0m開始設(shè)置,直至鋼管前端。噴射第一層C20混凝土厚30-50，土釘＠1400呈梅花形布置，以15°或20°傾角打入土體，土釘注漿采用M10水泥砂漿，然后順坡面掛綁φ6.5＠200×200鋼筋網(wǎng),噴射第二層混凝土至100厚。土釘墻圍護(hù)不僅施工相對(duì)簡單且較經(jīng)濟(jì)。基坑?xùn)|、西兩側(cè)呈“[”字形布置采用φ600鋼筋砼鉆孔灌注樁加支撐圍護(hù)措施，樁身混凝土等級(jí)C25，樁身面掛φ6.5＠200×200鋼筋網(wǎng),噴射100厚C20砼,鋼筋網(wǎng)錨入冠梁150,樁身鋼筋網(wǎng)采用膨脹螺栓固定.圍護(hù)樁與土釘墻交接處鋼筋網(wǎng)和砼面層均連續(xù)。冠梁及角支撐為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，砼強(qiáng)度等級(jí)均為C30。較好的控制了土體位移，對(duì)東、西兩側(cè)學(xué)生宿舍樓影響甚小，保證了兩側(cè)學(xué)生宿舍樓的絕對(duì)安全。（2）基坑降水措施。基坑降水是本基坑施工成功與否的關(guān)鍵，根據(jù)基坑場(chǎng)地地下水含量大，水位高，補(bǔ)給豐富，滲透性好，降水面積大，坑中局部降水較深、等工程、水文地質(zhì)條件，基坑降水采用輕型井點(diǎn)結(jié)合自滲管井降水措施，基坑四周設(shè)置兩級(jí)輕型井點(diǎn)以截除坑外上部地下水的補(bǔ)給，考慮到電梯井基坑較深，在坑中坑四周設(shè)置第三級(jí)輕型井點(diǎn)。而自滲管井則靈活布置在各承臺(tái)之間，根據(jù)本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，間距控制在12m左右。按照設(shè)計(jì)要求，輕型井點(diǎn)采用φ48L6000濾管L1200鋼管＠1000沉設(shè)，在-0.8處設(shè)置第一級(jí)輕型井點(diǎn)、-3.80處設(shè)置第二級(jí)輕型井點(diǎn)、在電梯井坑中坑位置-5.65處設(shè)置第三級(jí)輕型井點(diǎn)。自滲管井采用φ400塑料管，沿管長方向設(shè)φ10＠50×50圓孔，外包3層60目尼龍網(wǎng)、1層7目鍍鋅鐵絲網(wǎng)。濾層采用200厚礫砂，管井成孔φ800，孔底標(biāo)高分別為-11.50、13.50，管井內(nèi)潛水泵抽水。（3）基坑現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，單單根據(jù)地質(zhì)勘察資料和室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)來確定設(shè)計(jì)和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對(duì)于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，對(duì)在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測(cè)是工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。本基坑的監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括：土體深層側(cè)向位移、基坑周邊建筑物的沉降和位移、地下水位、支撐軸力等?；訙y(cè)試布置及測(cè)試方法（一）、深層土體位移測(cè)試1．測(cè)試原理深層土體位移測(cè)試原理是基于測(cè)斜管底處土體位移為零，然后測(cè)出一分段（測(cè)頭的測(cè)試長度）內(nèi)的斜度，則可換算成兩端點(diǎn)的相對(duì)位移值，于是在點(diǎn)處的絕對(duì)位移為：。2．測(cè)斜儀的組成①測(cè)斜儀:其內(nèi)部裝有加速度計(jì)，密封能承受100米水深壓力，上下配置兩組導(dǎo)輪，便于沿測(cè)斜管的導(dǎo)槽升降和定位。②電纜是一種附有標(biāo)尺的特別電纜，連接測(cè)斜器與顯示器，向測(cè)斜器供電，給顯示器傳遞信號(hào)，并兼繩索牽引測(cè)斜器升降。③測(cè)斜導(dǎo)管是采用聚乙烯鑄模成型的塑料管，管徑71mm，壁厚6mm，管長2m，內(nèi)壁開有四條對(duì)稱導(dǎo)槽，作為測(cè)斜管滑動(dòng)軌道，槽寬5mm，槽深3mm,導(dǎo)槽要求垂直并光滑。3．測(cè)斜管的布置測(cè)斜管平面布置簡圖如圖1所示，測(cè)斜管深度取15m，共布置4個(gè)測(cè)斜孔。4．測(cè)斜管的埋設(shè)①依照埋設(shè)的位置，選用108提土器開孔，成孔偏斜度不允許大于1°，鉆孔應(yīng)鉆至下臥硬土層或基巖內(nèi)50～100cm,若軟土層深厚難以進(jìn)入硬土層時(shí)，鉆孔至足夠深度，不產(chǎn)生水平位移，視管底端的水平位移為零，作為固定端，否則導(dǎo)管頂端應(yīng)佼正。②第一根導(dǎo)管管底用塑料板封死，用芯模將兩管槽口對(duì)準(zhǔn)，涂抹粘合劑，固定接頭導(dǎo)管，減小槽口縱向扭曲。③將接裝好的測(cè)斜管平直地移向孔口，底端朝向孔口，用人力或機(jī)械拉住兩根護(hù)繩索，對(duì)正施測(cè)的方向、均勻彎曲測(cè)斜管、繩索隨斜管同步放到孔底。埋設(shè)孔較深，地面接成全管向鉆孔內(nèi)放置有困難時(shí)，可分段在地面接成，整體在孔口埋設(shè)時(shí)連接。④導(dǎo)管埋至預(yù)定深度后，校正導(dǎo)向槽的方向后，在測(cè)斜管與鉆孔壁之間用粗砂或瓜子片填實(shí)至孔口。導(dǎo)管埋設(shè)完成后停留一段時(shí)間，使鉆孔中填土密實(shí)緊貼導(dǎo)管，進(jìn)行零點(diǎn)讀數(shù)測(cè)試，并測(cè)量管口高程。測(cè)斜管的管口用封蓋蓋好并做好保護(hù)箱，避免測(cè)斜管被損壞。5．土體位移測(cè)試方法①連接與檢查將電纜一端插入測(cè)斜器內(nèi)，擰緊螺帽以防漏水，電纜另一端則插入顯示器內(nèi)并擰緊螺帽、開電源，將功能開關(guān)置于電池位置，檢查電池電壓是否正常，正常后再將功能開關(guān)置于工作位置，將測(cè)斜管豎起并向正反兩個(gè)方向傾斜，觀察顯示器數(shù)字有否變化，傾角增大，數(shù)字亦增加，表示儀器正常。②測(cè)讀測(cè)斜儀導(dǎo)輪對(duì)準(zhǔn)測(cè)斜管導(dǎo)槽，并輕輕地滑入管底，停止片刻使其穩(wěn)定，然后平穩(wěn)地提升測(cè)斜儀至開始測(cè)讀深度，記錄顯示器讀數(shù)，這樣每隔0.5m測(cè)讀一次并記錄，直至管口。再將測(cè)斜儀旋轉(zhuǎn)180，放入導(dǎo)槽內(nèi)，再按上述方法進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)測(cè)斜管的初始測(cè)值應(yīng)測(cè)4測(cè)回，每周期觀測(cè)測(cè)2測(cè)回。觀測(cè)成果均取中數(shù)值。6．測(cè)試頻率在深基坑開挖時(shí)，正常情況平均每二天監(jiān)測(cè)一次，如出現(xiàn)水平位移速率偏大，每天監(jiān)測(cè)一次。如出現(xiàn)險(xiǎn)情，則跟蹤監(jiān)測(cè)。(二)、支撐內(nèi)力測(cè)試1．測(cè)試原理鋼筋應(yīng)力儀通過導(dǎo)線可以測(cè)出鋼筋的應(yīng)力，從而可計(jì)算鋼筋的應(yīng)變，根據(jù)鋼筋和混凝土共同作用原理，再根據(jù)混凝土的模量即可計(jì)算出混凝土的內(nèi)力，這樣就可算出鋼筋混凝土支撐的內(nèi)力。軸力計(jì)通過導(dǎo)線可以直接測(cè)出鋼支撐的軸向應(yīng)力。2．測(cè)點(diǎn)的布置內(nèi)力測(cè)試由埋設(shè)在混凝土支撐中的鋼筋應(yīng)力計(jì)和埋設(shè)在鋼支撐中的軸力計(jì)進(jìn)行。鋼筋應(yīng)力計(jì)和軸力計(jì)的布設(shè)均選擇在維護(hù)結(jié)構(gòu)最不利受力位置，其依據(jù)為設(shè)計(jì)單位提供的結(jié)構(gòu)位移和軸力分布圖，一共埋設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)。鋼筋應(yīng)力計(jì)和軸力計(jì)的布置圖如圖1所示。3．鋼筋應(yīng)力計(jì)的安裝根據(jù)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算值，選擇鋼筋應(yīng)力計(jì)的量程，在安裝前對(duì)鋼筋應(yīng)力計(jì)進(jìn)行拉、壓兩種受力狀態(tài)的標(biāo)定。將鋼筋應(yīng)力計(jì)焊接在被測(cè)主筋上，安裝時(shí)應(yīng)注意盡可能使鋼筋應(yīng)力計(jì)處于不受力的狀態(tài)，特別不應(yīng)使鋼筋應(yīng)力計(jì)處于受彎狀態(tài)。將應(yīng)力計(jì)上的導(dǎo)線逐段捆扎在鄰近的鋼筋上，引到地面的測(cè)試匣中。支護(hù)結(jié)構(gòu)澆注混凝土后，檢查鋼筋應(yīng)力計(jì)電路電阻值和絕緣情況，做好引出線和測(cè)試匣的保護(hù)措施。4．鋼筋應(yīng)力計(jì)和軸力計(jì)的測(cè)量鋼筋應(yīng)力計(jì)和軸力計(jì)采用非電量電測(cè)技術(shù)，其輸出是振弦的自振頻率信號(hào)，由頻率計(jì)讀出讀數(shù)。基坑每開挖其深度的1/5-1/4應(yīng)測(cè)讀2-3次，基坑開挖至設(shè)計(jì)深度時(shí)，每周測(cè)讀1-2次，一直到地下室底板混凝土澆注完畢，或上層支撐拆除為止。5．支撐軸力的警戒值：混凝土支撐2500kN。：鋼筋應(yīng)力計(jì)：：測(cè)斜管：：水位管：：鋼筋應(yīng)力計(jì)：：測(cè)斜管：：水位管：圖1監(jiān)測(cè)平面布置簡圖(三)、地下水位的測(cè)試1．測(cè)試原理地下水位測(cè)試采用水位計(jì)量測(cè)，將水位計(jì)放入水位管，當(dāng)水位計(jì)的金屬探頭接觸水面時(shí)，水位計(jì)發(fā)出蜂鳴聲，根據(jù)探頭下沉的距離，即可知道地下水位的位置。進(jìn)行地下水位下降觀測(cè)目的在于檢測(cè)基坑止水帷幕的實(shí)際效果，避免基坑施工對(duì)周圍房屋及地下管線產(chǎn)生過大沉降。2．測(cè)點(diǎn)布置 地下水位管平面布置圖見附圖1，地下水位管埋置深度取10m。水位管共布置7個(gè)測(cè)點(diǎn)。水位管埋設(shè)完畢后，待鉆孔淤實(shí)，測(cè)讀地下水位高程。3．監(jiān)測(cè)頻率：在深基坑開挖時(shí)，正常情況每二天監(jiān)測(cè)一次；如出現(xiàn)險(xiǎn)情，則跟蹤監(jiān)測(cè)。4．警戒值：基坑開挖引起的基坑外水位下降總量