吳曉輝 WU Xiao-hui;王愈飛 WANG Yu-fei;王彪 WANG Biao;李杰 LI Jie
(陜西建工集團股份有限公司,西安 710000)
隨著社會的進步和科技的發(fā)展,城市中施工的地上空間越來越小,而地下施工卻越來越多、越來越深,基坑支護也就愈發(fā)重要?;又ёo的方案、方法繁多,如放坡、水泥擋土墻支護、地下連續(xù)墻支護,噴錨支護、鋼板樁支護等。本文以粵西茂名地區(qū)某沿海項目基坑支護與降水工程為例,探究在地下水位埋深淺、淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)砂土較厚的臨海地帶,簡易鋼板樁的穩(wěn)定性和抗?jié)B性,進而分析鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)在粵西沿海地區(qū)的適用性,為類似工程項目提供必要的參考和借鑒。
本工程位于茂名市電白區(qū)歌美海西岸,處于歌美海西路、規(guī)劃一路、智城五路和規(guī)劃路的圍合之中,原始地貌為臨海魚塘蝦池,西高東低。因規(guī)劃一路和歌美海西路修建過程有填方路基,形成下洼,類似一個大魚塘。
擬建場地周邊環(huán)境條件較復雜。歌美海西路、規(guī)劃一路和智城五路三面半圍合,東側(cè)鄰近歌美海西路,高程4.5-5.5m,南側(cè)為池塘等,北側(cè)距市政道路約5.0m,高程5-6m,西側(cè)距市政道路約4.0m,高程6.5m,道路路面下存在有給水、電力及通信管道,基坑內(nèi)開挖前高程2.5-3.8m,基坑內(nèi)雜填土厚0.5-1m,淤泥、淤泥質(zhì)土厚度為1.1-1.9m,基坑范圍內(nèi)局部沙層,層厚0.5-2m,地下水位高程0.5m 左右?;訓|西長213m,南北長230m,面積為30500m2。
擬建場地原地地貌單元屬濱海相堆積單元,地勢總體較平坦,大體上呈北高南低走勢,場地地下水主要為潛水,地下水位埋深為0.20-4.20m,地下水泄流是地下水分散排入海水等地表水體;蒸發(fā)排泄主要是潛水土面蒸發(fā)。
根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果,該區(qū)域主要地層劃分從上至下依次為:素填土、淤泥質(zhì)粘土、砂質(zhì)黏性土、強風化花崗巖、中等風化花崗巖,具體物理力學性質(zhì)如表1 所示。
表1 主要地層劃分及其物理力學性質(zhì)
根據(jù)施工設計圖紙及現(xiàn)場實際勘察結(jié)果,擬建高層住宅及多層住宅下設一層整體地下室,地下室深度為4.5m,基坑開挖深度為5.0m,基坑側(cè)壁揭露地層分別為素填土、淤泥質(zhì)粘土、粗砂、砂質(zhì)黏性土,根據(jù)本工程基坑情況和基坑周邊環(huán)境條件,本基坑支護工程安全等級按三級考慮。
根據(jù)現(xiàn)場布置,擬建場地北側(cè)、西側(cè)鄰近市政道路,可采用樁錨支護,由于建筑外邊線距離市政道路具有足夠的施工作業(yè)距離,適合采用放坡后錨噴支護。東側(cè)鄰近歌美海,且場地東側(cè)布置有辦公區(qū)域,為保證快速施工及具有良好的止水效果,可采用鋼板樁支護,南側(cè)無建筑物且寬闊,有放坡空間,可采用放坡方式。基坑支護經(jīng)專業(yè)設計單位設計后進行施工。
鋼板樁支護設計圖紙如圖1,圖2 所示。
圖1 鋼板樁支護結(jié)構(gòu)示意圖(基坑東側(cè))
圖2 鋼板樁支護結(jié)構(gòu)示意圖(基坑北側(cè))
放線定位→鋼板樁準備→圍檁支架安裝→鋼板樁打設→偏差糾正→拔樁。
①鋼板樁的位置設計符合圖紙設計要求,便于基礎施工,需在基礎最突出的邊緣外留有施工作業(yè)面。
②基坑鋼板樁的平面布置形狀應平直整齊,避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角,以便標準鋼板樁的利用和支撐是指,各周邊尺寸盡量符合鋼板樁模數(shù)。
③整個基礎施工期間,在挖土、吊運、澆筑混凝土等施工作業(yè)中,嚴禁碰撞剛板樁,禁止任意拆除支撐,禁止在支撐上任意切割、電焊,也不應在支撐上擱置重物。
④拉森鋼板樁需密扣且保證開挖后入土不小于2m,保證鋼板樁順利合攏,特別是轉(zhuǎn)角處要使用轉(zhuǎn)角鋼板樁,若沒有此類樁,需做塞縫處理。
⑤鋼板樁施工完畢后,及時進行樁體的閉水性檢查,對漏水處進行焊接修補,每天派專人進行檢查。
監(jiān)測的目的主要為:通過現(xiàn)場量測,及時掌握圍巖和支護結(jié)構(gòu)在施工過程中基坑位移、沉降及地下水位的動態(tài)變化,判斷支護的穩(wěn)定程度,確保施工安全,為評判和修正初期支護參數(shù),確定施工工藝提供主要依據(jù)。
本工程基坑支護安全等級為一級,基坑最大水平位移不允許超過30mm,位移預警值為25mm,土方開挖時每三天觀測一次,地下室底板施工完成后每五天觀測一次,遇大雨后加密監(jiān)測,并進行24h 動態(tài)監(jiān)測。
基本計算參數(shù)如表2 所示。
表2 基本計算參數(shù)
荷載參數(shù)如表3 所示。
表3 荷載計算參數(shù)
土壓力分布示意圖如圖3 所示。
圖3 土壓力分布圖
嵌固穩(wěn)定性驗算公式如式(1)所示。
其中,Epk——被動土壓力合力;
Eak——主動土壓力合力;
aal——主動土壓力合力作用點;
apl——被動土壓力合理作用點。
求得,Epkapl/(Eakaal)=1.509≥Ke=1.2,滿足要求。
整體滑動穩(wěn)定性計算公式如(2)所示。
其中,bj——第j 土條的寬度(m);茲j——第j 土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角(°);lj——第j 土條的滑弧段長度(m),取lj=bj/cos茲j;qj——作用在第j 土條上的附加分布荷載標準值(kPa);駐Gj——第j 土條的自重(kN),按天然重度計算;uj——第j 土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa),采用落底式截水帷幕時,對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土,在基坑外側(cè),可取uj=γwhwaj,在基坑內(nèi)側(cè),可取uj=γwhwpj;滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝?,取uj=0;γw——地下水重度(kN/m3);hwaj——基坑外側(cè)第j 土條滑弧面中點的壓力水頭(m);hwpj——基坑內(nèi)側(cè)第j 土條滑弧面中點的壓力水頭(m)。
計算簡圖如圖4 所示。
圖4 圓弧滑動條分法示意圖
計算求得min{ Ks1,Ks2,…,Ksi,…}=1.829≥Ks=1.3,整體滑動穩(wěn)定性滿足設計要求。
在承壓水作用下,基坑底部突涌穩(wěn)定性驗算公式如下。
計算簡圖如圖5 所示。
圖5 滲透穩(wěn)定性計算簡圖
計算得出Dγ/(hwγw)=1.449≥Kh=1.1,滿足設計要求。
本項目臨近大海,在基坑開挖及施工過程中并未出現(xiàn)滲透、塌方、傾斜以及位移過大現(xiàn)象,僅基坑上部部分區(qū)域在雨后出現(xiàn)輕微裂縫,經(jīng)混凝土硬化后正常使用。由此可以得到以下幾條結(jié)論:①鋼板樁在沿海地區(qū)具有較好的適用性,能夠在一定的程度縮短建設周期、減少放坡開挖、節(jié)約工程成本。②鋼板樁支護具有良好的隔水性能,但需在施工過程中保證將每個鎖口鎖死,同時基坑頂部要做好疏水措施。③鋼板樁因自身具有較高的剛度及強度,因此在基坑深度開挖不大的情況下,具有良好的穩(wěn)定性。