某生產(chǎn)綜合體深基坑開挖基礎(chǔ)條件及土層分布

某生產(chǎn)綜合體深基坑開挖基礎(chǔ)條件及土層分布

1土層及粘度土綜合生產(chǎn)綜合體位于20層，地下2層?；组_挖深度為9.5m，基底西側(cè)為3.0m，距基底西南角8m，距基底東側(cè)4m，為四層酒店。參考圖。擬建場地基本平坦,地貌單元屬御河Ⅱ級階地。地基土除表層為新近堆積的雜填土外,其下屬第四系沖洪積形成的砂土和粘性土。各土層分布情況如下:①雜填土層,層底埋深1.8~2.5m,褐色,含灰渣、煤屑和少量的磚石塊,結(jié)構(gòu)松散。②粉土層,層厚1.8m,褐黃色,稍濕,呈可塑狀態(tài),具有中等壓縮性。③粗砂層,局部為中砂和礫砂,層底埋深4.5~5.4m,稍濕,標(biāo)貫擊數(shù)18~25擊,呈中密狀態(tài)。④礫砂層,層底埋深9.5~11.0m,在深度7.8~9.2m之間夾有1.0m左右的漂石。褐黃色,稍濕,顆粒成分主要是砂巖礫屑,磨圓度較好,分選性較差,標(biāo)貫擊數(shù)大于30擊,呈密實(shí)狀態(tài)。⑤粉質(zhì)粘土層,層底埋深14.0~14.6m,褐黃色,很濕-飽和,含氧化鐵、少量的鈣質(zhì)菌絲,呈可塑狀態(tài),屬中等壓縮性。⑥粗礫砂,層底埋深15.1~15.5m,褐黃色,濕,呈中密狀態(tài)。在勘察過程中,深度30m以內(nèi)未見到穩(wěn)定連續(xù)的地下水。2土釘抗滑力的確定該基坑在開挖深度范圍內(nèi),以砂土為主,地下水位較深,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較,在確保安全的前提下,采用土釘墻進(jìn)行基坑支護(hù)較為經(jīng)濟(jì)合理。設(shè)計計算中,假定土釘墻潛在滑裂面為圓弧滑裂面,計算滑動土體的滑動力矩和抗滑力矩,確定需土釘提供的平衡力矩。在滿足極限平衡要求的前提下,考慮下列的約束條件進(jìn)行土釘布置:(1)墻體高度上半部的土釘長度應(yīng)一致;(2)墻體高度下半部的土釘應(yīng)適當(dāng)縮減長度。砂土層取φ=30°,土釘錨固體粘結(jié)強(qiáng)度為100kPa,基抗支護(hù)方案見圖2。根據(jù)施工期間不同開挖深度進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗算,不同工況下的安全系數(shù)見表1。施工期間,對于不同開挖深度的最危險工況,其安全系數(shù)均大于1.0,開挖到設(shè)計深度后,其整體安全系數(shù)大于1.3。土釘為鉆孔注漿型,孔徑100mm,傾角15°,鋼筋?25,第2排土釘施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力,以限制基坑頂部位移。續(xù)表3土釘開挖施工根據(jù)土釘支護(hù)設(shè)計方案,為最大限度地利用土體自身強(qiáng)度,要求盡可能少的擾動土體,采用邊開挖邊支護(hù)、跟進(jìn)作業(yè),開挖深度滿足土釘布置的要求,不得超挖,嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝及施工流程。正常的施工流程為:開挖→成孔→插入土釘桿→注漿→編網(wǎng)→噴射砼→養(yǎng)護(hù)→下一步的開挖。針對實(shí)際工程中出現(xiàn)的具體問題,采取了一些相應(yīng)措施予以解決。3.1鋼管土釘?shù)闹谱鞲鶕?jù)建設(shè)單位提供的巖土工程勘察報告,粗砂層埋深4.5~5.4m,其下為礫砂層,在7.8~9.2m深度范圍可見1.0m左右的漂石。施工前認(rèn)為前5排土釘施工應(yīng)較為順利,不會遇到大的卵石,可利用洛陽鏟成孔,但是在施工過程中,設(shè)置第2排土釘時,在一些地方就遇到粒徑100~200mm的卵石,從第3排開始此類情況就愈加嚴(yán)重,僅僅利用洛陽鏟很難達(dá)到設(shè)計孔深。因此決定若成孔過程中未遇到大的卵石,則利用洛陽鏟成孔,按正常工藝流程進(jìn)行施工;若在成孔過程中遇到卵石,且難以繼續(xù)成孔時,則采用人工掏孔結(jié)合氣壓頂管機(jī)并壓漿的方式來進(jìn)行處理,即先由人工掏出深約1m,直徑為400~500mm的孔洞,然后用自制的鋼耙,將附著于孔壁的石塊掏出,若遇較大石塊則放入長鋼釬,將石塊擊碎,再用鏟子將碎塊掏出,如此反復(fù)進(jìn)行,并在已成孔的基礎(chǔ)上,放入加工好的鋼管土釘,用氣壓頂管機(jī)將其頂至設(shè)計深度。為保證基坑安全,降低施工過程中的危險性,對施工提出以下幾點(diǎn)注意事項:(1)由于掏出的孔徑較大,采用跳打成孔;(2)用滑錘、鋼釬敲擊石塊時由于振動較大,對邊坡不利,使用中應(yīng)慎重;(3)由于成孔難度較大,速度較慢,因此采取措施縮短注漿時間,并添加早強(qiáng)劑,以提高錨固體的早期強(qiáng)度。由于砂土粘聚力低,自穩(wěn)能力差,在基坑開挖時邊壁易出現(xiàn)坍塌、剝落等問題,為防止此類情況的發(fā)生,按照下列兩種措施之一加以防范:(1)在剛開挖的基坑邊壁上噴射20~30mm的砼面層,然后再成孔;(2)用預(yù)先編好的鋼筋網(wǎng)覆蓋,并立即噴射砼,待砂層初步穩(wěn)定后再按預(yù)定的工序進(jìn)行施工。在實(shí)際工程中利用?48mm的鋼管取代釘筋。鋼管土釘在端部2.0m左右不設(shè)出漿孔,在鋼管上每隔500~800mm,設(shè)置直徑為5~10mm的出漿孔,所有出漿孔面積的總和不超過鋼管內(nèi)徑面積的30%,出漿孔加焊倒刺以形成單向閥。土釘端部做成錐體,在鋼管外套焊一個外徑為80mm、壁厚為5mm的錐體,以便于鋼管土釘?shù)倪M(jìn)入。鋼管土釘不能按設(shè)計長度制作時,拼焊3根長150mm的?8mm加強(qiáng)筋。鋼管土釘可用滑錘打入,也可用專用頂管機(jī)頂入。3.2土釘終止注漿試驗注漿質(zhì)量是保證土釘拉拔力的關(guān)鍵,工程中采用低壓慢注、間歇注漿、逐漸加壓的注漿方式。對影響注漿質(zhì)量的關(guān)鍵因素注漿壓力和注漿量,可結(jié)合周圍環(huán)境及每層土釘?shù)牟煌贾们闆r,通過現(xiàn)場試驗確定,在大面積施工某一層土釘前,在有代表性的土層中,連續(xù)選取5~10根土釘進(jìn)行注漿壓力、注漿量試驗,終止注漿標(biāo)準(zhǔn)為:(1)地面有冒漿現(xiàn)象;(2)地面產(chǎn)生細(xì)小裂縫;(3)相鄰孔位有竄漿現(xiàn)象;(4)噴射砼面層有凸起現(xiàn)象;(5)同一層土釘,某孔注漿量大大超過其它孔位,同時壓力并不明顯增大。只要符合這5條中的任一條,既可終止注漿。對試驗土釘?shù)淖{壓力和注漿量進(jìn)行統(tǒng)計平均,得出本層土釘施工所需的注漿壓力及注漿量,并用這兩個數(shù)值去指導(dǎo)同一層剩余土釘?shù)氖┕ぁ?.3基坑內(nèi)防空洞在巖土工程勘察報告中,未提到場地中有防空洞,但是在基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn),在基坑場地中有較大規(guī)模的防空洞,在平面上呈L型分布,與基坑的東側(cè)、北側(cè)邊壁相交,東側(cè)邊壁防空洞洞口高約2.0m,寬約1.0m,北側(cè)邊壁防空洞洞口高約3.0m,寬約3.5m,在工程中采用以下的方法進(jìn)行處理:對于暴露于基坑坡面的洞口,沿洞口方向每隔2~3m砌磚墻封堵,以保證防空洞自身不發(fā)生坍塌;在防空洞基礎(chǔ)下,加大土釘密度和長度以維護(hù)防空洞的穩(wěn)定;在表面掛鋼筋網(wǎng),與坡面其它位置的鋼筋網(wǎng)相連,然后噴射砼。3.4基層組織結(jié)構(gòu)開放系統(tǒng)實(shí)際工作中,總承包單位吾日該基坑分部開挖進(jìn)行支護(hù),先對東側(cè)基坑進(jìn)行支護(hù),經(jīng)土釘支護(hù)后,基坑頂部位移極小,在測量誤差范圍內(nèi),因此在總承包單位中即滋生出一種盲目樂觀的情緒,認(rèn)為基坑開挖并非象施工前想象的那么嚴(yán)重,在西側(cè)基坑開挖過程中,總承包單位不顧土釘支護(hù)施工單位的強(qiáng)烈反對,為降低挖土成本,嚴(yán)重違反施工工藝流程,從3.2m一步開挖至6.0m,導(dǎo)致基坑邊壁砂土層剝落、崩塌,頂部水平位移驟增,地面出現(xiàn)裂縫,并有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢,經(jīng)驗算此時整體穩(wěn)定安全系數(shù)為0.713。在此情形下,一方面組織力量部分回填基坑,另一方面加快土釘支護(hù)的施工速度,從而避免了更大范圍土體的坍塌。4施工中的一些問題4.1應(yīng)用砂膠結(jié)充填技術(shù)由毛細(xì)管壓力所造成的無粘性土顆粒間的假粘聚力,能使砂土在濕潤時挖成一定高度的直立陡坡,當(dāng)砂土變干時,表面張力消失,坑壁便會坍塌。因此要充分利用砂土的這一特性,在砂土中進(jìn)行施工時,在基坑開挖的新鮮壁面上,通過噴射砼,來防止砂土脫水,并且提高砂土的膠結(jié)能力,為土釘成孔、注漿、掛網(wǎng)噴射砼等工序創(chuàng)造條件。在砂卵石層中施工,經(jīng)常遇到較大的卵石,對土釘施工造成較大的困難,可采用人工掏挖或機(jī)械成孔的方式進(jìn)行,但是在施工過程中要注意避免產(chǎn)生過大振動。4.2基坑開挖的影響土釘施工看似簡單,但有其獨(dú)特的機(jī)理,是一個穩(wěn)定性隨基坑開挖、土釘支護(hù)而動態(tài)變化的復(fù)合邊坡問題,基坑開挖使復(fù)合邊坡的穩(wěn)定性降低,土釘植入并發(fā)揮作用時才能又使穩(wěn)定性提高,因此穩(wěn)定性隨開挖過程是起伏變化的,通過分層開挖,開挖一層,土釘植入一排并發(fā)揮作用方可進(jìn)行下一步開挖,應(yīng)將邊坡穩(wěn)定性控制在安全范圍內(nèi)。本工程西側(cè)基坑就曾因為超挖,從3.2m一步開挖至6.0m,引起基坑壁砂土層剝落、崩塌,頂部水平位移驟增,地面出現(xiàn)裂縫,幸虧及時采取措施才未發(fā)生基坑失穩(wěn)的嚴(yán)重事故。土釘支護(hù)成功與否,與土方開挖有著密切的關(guān)系,應(yīng)對土方開挖提出嚴(yán)格要求:(1)土方開挖應(yīng)與土釘布置相協(xié)調(diào),分層挖土,分層厚度與土釘豎向間距一致,不得超挖;(2)對于長大基坑,應(yīng)分段挖土,分段土釘施工,