浙江某高層復雜環(huán)境深基坑的質量控制

復雜環(huán)境深基坑的質量控制摘要浙江理工大學**校區(qū)學生公寓加建2＃樓基坑控制技術應用實例，介紹了復雜環(huán)境深基坑控制技術的應用及基坑測試布置及測試方法，并提供了該工程較完整的設計、施工、監(jiān)測資料。該實例可以作為復雜環(huán)境深基坑控制技術工程的參考依據(jù)。關鍵詞深基坑控制技術測試布置測試方法1工程概況、工程地質條件及周邊環(huán)境浙江理工大學**校區(qū)學生公寓加建2＃樓為十六層高層建筑，建筑總高度55m。上部主體結構采用框架剪力墻結構，基礎部分為樁基承臺基礎，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相當于黃海高程6.400m，自然地面平均標高為6.600,即相對標高+0.200,基坑開挖面計算標高分別為-5.950、-6.650、-8.000(電梯井)，則計算開挖深度分別為6.15m、6.85m、8.20m(電梯井)，屬二級基坑工程。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。東西兩側分別為已建成使用的7層框架結構學生宿舍樓，學生宿舍樓采用預應力管樁基礎，樁底深度約為-13.50。加建2#樓承臺埋深低于東西兩側已建宿舍樓承臺埋深約為4m。東西兩側山墻距學生宿舍樓山墻外到外約1m?；铀婕暗墓こ痰刭|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。全場分布。層厚1.50～2.50m，層頂標高6.50～6.64m。2–1砂質粉土：灰黃色，稍濕，稍–中密。含云母片，局部夾粉砂，搖震反應快，干強度低，韌性差。全場分布。層厚4.20～5.00m，層頂標高4.14～5.13。2–2砂質粉土：灰色，很濕，稍－中密。含云母片，局部夾粘質粉土和粉砂，搖震反應快，干強度低，韌性差。全場分布，層厚5.20～7.60m，層頂標高-0.16～0.73。2–3粉砂：灰色，很濕，中密－密實。含少量云母碎片和貝殼碎片，局部夾砂質粉土薄層，切面粗糙，搖震反應快，干強度低，韌性差。全場分布。厚度2.90～6.50m，層頂標高-6.87～-5.25?；铀婕暗乃牡刭|條件：場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，動態(tài)變化較大?？碧狡陂g測得地下水位1.00～1.30m，地下水位年變化幅度約0.5～1.0m?；铀婕暗母魍翆又饕锢砹W參數(shù)：各土層的物理力學性質參數(shù)表層號巖土名稱天然重度KN/m3粘聚力KPa（固快）內摩擦角度（固快）含水量%孔隙比滲透系數(shù)cm/sKhKV1雜填土（18）（10）（15）2-1砂質粉土18.51127.527.70.836.8E-056.0E-052-2砂質粉土18.7927.227.30.7997.0E-057.4E-052-3粉砂18.81029.225.80.76綜上所述，基坑工程的特點是：（1）基坑開挖深度范圍土層主要為雜填土和砂質粉土，砂質粉土土層滲透性大，由于距離河道較近，地下水補給量較大。（2）基坑主要開挖深度6.15、6.85m，相對較淺，但電梯井位置開挖深度為8.2m，開挖深度較大。（3）東西兩側距多層學生宿舍樓太近，彼此之間的樁基、承臺高差較大。處理不當可能危及兩側學生宿舍樓的安全使用。2基坑施工技術措施（1）基坑圍護措施?；幽稀⒈眱蓚戎卸尾捎猛玲攭o措施，土釘選用φ48×3.0鋼管,L6000或L8000,沿鋼管長度方向＠600旋轉90°設一對φ8圓孔,圓孔從鋼管端頭1.0m開始設置,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。土釘墻圍護不僅施工相對簡單且較經(jīng)濟?；訓|、西兩側呈“[”字形布置采用φ600鋼筋砼鉆孔灌注樁加支撐圍護措施，樁身混凝土等級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)澆鋼筋混凝土結構，砼強度等級均為C30。較好的控制了土體位移，對東、西兩側學生宿舍樓影響甚小，保證了兩側學生宿舍樓的絕對安全。（2）基坑降水措施?；咏邓潜净邮┕こ晒εc否的關鍵，根據(jù)基坑場地地下水含量大，水位高，補給豐富，滲透性好，降水面積大，坑中局部降水較深、等工程、水文地質條件，基坑降水采用輕型井點結合自滲管井降水措施，基坑四周設置兩級輕型井點以截除坑外上部地下水的補給，考慮到電梯井基坑較深，在坑中坑四周設置第三級輕型井點。而自滲管井則靈活布置在各承臺之間，根據(jù)本地區(qū)工程經(jīng)驗，間距控制在12m左右。按照設計要求，輕型井點采用φ48L6000濾管L1200鋼管＠1000沉設，在-0.8處設置第一級輕型井點、-3.80處設置第二級輕型井點、在電梯井坑中坑位置-5.65處設置第三級輕型井點。自滲管井采用φ400塑料管，沿管長方向設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，孔底標高分別為-11.50、13.50，管井內潛水泵抽水。（3）基坑現(xiàn)場監(jiān)測。由于地下土體性質、荷載條件、施工環(huán)境的復雜性，單單根據(jù)地質勘察資料和室內土工試驗參數(shù)來確定設計和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對于復雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目，對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設施變化的監(jiān)測是工程建設必不可少的重要環(huán)節(jié)。本基坑的監(jiān)測內容主要包括：土體深層側向位移、基坑周邊建筑物的沉降和位移、地下水位、支撐軸力等?；訙y試布置及測試方法（一）、深層土體位移測試1．測試原理深層土體位移測試原理是基于測斜管底處土體位移為零，然后測出一分段（測頭的測試長度）內的斜度，則可換算成兩端點的相對位移值，于是在點處的絕對位移為：。2．測斜儀的組成①測斜儀:其內部裝有加速度計，密封能承受100米水深壓力，上下配置兩組導輪，便于沿測斜管的導槽升降和定位。②電纜是一種附有標尺的特別電纜，連接測斜器與顯示器，向測斜器供電，給顯示器傳遞信號，并兼繩索牽引測斜器升降。③測斜導管是采用聚乙烯鑄模成型的塑料管，管徑71mm，壁厚6mm，管長2m，內壁開有四條對稱導槽，作為測斜管滑動軌道，槽寬5mm，槽深3mm,導槽要求垂直并光滑。3．測斜管的布置測斜管平面布置簡圖如圖1所示，測斜管深度取15m，共布置4個測斜孔。4．測斜管的埋設①依照埋設的位置，選用108提土器開孔，成孔偏斜度不允許大于1°，鉆孔應鉆至下臥硬土層或基巖內50～100cm,若軟土層深厚難以進入硬土層時，鉆孔至足夠深度，不產生水平位移，視管底端的水平位移為零，作為固定端，否則導管頂端應佼正。②第一根導管管底用塑料板封死，用芯模將兩管槽口對準，涂抹粘合劑，固定接頭導管，減小槽口縱向扭曲。③將接裝好的測斜管平直地移向孔口，底端朝向孔口，用人力或機械拉住兩根護繩索，對正施測的方向、均勻彎曲測斜管、繩索隨斜管同步放到孔底。埋設孔較深，地面接成全管向鉆孔內放置有困難時，可分段在地面接成，整體在孔口埋設時連接。④導管埋至預定深度后，校正導向槽的方向后，在測斜管與鉆孔壁之間用粗砂或瓜子片填實至孔口。導管埋設完成后停留一段時間，使鉆孔中填土密實緊貼導管，進行零點讀數(shù)測試，并測量管口高程。測斜管的管口用封蓋蓋好并做好保護箱，避免測斜管被損壞。5．土體位移測試方法①連接與檢查將電纜一端插入測斜器內，擰緊螺帽以防漏水，電纜另一端則插入顯示器內并擰緊螺帽、開電源，將功能開關置于電池位置，檢查電池電壓是否正常，正常后再將功能開關置于工作位置，將測斜管豎起并向正反兩個方向傾斜，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測讀測斜儀導輪對準測斜管導槽，并輕輕地滑入管底，停止片刻使其穩(wěn)定，然后平穩(wěn)地提升測斜儀至開始測讀深度，記錄顯示器讀數(shù)，這樣每隔0.5m測讀一次并記錄，直至管口。再將測斜儀旋轉180，放入導槽內，再按上述方法進行測試。每個測斜管的初始測值應測4測回，每周期觀測測2測回。觀測成果均取中數(shù)值。6．測試頻率在深基坑開挖時，正常情況平均每二天監(jiān)測一次，如出現(xiàn)水平位移速率偏大，每天監(jiān)測一次。如出現(xiàn)險情，則跟蹤監(jiān)測。(二)、支撐內力測試1．測試原理鋼筋應力儀通過導線可以測出鋼筋的應力，從而可計算鋼筋的應變，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算出混凝土的內力，這樣就可算出鋼筋混凝土支撐的內力。軸力計通過導線可以直接測出鋼支撐的軸向應力。2．測點的布置內力測試由埋設在混凝土支撐中的鋼筋應力計和埋設在鋼支撐中的軸力計進行。鋼筋應力計和軸力計的布設均選擇在維護結構最不利受力位置，其依據(jù)為設計單位提供的結構位移和軸力分布圖，一共埋設2個測點。鋼筋應力計和軸力計的布置圖如圖1所示。3．鋼筋應力計的安裝根據(jù)測點應力計算值，選擇鋼筋應力計的量程，在安裝前對鋼筋應力計進行拉、壓兩種受力狀態(tài)的標定。將鋼筋應力計焊接在被測主筋上，安裝時應注意盡可能使鋼筋應力計處于不受力的狀態(tài)，特別不應使鋼筋應力計處于受彎狀態(tài)。將應力計上的導線逐段捆扎在鄰近的鋼筋上，引到地面的測試匣中。支護結構澆注混凝土后，檢查鋼筋應力計電路電阻值和絕緣情況，做好引出線和測試匣的保護措施。4．鋼筋應力計和軸力計的測量鋼筋應力計和軸力計采用非電量電測技術，其輸出是振弦的自振頻率信號，由頻率計讀出讀數(shù)?；用块_挖其深度的1/5-1/4應測讀2-3次，基坑開挖至設計深度時，每周測讀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。：鋼筋應力計：：測斜管：：水位管：：鋼筋應力計：：測斜管：：水位管：圖1監(jiān)測平面布置簡圖(三)、地下水位的測試1．測試原理地下水位測試采用水位計量測，將水位計放入水位管，當水位計的金屬探頭接觸水面時，水位計發(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。進行地下水位下降觀測目的在于檢測基坑止水帷幕的實際效果，避免基坑施工對周圍房屋及地下管線產生過大沉降。2．測點布置 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個測點。水位管埋設完畢后，待鉆孔淤實，測讀地下水位高程。3．監(jiān)測頻率：在深基坑開挖時，正常情況每二天監(jiān)測一次；如出現(xiàn)險情，則跟蹤監(jiān)測。4．警戒值：基坑開挖引起的基坑外水位下降總量