復(fù)雜地質(zhì)情況下的深基坑施工

復(fù)雜地質(zhì)情況下的深基坑施工摘要：深基坑圍護(hù)選擇基坑監(jiān)測支撐拆除前言：深基坑工程既是一項技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，又是一項風(fēng)險性很大的工程。在本工程基坑在施工的各個環(huán)節(jié)做了周密的設(shè)計與安排，保障了工程的順利施工。一、工程概況簡述1.1工程概述：本文涉及項目位于上海市楊浦區(qū)五角場地區(qū)，是某上市公司在上海開發(fā)建設(shè)的集團(tuán)總部。項目設(shè)計為地下三層、地上十九層。業(yè)態(tài)分布為地下二、三層為車庫，地下一層全地上六層為綜合商場和餐飲娛樂，七層至十八層為辦公，十九層為總裁辦公空間。項目地下建筑面積20886m2,地上建筑面積40000m2,建設(shè)周期自2008年至2012年止，本項目在2012年獲得了上海地區(qū)“白玉蘭”項目的稱號。1.2周邊情況：項目的所處位置不太理想，位于居民聚集區(qū)內(nèi)，距周邊建筑物及道路均較近。項目地下室邊線距用地紅線為4.5米至12米不等?；?xùn)|側(cè)約16m分布有1?3層磚混結(jié)構(gòu)建筑物，該類建筑物整體性較差，工程建設(shè)時應(yīng)注意對該類建筑物的保護(hù)。基坑其余側(cè)均鄰近道路，施工時應(yīng)確保道路及地下管線（信息管線、煤氣、上下水等）的安全。1.3地質(zhì)情況：根據(jù)場地勘察資料，自然地面標(biāo)高按+3.9m考慮。場地地層分布如下：（1）第①層為雜填土，松散，含碎石、建筑垃圾，以粘性土為主；（2）第②3-1層為灰色粘質(zhì)粉土，很濕、稍密、壓縮性中等。（3）第②3-2層為灰色砂質(zhì)粉土，濕、中密、壓縮性中等。（4）第④層為灰色淤泥質(zhì)粘土，流塑、壓縮性高等。（5）第⑤層為灰色粉質(zhì)粘土，軟塑、壓縮性中等?高等。（6）第⑥層為暗綠?灰綠色粉質(zhì)粘土，可塑、壓縮性中等。⑦層為草黃?灰色砂質(zhì)粉土，濕、中密、壓縮性中等;第⑧層可分為二個亞層⑧1和⑧2,⑧1層灰色粘土，軟塑、壓縮性高等；⑧2層灰色粉質(zhì)粘土夾砂，軟塑、壓縮性中等。場地內(nèi)埋深約2m?13.5m深度范圍分布有②3-1粘質(zhì)粉土及②3-2層砂質(zhì)粉土，一方面，基坑開挖時，該土層在水頭差作用下易產(chǎn)生流砂、管涌等現(xiàn)象；另一方面，圍護(hù)樁成孔時該土層處易塌孔，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量會產(chǎn)生不利影響。在設(shè)計和施工時均屬難點。二、基坑圍護(hù)設(shè)計介紹鑒于工程的地質(zhì)情況與周邊環(huán)境的因素，故我方在方案設(shè)計選擇和優(yōu)化上給予重視。2.1圍護(hù)、支撐方案的設(shè)計和選擇：根據(jù)上海地區(qū)已實施的大量基坑工程的成功實踐經(jīng)驗，類似基坑工程的圍護(hù)體一般可供選擇的有SMW工法、地下連續(xù)墻以及鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕。本工程基坑挖深在14m以上，圍護(hù)側(cè)向受力大，不宜采用SMW工法樁作為圍護(hù)體；又因為本工程埋深2m?13.5m深度范圍分布有②3-1粘質(zhì)粉土及②3-2層砂質(zhì)粉土，若采用地下連續(xù)墻圍護(hù)，施工過程中易產(chǎn)生槽壁坍塌、墻身夾泥現(xiàn)象，施工質(zhì)量要求高、施工難度大，且經(jīng)濟(jì)性較差，故本工程也不宜采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體。因此，本工程采用鉆孔灌注樁形成擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并輔以三軸攪拌樁形成止水帷幕。由于本基坑工程開挖深度深，周邊環(huán)境復(fù)雜，對變形控制要求嚴(yán)格，因此須選擇一種穩(wěn)定性好、剛度大的支撐型式。鋼支撐存在支撐剛度低，整體性差的問題，因此本工程考慮采用鋼筋混凝土支撐。結(jié)合基坑形狀及周邊環(huán)境條件的考慮，采用對撐+角撐+邊桁架的支撐布置形式，在基坑土方開挖過程中，無需等到支撐系統(tǒng)全部形成就可開挖下皮土方，可實現(xiàn)支撐的分塊施工和土方的分塊開挖的流水線施工。一定程度上可縮短支撐施工的絕對工期以至于減少整體工期以及相關(guān)費(fèi)用。2.2設(shè)計方案優(yōu)化：設(shè)計階段的優(yōu)化有利于工程的實施和造價的精簡。經(jīng)多方共同協(xié)商后我方明確要求設(shè)計方優(yōu)化設(shè)計和修改圖紙：1、設(shè)計時電梯井及集水井設(shè)計資料不詳，故該部分圍護(hù)當(dāng)電梯井挖深較大時考慮采用多排攪拌樁進(jìn)行圍護(hù)，實際施工時結(jié)合電梯的選型和設(shè)計深度將方案優(yōu)化成放坡和設(shè)置配筋墊層的方法予以處理。2、土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力。故要求設(shè)計單位立柱樁應(yīng)充分利用工程樁。采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支撐構(gòu)件。因此工程中節(jié)省了①800灌注樁百余根，節(jié)省造價數(shù)百萬。三、圍護(hù)監(jiān)測情況介紹因本工程基坑開挖深度深，周邊周邊環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境保護(hù)要求較高，必須在施工過程中進(jìn)行綜合的現(xiàn)場監(jiān)測，全面了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整優(yōu)化施工參數(shù)、指導(dǎo)施工。工程實施前結(jié)合設(shè)計院設(shè)計要求，專家評審的意見及監(jiān)測單位的建議，根據(jù)本工程順作法施工的特點、周邊環(huán)境特點及設(shè)計的常規(guī)要求，按如下設(shè)置監(jiān)測點：3.1基坑周邊環(huán)境監(jiān)測主要是針對基坑周邊樁基及開挖施工影響范圍內(nèi)的建筑物、道路以及管線進(jìn)行變形監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容如下：A、地下管線變形（沉降、位移）監(jiān)測B、周邊建筑物沉降監(jiān)測3.2基坑圍護(hù)監(jiān)測A、圍護(hù)樁（鉆孔灌注樁）頂水平位移及沉降監(jiān)測B、圍護(hù)樁（鉆孔灌注樁）身水平位移監(jiān)測C、圍護(hù)樁（鉆孔灌注樁）外側(cè)的土體測斜監(jiān)測D、支撐軸力監(jiān)測E、基坑外地下潛水水位監(jiān)測F、立柱樁的隆沉監(jiān)測G、基坑外地面沉降監(jiān)測3.3按設(shè)計要求設(shè)置報警值。A、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平、垂直位移大于5mm/日或累計大于35mm；B、坑外地下水位降達(dá)500mm；C、周邊建筑物垂直位移大于2mm/日或累計大于20mm；D、周邊地下管線垂直位移大于2mm/日或累計大于10mm；四、施工控制與遇到的問題：4.1施工控制：在完成設(shè)計優(yōu)化后，匯同設(shè)計、監(jiān)理、監(jiān)測、總包、土方專業(yè)分包等多方共同達(dá)成可掌控的基坑開挖及施工方案。1、設(shè)定“主控部位”：將圍護(hù)監(jiān)測基坑降水、土方開挖、支撐施工和拆除、變形監(jiān)測等環(huán)節(jié)設(shè)定為“主控部位”，制訂專門的施工方案，經(jīng)專家組論證可行后實施。編制工藝操作規(guī)程，進(jìn)行詳細(xì)交底，密切跟蹤控制施工過程的實施情況。2、加強(qiáng)土方工程施工管理：2.1、挖土施工順序：圍護(hù)樁邊土方開挖、支護(hù)外硬地面施工、圍護(hù)樁鑿樁、明水排除-第一層土方大開挖-第一道鋼筋混凝土支撐（包括棧橋、坡道、操作平臺）施工-第二層土開挖-第二道鋼筋混凝土支撐施工-第三層土開挖-第三道鋼筋混凝土支撐施工—第四層土開挖至標(biāo)高-14.40m—標(biāo)高-14.40m處的墊層施工—超深部分土方開挖-超深部分墊層施工2.2、嚴(yán)格按“限時、分段、均勻、對稱”地進(jìn)行土方開挖和設(shè)置支撐。將采取分段開挖，分段支撐（短邊支撐），做到隨挖隨撐，支撐施工必須緊跟挖土進(jìn)度；挖下一層土?xí)r需待上道支撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后方可開挖；超深部分開挖時，需待標(biāo)高-14.40m處的墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后方可開挖。2.3、開挖前必須認(rèn)真對樁孔進(jìn)行回填處理，并鋪設(shè)鋼質(zhì)車道板（并焊接鋼筋防滑條），防止運(yùn)土車輛陷入樁孔。同時對立柱樁做標(biāo)記，以明確其位置，以免損壞鋼立柱。2.4、根據(jù)場地的寬窄情況，合理組織好車輛的行駛路線，專人負(fù)責(zé)指揮車輛的交通。3、確保降水效果達(dá)到設(shè)計要求。結(jié)合設(shè)計多方論證后，本工程選用的是深井降水的方式。3.1、合理設(shè)計疏十井和水位觀測井?dāng)?shù)量和部位。3.2、采用在基坑內(nèi)均勻布置適量疏十井、采用真空負(fù)壓復(fù)合降水、加強(qiáng)真空負(fù)壓抽水和抽水的連續(xù)性等方法克服工程基坑開挖面積大、時間長、地質(zhì)條件復(fù)雜等難點。3.3、降水運(yùn)行期間實行24小時值班制度，確保質(zhì)量記錄齊全；記錄并分析降水井出水量以提高降水效果；基坑開挖時如遇降雨要及時明排水，降水井要加快抽水頻率，加大真空度，及時將基坑內(nèi)的積水抽十；經(jīng)常檢查泵的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時調(diào)泵并修復(fù)；降水運(yùn)行階段應(yīng)保證電源供給，并考慮預(yù)案。4、考慮到工程所在位置，若采用機(jī)械與人工相結(jié)合的鑿除支撐的方式，一方面因施工中出現(xiàn)的噪音偏大，另一方面施工周期相對較長，故考慮選用爆破拆除的方式。4.1、選擇有專業(yè)資質(zhì)、經(jīng)驗豐富的分包單位進(jìn)行設(shè)計和施工，單獨(dú)編制基坑圍護(hù)支撐爆破拆除工程施工方案。4.2、爆破拆除支撐前做好設(shè)計交底及安全準(zhǔn)備工作，對爆破部位搭設(shè)的爆破防護(hù)棚做重點檢查；考慮揚(yáng)塵污染，在拆除中應(yīng)隨時在碎渣堆上澆水，嚴(yán)控?fù)P塵；爆破后及時清理鋼筋和垃圾外運(yùn)，及時開始地下室的結(jié)構(gòu)施工。5、加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與控制。6、建立應(yīng)急預(yù)案。6.1、建立兩級響應(yīng)應(yīng)急救援小組架構(gòu)，明確責(zé)任人和責(zé)任范圍，明確應(yīng)急救援程序。6.2、本基坑工程重大危險因素是土方坍塌、基坑支護(hù)的變形、沉降、圍護(hù)樁滲水引起附近建筑物傾斜及周圍管線的變形沉降等。有針對性的制定相應(yīng)的應(yīng)急方案和儲備搶險物資，防范于未來。4.2問題的解決1、結(jié)合外圍情況對支撐的位置做優(yōu)化調(diào)整。按施工組織設(shè)計，土方須從北側(cè)二個大門出土，因場地狹小車輛必須在棧橋上完成進(jìn)出流程。故此要求設(shè)計結(jié)合施工組設(shè)計做局部的方案調(diào)整，使棧橋與工地大門對齊，便于土方作業(yè)車輛的出入，加快了施工進(jìn)度。2、支撐拆除方案的選優(yōu)?！皺C(jī)械拆除”噪聲大擾民嚴(yán)重，鋼筋回收率在85%左右，回收率較低；“爆破拆除”瞬間影響較大，但施工時間短且鋼筋回收率在90%左右高于“機(jī)械拆除”的鋼筋回收率，因此工程初期選定“爆破拆除”。后發(fā)現(xiàn)實際施工時防護(hù)棚的作用有限，故在拆除首道支撐時改為“機(jī)械拆除”。兩種方案的組合節(jié)省了工期且擾民程度不大，未在居民中造成重大的負(fù)面影響保證了工期。4、工程過程中基地南側(cè)圍護(hù)墻發(fā)生了管涌。所幸值班人員發(fā)現(xiàn)及時?，F(xiàn)場先用重物壓住滲漏點，同時加快抽水頻率降低地下水位;及時在鉆孔樁背后注漿，管涌情況穩(wěn)定后用快干砼封堵涌口，使事態(tài)得到及時的控制。5、開挖過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示周邊管線、坑外地面沉降等數(shù)據(jù)超出10mm的監(jiān)測報警值。我方要求監(jiān)測單位加強(qiáng)監(jiān)測密度，測得的數(shù)據(jù)應(yīng)及時上報業(yè)主及圍護(hù)設(shè)計單位，并會同各方一起分析落實控制位移及沉降的措施，確保了整個開挖過程的安全完成。五、結(jié)語本項目是在居民區(qū)內(nèi)施工