濟(jì)南天文廣場(chǎng)工程基坑排水及支護(hù)設(shè)計(jì)

濟(jì)南天文廣場(chǎng)工程基坑排水及支護(hù)設(shè)計(jì)

1天然地基—工程概況濟(jì)南天篷廣場(chǎng)項(xiàng)目位于山東省濟(jì)南市歷下區(qū)龍?jiān)绰?0號(hào)院。該建筑地下2層,地上13層,建筑面積40000m2,建筑高度61.4m,框架——剪力墻結(jié)構(gòu),采用天然地基,筏板基礎(chǔ)。基坑開(kāi)挖尺寸為長(zhǎng)80.0m,寬53.5m,基礎(chǔ)挖深約10.5m。由于濟(jì)南地區(qū)泉眼較多,地下水極為豐富,所以基坑排水及基坑支護(hù)為本工程的施工難點(diǎn)和重點(diǎn)。2項(xiàng)目的地理?xiàng)l件(1)下伏燕期閃長(zhǎng)巖各風(fēng)化帶場(chǎng)地內(nèi)第四系地層主要為山前沖洪積成因的黃土、卵石土及黏性土,下伏燕山期閃長(zhǎng)巖各風(fēng)化帶。本工程基礎(chǔ)持力層設(shè)計(jì)在第⑤層黏土、卵石(Q3al+pl)層上。在鉆探深度范圍內(nèi)與支護(hù)有關(guān)的地層分為5層,大部為高滲透土層。(2)細(xì)水類型本工程地下水為第四系孔隙潛水類型與閃長(zhǎng)巖風(fēng)化裂隙水類型,二者水力聯(lián)系較強(qiáng)。靜止水位埋深3.50m~3.77m。地下水位南高北低,有自南向北逕流趨勢(shì)。地下水主要由大氣降水與地下滲流補(bǔ)給。(3)基坑基礎(chǔ)埋深工程周圍除北部以及西部外,其它地段均有建筑物。其中,東側(cè)北部1幢17層的高層建筑地下車庫(kù)的外邊線距本工程基坑邊線的距離為15.23m,該工程基礎(chǔ)埋深6.40m;南部的多層建筑群,最近的距本工程基坑邊線的為5.80m,其建筑物基礎(chǔ)埋深-4.0m;南側(cè)2幢6層建筑,距本工程基坑邊線的最近距離為18.40m,其基礎(chǔ)埋深為3.5m;北側(cè)距濼源大街人行道8.2m,路旁分布有各種管線,最近管線距基坑9.30m,管線埋深越-4.0m左右。綜合以上工程環(huán)境,基坑工程安全等級(jí)按一級(jí)考慮。3選擇布局，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用3.1排水平面配置降排水平面布置詳見(jiàn)圖1。3.2支出計(jì)劃本工程根據(jù)場(chǎng)地周圍條件和建筑物結(jié)構(gòu)的要求,為保證基坑開(kāi)挖及建筑物地下結(jié)構(gòu)施工期間的安全,基坑邊坡擬采用土釘墻及復(fù)合土釘墻支護(hù)體系。3.2.1噴射混凝土及土釘墻面層鋼筋網(wǎng)布置(1)側(cè)壁采用放坡系數(shù)1∶0.3。(2)噴射混凝土①噴射混凝土厚度為80mm;②噴錨面層噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20;③土釘墻面層鋼筋網(wǎng)按φ6.5mm@250mm×250mm布置;④鋼筋網(wǎng)鋼筋為HPB235級(jí)。3.2.2注漿、土釘設(shè)計(jì)(1)土釘拉桿鋼筋為HRB335級(jí)。錨桿為φs1860級(jí);(2)注漿采用M10水泥漿,水灰比為0.45;(3)土釘設(shè)計(jì)抗拉力:長(zhǎng)度8.8m的土釘為95kN,長(zhǎng)度5.8m的土釘為66kN;(4)錨桿設(shè)計(jì)抗拉力:110.7kN。3.2.3平第一泄漏水孔本工程在邊坡上按水平及縱向間距3.0m(水平第一排泄水孔從靜止水位下1m開(kāi)始設(shè)置),孔深350mm,外露100mm,插φ75mmPVC管,外包兩層細(xì)眼濾網(wǎng)設(shè)置泄水孔。3.2.4防護(hù)結(jié)構(gòu)詳情見(jiàn)圖2。3.3孔口注漿與速凝砂漿注漿相結(jié)合因本工程場(chǎng)地狹小,帷幕的位置離開(kāi)挖邊線較近,所以在錨桿施工時(shí)大多數(shù)錨桿要穿過(guò)止水帷幕,容易造成帷幕外地下水回流至基坑和錨桿無(wú)法固定、注漿,從而存在較大質(zhì)量、安全隱患。針對(duì)此種情況,現(xiàn)場(chǎng)采用在水流不大時(shí),先注入孔內(nèi)一定量的速凝砂漿,再植入錨桿,然后分3次注漿,每次間隔時(shí)間不超過(guò)0.5h,漿料內(nèi)摻加速凝劑的施工方法。如果遇到水流較大的錨孔時(shí)要停止鉆眼,先插入準(zhǔn)備好的φ50mm多孔疏水管(多孔疏水管的多空端長(zhǎng)度不超過(guò)1m),并且纏繞紗布濾水,同時(shí)在疏水管的周邊注入速凝劑漿料,以達(dá)到隔水目的,然后在此孔周邊60cm范圍內(nèi)增加2根同樣的錨桿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。4減少和排水4.1降水井、疏干井本工程采用大口徑管井和坑底集水坑相結(jié)合的降水方式進(jìn)行施工,即沿基坑西北側(cè)開(kāi)挖線外0.5m、東南側(cè)基坑底邊線外1.2m設(shè)置降水井22眼,井間距約13.0m,井深設(shè)計(jì)為13.50m;中間設(shè)疏干井3眼,井間距約14.6m,井深設(shè)計(jì)為14.0m。降水井規(guī)格:孔徑700mm,井管φ500mm,井管采用混凝土無(wú)砂濾水管,管壁外側(cè)回填濾料。4.2管井周邊基底設(shè)置基坑上口周邊砌筑止水臺(tái)、排水溝,將地表水截止引導(dǎo)至回灌井。管井周邊基底設(shè)置縱橫向盲溝,盲溝截面350mm×350mm,內(nèi)填石子。各盲溝與基坑內(nèi)部的疏干井和基坑周邊設(shè)置的集水坑連接,設(shè)置水泵明排,配合降水井和疏干井進(jìn)行降水。4.3高壓旋噴樁止水時(shí)間因本場(chǎng)西北側(cè)緊鄰趵突泉1km、東北側(cè)緊鄰黑虎泉1.5km,泉眼多、地下水極為豐富。單純采用降水形式將引起地質(zhì)沉降等不良影響,所以本工程在基坑四周設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕。止水帷幕樁長(zhǎng)12.5m,引導(dǎo)孔間距為1.0m,止水帷幕頂標(biāo)高為自然地坪-2.0m,下標(biāo)高為-14.50m。4.4眼回灌井為確保周邊建筑物的安全,防止基坑降水所產(chǎn)生的地質(zhì)變化產(chǎn)生的危害,本工程在基坑止水帷幕外側(cè)設(shè)置了16眼回灌井,井深8.0m,規(guī)格與降水井相同。進(jìn)行降水的同時(shí),還應(yīng)在降水集水管(φ150mm)上設(shè)置泄流口,使泄流的水回灌至回灌井內(nèi),回灌流量應(yīng)根據(jù)回灌井的水位調(diào)節(jié),以保持回灌井內(nèi)的水位與土石方開(kāi)挖前未排水的水位基本一致,并保證邊坡土體內(nèi)的含水率不發(fā)生變化,保證邊坡的穩(wěn)定。4.5應(yīng)急措施4.5.1水坑深埋塑料管先在每個(gè)滲水的集水坑內(nèi)在墊層標(biāo)高以下的中間位置設(shè)置400mm×400mm×300mm的降水集水坑,坑四周挖100mm×100mm的濾水層,填充石子且預(yù)埋φ40mm的塑料管(塑料管端部外包鋼絲網(wǎng)或密目網(wǎng))。邊坡及底板墊層下應(yīng)挖1條60mm×60mm的引水溝,集水坑內(nèi)的塑料管通過(guò)該溝引至基礎(chǔ)底板外側(cè),塑料管外伸長(zhǎng)度為1m,然后采用自吸式水泵抽水外排,以達(dá)到降水的目的(圖3)。4.5.2管道注漿加固對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中遇到的泉眼,先將其挖成一個(gè)集水坑,設(shè)置水泵明排,待基礎(chǔ)基底標(biāo)高開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,將泉眼挖至基底標(biāo)高以下。泉眼中心垂直埋設(shè)一φ350mm(厚度為不小于10mm)的鋼管,鋼管外側(cè)焊接止水鋼板(止水鋼板厚度為10mm,沿徑向外出80mm呈圓弧形),插入集水坑內(nèi)深400mm處。鋼管內(nèi)放置φ50mm的潛水泵進(jìn)行排水,周邊回填石子與墊層交接處滿鋪2層塑料薄膜或油氈紙進(jìn)行隔離,墊層上底板防水層做至鋼管外側(cè)止水鋼板處。待底板施工完成后,將泉眼處的鋼管按如下方法封堵:(1)降水運(yùn)行結(jié)束封閉前,先預(yù)攪拌1.00m3左右的水泥漿,水灰比0.4~0.5。(2)將鋼管內(nèi)水泵提出,設(shè)置3~4臺(tái)自吸式水泵抽水,鋼管內(nèi)填入瓜子片,瓜子片的回填高度在底板頂標(biāo)高以下200mm左右。(3)鋼管內(nèi)下入注漿管,注漿管的底端下入深度距坑底200mm左右,并設(shè)置壓板確保注漿密實(shí)。(4)注漿完畢,將自吸式水泵的吸管抽出,水泥漿達(dá)到初凝的時(shí)間后,抽出井管內(nèi)壓板以上的殘留水,并進(jìn)行2h~4h觀測(cè)注漿的效果。(5)最后向鋼管內(nèi)灌入干硬性混凝土,混凝土的灌入高度與管口平齊。采用厚10mm的鋼板(φ為500mm)與鋼管頂部止水法蘭采用螺栓擰緊(中間放置止水橡膠片)并焊接牢固,上部澆筑厚100mm的混凝土封閉(圖4)。5降水、管井、盲溝、自吸泵降水本工程自2010年6月11開(kāi)始施工,8月17日