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基坑支护施工方案优化设计

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该项目位于梅州市梅县新城的公园北路东南侧,施工范围内拟建商品房16栋,总建筑面3300000m2,基坑周长约950m,地下2层,地下室挖深约4.00~10.00m.场地东侧为规划道路,地下室外边线距离规划道路约13.7~40m.规划路东侧为A区施工场地,A区现正在施工负一层地下室.场地南侧为工地施工场地,南侧小区入口道路已施工完毕.地下室外边线距离小区道路约42m.场地西侧为剑英大道,地下室外边线距离用地红线(剑英大道道路边线)约31~37m.另外场地西侧有两层板房,与地下室外边线距离约11m.地下室北侧为正在施工的B1-B16栋地下室.

1地层岩性

根据场地35个钻孔揭露,场地地层自地表向下依次为:第四系人工堆积成因(Q4ml)的素填土、冲积(Q4al)的粉质粘土及残积成因(Q4el)的粉质粘土土层;下伏基岩为白垩系粉砂岩、砂岩及二叠系砂质灰岩、灰岩.场址区处于山间凹地地貌,主要地层为冲积地层,受A区基坑开挖降水影响,地下水位埋深较深,勘察期间测得地下水稳定水位埋深为7.80~13.00m,平均埋深为10.20m.地下水水位埋藏变化不大,水位变动与地下水的赋存、补给及排泄关系密切,由于水位动态变化受潮多种因素综合作用,使得地下水水位年变幅较小,通常在0.5~1.0m.地下水类型主要有第四系孔隙水、基岩风化裂隙水、灰岩岩溶裂隙水,区内地下水的补给主要靠大气降水和地表水径流补给.

2施工方案概况

根据现场周边环境、地质条件及经济等各方面的因素,整个基坑支护分为16个剖面,地下室9'-9'、G1-G2、9-9、10-10、10'-10、11-11、12-12、13-13剖面采用支护桩+预应力锚索支护型式,支护桩360条,桩顶标高为+91.0m,桩长约为14.2m,嵌固深度5.0m~6.0m,腰梁锚索两道,长度约为29.0m.5-5、6-6、7-7、8'-8'、8-8、G3-G4剖面采用放坡喷锚+土钉墙型式,土钉约六道,平均长度约为13.0m.17-17、18-18剖面为钢管桩+锚杆支护型式,钢管桩253条,每根长度为6.1m,穿过基坑底不少于1.5m,三道锚杆,平均长为6.0m.

3施工区段划分

该方案将整个基坑划分为4个施工区段施工,即9'-9'、G1-G2、9-9、10-10、10'-10、11-11、12-12、13-13剖面为第一个施工段,17-17、18-18剖面为第二个施工区段,5-5、6-6、7-7、8'-8'剖面为第三个施工段,8-8、G3-G4剖面为第四个施工,段各个施工段的划分及施工方向详见图1所示.

4施工流程

(1)先施工第一区段9'-9'、G1-G2、9-9、10-10、10'-10、11-11、12-12、13-13剖面、第二区段17-17、18-18剖面、第三区段5-5、6-6、7-7、8'-8'.再施工第四区段8-8、G3-G4剖面.(2)将第一区段支护桩开挖至冠梁底标高位置+89.9m,后施工冠梁.(3)开挖第一区段支护桩区域至+89.5m位置,施工第一道锚索及腰梁.(4)开挖第一区段支护桩区域至+86.3m位置,施工第二道道锚索及腰梁.(5)开挖第第二区段钢管桩区域至+86.8m位置,施工第一道锚杆.(6)开挖第二区段钢管桩区域至+85.8m位置,施工第二道锚杆.(7)开挖第二区段钢管桩区域至+84.8m位置,施工第三道锚杆.(8)整体开挖至+83.8m位置.(9)施工地下室地板后,进行地下室结构施工.

5施工总平面布置图

本工程施工过程中,电缆、电箱等管线将沿围墙或道路边进行铺设,从总配电箱接驳口引至基坑周边,电箱布置3个一级箱和2个二级箱,三级箱分散在场地范围内.布设1个材料堆放平台,设1个钢筋加工场,见图2.据施工工期、业主的要求、结合地质条件以及周边环境情况,按照安全、经济、合理可行的原则,基坑支护分为4个施工区域施工.各施工段按进度节点要求进行控制,保证整个项目有计划、有组织的进行施工作业。

6工程重点及难点

(1)工期较短,质量、安全要求高,施工任务繁重.工程量大,项目包括360根钻孔桩,19567m锚杆,15962m锚索及冠梁、腰梁、喷锚等的施工,总工期90d,必须保证足够的作业人员和相应配套设施才能顺利完成任务.本工程所在施工现场基坑支护、B区商铺及土石方工程等施工项目同步交叉进行,需要很好的安排及沟通,并做好设备、材料的放置,与此同时桩位密集,机械密集,需要不少于6台钻孔桩机及2台锚索机才能保证施工进度,所以协调施工成为本项目的难点.(2)基坑周边管线保护.本基坑除北侧为B1-B16栋地下室,有建筑物及地下管线,基坑东侧为在建市政路埋设的管线,包括电信管、雨水管、污水管;其中电信管线距离基坑边最近,距离约为1~2m,埋深约0.8m.基坑南侧为商铺,现没有铺设管道,基坑西侧为原有板房,埋有污水管、给水管、供水管;其中供水管距离基坑边最近,距离约为5m,埋深约为0.50m.(3)施工大型设备多,安全管理难度较大.钻孔桩机、挖掘机、锚杆机均属大型施工机械,必须定期进行检修.钻孔施工属高危作业,对施工安全要求非常高,需专业人员操作指挥.伴随施工中可能存在不安全的因素,如泥浆池坠落、物体打击及高空坠落,触电,火灾或爆炸,食物中毒或炎暑天气中暑,都需要积极预防。

7基坑施工安全监测

本工程对基坑的位移、沉降及支护结构内力和变形的变化与实际地质条件、支护方案、施工组织管理、施工工艺、外界环境条件等都有密切关系,所以恰当地设置位移、沉降、内力等基坑安全监测点,是确保基坑安全的重要手段,在整个施工过程中,始终坚持动态设计与信息化施工的原则,为了确保施工过程中支护结构的稳定对周围地面建筑物和地下管线的安全,须在施工过程中除了对支护结构结构的监测外,还需要对周围建筑物、管线等进行跟踪监测,及时反馈信息,以便各方掌握施工动态,组织信息化施工管理.为此,必须将施工监测工作作为一个重要的工序纳入施工组织中.本项目由建设单位委托第三方监测单位.我司在第三方监测的基础上进行常规的沉降、位移观测和日常巡查.由于支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重,所以支护结构的安全等级定为一级.

7.1监测内容及控制标准基坑施工安全监测见表1、表2.根据上述监测管理标准,可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率:一般在III级管理阶段监测频率可适当放大一些;在II级管理阶段则应注意加密监测次数;在I级管理阶段则应密切关注,加强监测,监测频率可达到1~2次/d或更多。在取得监测数据后,要及时进行整理,绘制位移或应力的时态变化曲线图,即时态散点图.在取得足够的数据后,还应根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值,预测建筑物的安全状况,评价施工方法,确定工程措施,采用的回归函数有。

7.2监测数据的反馈成立监控量测班组,在现场技术负责的领导下,开展施工监测.班组成员由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成.具体负责测点埋设、日常量测和数据处理工作,采用计算机处理数据、辅助制图,通过对时态曲线和应力变化曲线的分析,预测可能产生的最大位移值,位移变化和应力变化规律.量测工作要做到规范化,及时准确,全面采集数据.现场量测要专人保管,原件埋设前必须进行稳定性和可靠性检测,以保证量测质量,指导施工[4].监控量测班组组织与监测系统控制,如图3所示.各种监测数据及时整理,绘制成变形、应变、应力随施工作业面推进的空间变化规律曲线及应变应力随时间变化的时态曲线,如图4所示:对各种曲线要及时进行数据分析,以预测各个时期可能出现的最大变形值,应力值,并掌握它们的变化规律,结合施工规范与设计的要求,预测基坑及结构的稳定性及安全性,提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施,反馈设计、优化设计,使支护结构工程施工达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的[5].全部监测工作的实施工作必须在监理工程师直接监督下进行,包括观测仪器的采购、保管、选定、埋设和安装、测试和施工期观测及资料整理所有阶段.监测人员与监理工程师密切配合工作,及时向监理工程师报告情况,并提供有关切实的数据记录.妥善处理好施工和监测设备埋设间的相互干扰,及时提供工作面,创造条件保证监测埋设工作的正常进行.在施工过程中,教育好全体施工人员采取切实有效措施,防止一切观测设备、观测桩点等受到机械和人为的损坏,保证监测工作顺利进行[6].

8结论

(1)根据现场周边环境、地质条件及经济等各方面的因素,整个基坑支护分为16个剖面,在不同的剖面采用不同的支护形式.(2)本工程所在施工现场基坑支护、B区商铺及土石方工程等施工项目同步交叉进行,需要很好的安排及沟通,并做好设备、材料的放置,与此同时桩位密集,机械密集,需要不少于6台钻孔桩机及2台锚索机才能保证施工进度,所以协调施工成为本项目的难点.(3)本工程对基坑的位移、沉降及支护结构内力和变形的变化与实际地质条件、支护方案、施工组织管理、施工工艺、外界环境条件等都有密切关系,所以恰当地设置位移、沉降、内力等基坑安全监测点,是确保基坑安全的重要手段.

作者:沈飞 单位: 嘉应学院 土木工程学院

基坑支护施工方案优化设计责任编辑:杨雪    阅读:人次