2018试论某泵站工程基坑支护施工技术
摘要:本文中笔者结合某工程实例，分析了该工程的地质情况，并对该工程中基坑支护方案的选择、方案设计及支护方案的具体实施进行了详细阐述。http://
关键词:基坑支护；方案设计；施工技术
1、工程概况
某市污水处理厂提升泵站基坑,拟建的该污水处理厂包括提升泵站、A2O池、二沉池、污泥脱水间、配电间、综合楼等。其中提升泵站为一地下结构,根据实测现地面高程为35.900m,地下水位线高程为33.900m,提升泵站基坑深度为最深处为10.4m。基坑平面如图1所示:
2、场地工程地质情况
2．1地层岩性
根据地质勘察资料,在A-B-C-D段主要分布的土层如下:
1)杂填土。灰褐―灰黄色,含大量的砂卵石、钢渣、少量生活垃圾。松散,稍湿―湿。层厚0.5m~5.90m,CD段厚大约3.10m。
2)粉质粘土。褐黄色,含小团状高岭土,少量铁锰氧化物,干强度较好,无摇震反应,稍具光泽反应,土体裂隙发育,含裂隙水。可塑,中密,湿。层厚0.50m~3.40m,CD段厚大约0.60m。
3)粉质粘土。褐黄色,含小团状高岭土,少量铁锰氧化物,干强度较好,无摇震反应,具光泽反应,土体裂隙发育,局部含裂隙水。可―硬塑,中密,稍湿―湿。层厚1.40m~6.40m,CD段厚大约1.90m。
4)粉质粘土。黄褐―灰褐色,含小团状高岭土,下部见少量云母碎屑,干强度较好,无摇震反应,稍具光泽反应。可塑,中密,稍湿―湿。层厚0.50m~8.20m,CD段厚大约6.0m。
5)强风化粉砂质泥岩。紫红色,褐红色,粉砂泥质结构,层状构造,以泥质成份为主,石英粉砂为次,见少量灰绿、灰白色高岭土和绿泥石斑块,裂隙发育,裂隙多见褐色铁锰氧化膜浸染物,岩石吸水易软化,干燥易碎裂,风化严重。坚硬,密实,稍湿。层厚0.20m~4.20m,CD段厚大约3.0m。
6)中等风化粉砂质泥岩。紫红色,粉砂泥质结构,层状构造,见有白色钙质斑点及绿泥石、石膏等矿物,裂隙发育,岩芯―般呈短―长柱状,偶见有薄层状石膏。致密,坚硬。控制层厚3.80m~8.30m。
表1土层参数表
2.2水文地质条件
拟建场地范围内地下水类型有上层滞水和潜水。上层滞水主要赋存于杂填土、耕土中,受大气降水及地表水的补给,水量较大,季节性变化明显;潜水主要赋存于粉质粘土、粉质粘土,受同层地下水和湘江河流水补给,水量较大。勘察测得初见水位0.00m~11.20m,相应标高25.40m~35.20m,测得混合静止水0.00m~6.70m,相应标高29.20m~36.30m。根据本次勘察结果,地下水较大,须采取有效降水措施或进行基坑隔水帷幕施工,确保施工顺利和基坑安全,在抽排地下水时,还须考虑对周边环境及已有建(构)筑物的影响。
3、基坑支护方案选择
基坑支护的方案较多,如放坡、护壁桩、锚杆、喷锚等等。各种方案都有其优点和局限性,因此,选择合理的方案是保证基坑支护工程质量的关键。本次设计在深入掌握和研究已有工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上,参照成功的设计及施工经验,进行多种方案的分析、论证与优化,并着重考虑了以下因素:
A-B和C-D侧临近生化池,其中CD段距离生化池基础仅6m多,A-B段距离生化池基础14m左右,生化池基础型式为长螺旋桩,进行基坑支护时,不能对其造成破坏影响。
其它方向具有足够的放坡空间。
综上所述,由于地下水较大,因此采用水泥土搅拌桩形成止水帷幕,基坑支护CD段采用人工挖孔桩作为支护结构,其它段均采用1：1(高宽比)放坡开挖。
4、方案设计
4.1设计原则
1)设计方案是根据建筑基坑总平面图范围,场地岩土工程条件,场地周边环境条件及基坑开挖深度等要求确定。
2)提升泵站的底部为三个部分,其高程分别为27.8m,25.5m和26.2m,相应的标高为-8.100m、-10.400m和-9.700m,现场地地面高程为35.9m,相应标高为-5.8m。基坑支护深度为8.10m~10.40m。
3)基坑侧壁安全等级为二级,重要性系数γ0取值1.00。
4)基坑使用年限为基坑支护竣工后一年。
5)设计所需参数是根据勘察报告并结合工程经验确定,相关指标值见表2。
表2设计指标值
4.2基坑支护设计
1)整个场地先整体开挖2m,范围:以水泥土搅拌桩中心线外延3.25m为界。
2)基坑止水。~1整个场地采用水泥土搅拌桩止水,搅拌桩桩径为500mm,搅拌桩搭接200mm,桩长现场定,要求伸入至强风化粉砂质泥岩。当水泥土搅拌桩遇到圆砾层止水效果差时宜辅以高压喷射注浆;~2水泥土搅拌桩采用普通硅酸盐水泥作固化剂,水泥掺量为12%,水灰比0.45;外加剂木质素磺酸钙,掺量为水泥掺量的0.2%。
3)基坑CD段。~1采用人工挖孔桩作为支护结构,顶部设置冠梁。人工挖孔桩桩身混凝土强度为C25,桩径为1000mm,桩长为13.4m(包括冠梁高度),其中锚固长度为5.0m,桩间距为1.4m;冠梁混凝土强度为C25,高度为500mm,宽度为1000mm;~2在冠梁内埋设预埋件(详见预埋件大样),在生化池底板上埋设同样的预埋件,冠梁预埋件和生化池底板预埋件之间用3×7Φs15.2锚索连接,fptk=1860N/mm2,锚索预加力为200kN;~3水泥土搅拌桩与人工挖孔桩的净距为100mm。必要时可以可适当调整,但人工挖孔桩应在同一直线上,且不宜侵入基坑建筑界限并预留必要的支护空间。
4)基坑DE段。DE段按1：1放坡(高宽比,整个设计同),中部设出土通道,宽度为5000mm。按1：1放坡。设2个台阶,每个台阶宽3500mm,每个台阶高3000mm。
5)其它段。基坑的其它段按1.1放坡。
6)人工挖孔灌注桩设计要求。~1人工挖孔灌注桩施工应根据桩孔穿过地层和孔壁稳定情况作好护壁工作,确保施工安全,孔壁采用钢筋砼护壁;~2桩径偏差:±5mm,垂直度:0.5%,主筋间距:±10mm。
7)排水系统。~1在基坑底修筑排水沟,尺寸300×300,按3%坡度流向集水井中,排水沟M10水泥砂浆抹面,厚度≥10mm;~2根据基坑内实际情况,布置一定数量的集水井,尺寸800×800×800mm,M10水泥砂浆抹面。
5、支护方案的具体实施
编写专项施工组织设计,报监理批准后实施。施工期间内,建立监测点和观测点系统,按要求进行变形观测,观测细则按有关规程规范进行,雨天加密观测。基坑顶部的侧向位移与开挖深度之比如超过2‰~5‰数值时,应及时采取加固措施。实际施工中,由于各种保证措施到位,变形值一直位于控制值之内。
实际施工过程为~1EF、FG、GH、AH段采用放坡开挖,按1:1放坡,DE中部为出土位置,按12放坡,宽度为5000mm,2级开挖,设4m宽的平台,用水泥搅拌桩止水;~2AB、BC和CD段采取顶部放坡2m,台阶宽度为3m,坡度系数为1.0,下部采用水泥搅拌桩止水,人工挖孔桩支护,其中水泥土搅拌桩桩长为9.6m,采用单头搅拌机进行施工,搅拌的桩体直径为500mm,搅拌桩之间的搭接距离为200mm,人工挖孔桩的直径为1000mm,桩长为12.2m,其中锚固长度为4.0m,桩间距为1.4m,顶部设置冠梁,冠梁高度500mm,宽度为1000mm,人工挖孔桩配20Φ18纵筋。水泥土搅拌桩与人工挖孔桩的净距为1000mm。人工挖孔桩总数为29根,长度约12.2m/根,水泥土搅拌桩的总数508根,长度约9.6m/根。
6、结束语
深基坑开挖整体效果很好,无明显渗漏,边坡和竖直面支护也一直稳定,说明采用水泥搅拌桩止水帷幕结合挖孔桩竖向支护的设计是合理的,施工是成功的,该技术对于特定地质条件下基坑边坡工程的综合处理,提供了有效的借鉴意义。
参考文献:
梁玉影.肇东市华润集团污水处理厂提升泵站的沉井法施工.黑龙江水利科技,2009,(04)
赵兴满,孔昊泉.浅谈永安桥泵站工程深基坑支护施工方法.治淮,2010,(02).
梁晓玲,王坤.张贵庄雨、污水处理泵站深基坑支护技术初探中国新技术新产品,2010,(11).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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