【文章编号】:1672-4011(2006)03-0189-02
软弱土层深基坑支护侧壁变形的控制与监测分析
潘海清
(广州市番禺粤海房地产有限公司)
【摘 要】:简述广东省广州市番禺区丽江花园内某28层商住楼项目深基坑支护的施工过程,开挖过程中边坡发生变形时对其的控制以及监测,并进行成果分析。
【关键词】:支护桩;深层搅拌桩;支撑梁;土钉墙;变形;控制;监测;成果分析
【中图分类号】:T U93 【文献标识码】:B
1 工程概况
丽岛翠堤项目,位于广州市番禺区大石洛溪南浦岛内。地下两层车库,地上5栋28层塔楼,总高90m,钢筋混凝土全现浇框架剪力墙结构体系和桩筏基础。其基坑长160m,宽70m,坑深9m,基坑支护施工完成后进行工程桩施工及基坑开挖。
2 地质条件
根据现场岩土工程勘察报告得知,场地土质情况比较复杂。场地原始地貌为珠江三角洲冲淤积河滩,经人工填土而成。从基坑开挖揭露的土层情况来看,基本上与地质勘察报告吻合:
211 人工填土
浅灰黄色,上部为填砂,松散,下部为砂质粘性土,呈软塑状,厚约2m～3m,该层在地下水位以上,含水量较低。212 淤 泥
呈灰黑色、灰色,粘性好,流塑～软塑,很湿,夹有贝壳及腐木,局部为淤泥质粉细砂。本层厚度较大,为软弱土层,该层厚度变化较大,含水量较高,饱水,层厚约512m～1517m。213 粘质粉土
灰白色,冲积成因,含粉细砂,粘性较好,局部常渐变为粉质粘土,软塑状,湿。厚约017m～919m;
214 粉质粘土
浅紫红色为主,为泥岩风化残积土,含粉细砂,具粘性,可塑～硬塑状,湿,下部常夹有全～强风化岩。
215 强风化粉砂质泥岩
暗红色,红褐色,岩芯呈碎块～短柱状,裂隙发育,裂隙面呈黑色,遇水软化,岩质极软。部分地段夹有全风化岩或微风化岩夹层。
216 中风化粉砂质泥岩
暗红色,红褐色,岩芯以柱状为主,少量块状,裂隙较发育,钙泥质胶结,稍湿,岩质软。部分地段底部可见微风化泥岩。217 微风化粉砂质泥岩
暗红色,岩芯以柱状为主,完整,少量块状,敲击声清脆,岩面较光但有砂感,遇水软化。218 地下水
现场周围河网发育。地下水主要为孔隙潜水,主要赋存于淤泥、粉质粘土中,该场地地下水位埋深约315m,场地土上部为弱透水层,地下水为潜水,按水质分析报告,场地地下水对砼结构无腐蚀性。
3 基坑支护方案
基坑深9m,土质情况较复杂,地下水位高,基坑基本上位于软弱的淤泥层内。根据地质勘察报告结合现场周边环境情况,基坑支护设计按7个剖面进行支护,支护结构主要为放坡后土钉墙喷锚支护加悬臂钻孔灌注壮支护。土钉杆材料为<48钢花管,注浆液为强度等级为M15的水泥净浆,土钉倾角5度～15度,喷射砼面层强度等级为C20,喷射厚度为80mm～100mm。钻孔灌注桩直径1000mm,间距1600mm,长度按穿透淤泥层。基坑四周设单排水泥搅拌桩止水帷幕。桩径为600mm,桩中心距为400mm。桩长10 m,桩长以穿透淤泥层以下1m控制。每米搅拌桩的水泥掺入量为10%～13%且水泥用量不少于60kg/m,水泥搅拌桩帷幕采用“四喷四搅”工艺施工
。
图1 基坑支护剖面图2 基坑平面图
该工程于2004年11月8日开始施工,由于该工程地质条件复杂9m深基坑采用土钉墙加悬臂桩加内撑支护支护结构施工在当地尚属首例,且不能进行降水,附近有20层高层建筑,故施工难度较大,在此不利条件下克服种种困难,以最高的施工质量,最短的工期于60施工日便圆满的完成了此次支护工程。此后进入桩基础及基坑开挖施工。
4 东南侧基坑顶部裂缝情况及应急措施
东南侧基坑顶部距坑边215m处有一道围墙,围墙外1米处为小区主干道。地下埋有<1200排水干管、<300供水管、煤气管、通信光缆等管线。在桩基础施工完成,基坑开挖至接近基底设计标高阶段。当地遭遇百年一遇天文大潮加有当地记载以来最强的暴雨袭击。5月25日下午,4小时降雨99mm。基坑周边地下排水管网冒顶反涌,基坑内积水无法外排。5月25日下午3:30值班人员报告在基坑南侧约
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●地基基础和岩土工程 《四川建材》2006年第3期
3m处发现基坑顶部局部开裂,长度约25m,最大宽度约10mm。护坡土钉墙局部出现开裂,最大宽度014mm管理人员随即对其进行了严密监测,16:00～16:30观察裂缝仍有扩展,且呈扩大趋势。
现场分析开裂原因如下:由于江潮水从地下排水管网反涌,加上暴雨导致基坑周边地下水位极度升高漫顶,基坑侧壁土体饱水,基坑开挖已接近设计基坑底标高,基坑侧壁土压力急剧增大所致。发现以上情况后,我方立即启动应急预案。对位移监测点进行连续监测;将应急抢险物资、机械设备调至现场附近;切断附近管线供应;抢险施工人员随时待命。在19:00位移扩大超过预定值时采取了一系列措施:如沙袋回填;在土钉墙上开小孔泄水减压等。
5 裂缝观测记录与变形曲线
支护工程安全等级确定,根据现场条件及下表综合分析,决定以一级安全等级为标准。
支护工程安全等级表
安全等级特 级一 级二 级三 级基坑深度(m)>1815～189～14<9
地下水埋深(m)>015h013～014h012～011h
杂填土或软土层
厚度(m)
>64～630基坑边坡与邻近
建筑物边缘的净距
<015h015～017h018～110h>110h 注:h为基坑开挖深度
边坡最大水平位移和地面竖向位移允许值表
安全等级最大水平位移允许值最大竖向位移允许值
(mm)
特 级01001h5
一 级01002h15
二 级01005h30
三 级01010h50
围墙东南侧:全站仪观测
S1S2S3S4S5S13
S12
裂缝前0000000 5125116:00109118520 5125120:0017151511562 512618:0020171511573 5126120:0022171511773 512718:0021171511773 5127120:0021171511773 512818:002118151191573 5128120:002118151191573 512918:002218151191573 5129120:002218151191573 513018:002218151191573
6 监测成果分析
1、天文大潮、短时间强降雨造成地下水位升高极大并漫顶,地下水的集中渗漏直接导致东南侧基坑顶部出现裂缝。
图3 图4 整个支护连土体沿
圆弧破坏面失稳
2、根据监测结果分析,裂缝突然产生后,扩展很快。采取紧急有效措施后,很快趋于收敛,虽有变形但已很微小。原因在于:
①支护体系顶部土钉本身是非预应力的,当侧壁土体在土压力和静水压力的作用下产生侧移开裂时,土钉并未全部受力,当开裂进行到一定程度时,支护体系开始发挥作用,土钉完全受力,使侧移得到控制,故变形量减小,从而避免整个支护体绕基坑底角倾复;因存在少量蠕变,所以变形仍在继续,但非常微小;
②虽然下部土层含水量很高,基坑侧壁根部土体较软,但深层搅拌桩有效发挥作用,渗漏较少。支护桩与混凝土内撑体系,有效的控制了基坑底部土体向上隆起。在最后一步开挖的过程前,已完成工程桩施工,均使得产生整个支护连同土体沿圆弧破坏面失稳的可能性减小;
③裂缝的位置说明该支护设计合理,土钉施工长度与强度足够,使锚固深度以内的破坏面无法向下开展,又使得支护体外部薄弱层远离基坑边,无法形成破坏趋势;
④施工方监控及时,在出现不利情况时,能迅速发现并加以控制,使之在未对基坑产生重大破坏之前得以排除。
3、从监测结果看,基坑位移监测点S1最大水平位移为22mm,虽然大于安全等级为一级的最大水平位移允许值。但采取应急措施后位移曲线趋于平稳,说明支护体系是安全有效的。位移变形量至基坑回填完成也没有再增加。
7 结 论
基坑支护越来越多地应用于工业及民用建筑工程中,人们对其的了解和掌握仍不是很全面,这就对此支护形式的设计和施工提出了更高的要求,设计一定要严密合理,任何一种支护结构形式都有其优点和局限性。在软弱土层的基坑设计中,应灵活应用组合各种不同的支护结构形式。使基坑支护体系安全性得以提高,同时节省工程造价。准确把握规范所要求的安全系数,全面的考虑各种实际因素;而施工更应严格遵循规范和设计要求,并在施工中结合实际情况灵活合理地运用不同施工工艺,同时应注意以下事项:
1、基坑土方开挖步骤及开挖量,严格控制超挖深度;
2、基坑周边环境及各种地下管线的位置;
3、在支护过程中及支护完毕后,应随时做好监测工作,直至基坑回填完毕,以便及时发现情况采取相应措施进行补救;
4、合理安排工作,妥善协调支护与其他施工作业的关系,避免因交叉施工造成工期拖延,给支护带来安全隐患。
总之,基坑支护无论设计与施工都应规范化,合理化,全面化,这样才能确保工程顺利施工。[I D:2381]
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《四川建材》2006年第3期 地基基础和岩土工程●
