超大深基坑（精选9篇）
超大深基坑 篇1
1 工程简介
康桥半岛市镇中心工程, 位于南汇区秀沿路、恒和中路, 设1层地下室 (局部2层) , 围护面积约为32 700 m2, 围护总延长约780 m。
本工程东侧围护内边线距离红线最近处约17.1 m, 红线外为已建康桥半岛新城2层～3层别墅;南侧为一河道, 围护内边线距离河道最近处约4.0 m, 红线外为已建2层别墅;西侧围护内边线距离红线最近处约5.7 m, 红线外道路下由近及远分布有雨水管、污水管, 道路西侧为已建大润发卖场;北侧围护内边线距离红线最近处约3.0 m, 红线外为秀沿路, 道路下由近及远分布有部队光缆等管线。
2 深基坑施工重点控制的几个方面
2.1 围护结构选型
本工程形状基本为矩形, 开挖面积很大且挖深较深, 考虑到南、西、北三侧围护边线距离红线较近, 挖土思路采用“盆式开挖, 岛式支撑”, 围护结构主要采用两种形式。
1) 挖深较浅处采用深层搅拌桩重力式挡土墙内插槽钢的围护形式, 相比排桩式围护的优点在于:a.重力坝刚度比板桩好, 所以第一工况开挖情况下, 位移量较小;b.采用重力坝时作用在圈梁上的荷载较小, 支撑间距可以适当拉大, 从而可以节约造价, 方便挖土, 同时减小了支撑加设时的变形。
2) 其余区域挖深较深, 且距离红线较近, 在综合考虑控制位移及圈梁标高等方面后, 本方案深区基坑采用钻孔灌注桩挡土+搅拌桩止水+内支撑的围护形式。
2.2 支撑系统选型
1) 设置一道水平支撑。
a.安全:考虑到基坑长边最长约230 m, 短边最长约140 m, 因此只能采用钢筋混凝土支撑, 采用这种支撑方式变形也不会小;b.造价:在基坑面积很大的情况下需设置大量的立柱及支撑材料, 造价较高;c.施工方便性:由于坑内的大量支撑及立柱, 挖土并不方便, 底板施工完成后需爆破除渣;d.工期:由于基坑面积大, 支撑施工时间及养护时间较长;挖土比无支撑状态下施工时间长, 限制了主楼的工期;后期爆破、除渣时间长。
2) 设置一道斜抛撑。
将整个底板分成两大块施工, 即先施工中心岛底板, 然后安装斜抛撑, 将围护结构支撑在底板上, 再施工周边底板。a.安全:围护结构在安装支撑前可能会产生一定的附加变形, 可以通过边跨设置足够宽度的预留土坡来解决 (比如3倍以上的挖深) 。但后期由于支撑长度短, 并且采用型钢支撑可以施加预应力, 进一步减少围护变形;b.造价:节约了大量支撑及立柱, 预估比前一种支撑方式节约造价约300万元;c.施工方便性:大面积土体基本为无支撑状态开挖, 坑内无立柱, 施工极为方便;d.工期:由于无支撑施工及养护时间 (可穿插在盆式开挖阶段进行) ;无支撑状态下施工时间快;无后期爆破、除渣时间;周边底板完成一块可以拆除该区域的钢支撑, 施工组织灵活, 同时可以先开挖主楼, 保证了工程的总工期。
经过以上对两种支撑结构布置形式比较, 因此拟采用斜抛撑的支撑体系。该种支撑体系我们在百联西郊购物中心、美凯龙、陆家嘴96广场等工程应用。支撑体系见图1。
2.3 施工过程中的措施和要求
施工过程中关键在于土坡的开挖及预留。土方开挖时应先开挖支撑上方土体至设计标高, 待支撑施工完毕且强度达到设计要求后, 再继续向下开挖, 严禁先挖后撑。土方开挖应按照先开挖位移控制要求比较低的区域, 后开挖位移控制要求比较严格的区域为原则。开挖最下一层土方时, 随挖随浇垫层, 无垫层坑底最大暴露面积不大于200 m2, 混凝土垫层直接浇捣至围护桩内侧面, 使垫层能够起到一道支撑的作用, 以减小桩体位移对周围环境可能造成的有害影响 (见图2) 。
3 有限元分析
3.1 计算模型
本方案采用平面有限元程序对基坑的施工过程进行了模拟分析, 对周围道路和建筑物的影响进行预测。
土体模型:根据土体的性质以及软件内置的本构模型, 本方案对土体采用了Mohr-Coulomb模型, 该模型对基坑开挖模拟较为适合。
结构模型:根据软件的内置材料模型并结合实际情况, 对围护结构采用Plate单元模拟, 该单元可以设定抗弯刚度以及抗压刚度等参数;支撑系统采用Anchor单元模拟, 由于支撑有一定的间距, 因此若按照二维问题处理需要进行一定换算, 该单元只需输入抗压刚度、支撑间距以及支撑长度。
计算模型:为减小模型边界对模拟结果的影响, 必须采用足够尺寸的计算模型。根据基坑的挖深, 本次模拟的计算范围如下:深度为50 m, 水平向80 m。同时对模型边界进行约束, 左右两侧进行X向约束, 下侧进行Y向约束。采用15节点三角形单元进行模拟土体。
3.2 计算结果
计算结果汇总见表1。
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3.3 结论及建议
1) 通过对基坑稳定性、墙体位移以及基坑开挖对周围环境影响预测的有限元模拟, 可以看出本围护设计方案施工过程中, 均不会对管线、建筑物产生过大影响, 可以满足相关变形要求;
2) 基坑开挖过程应充分考虑时空效应, 采用分块、分层的原理, 尽量降低土方开挖对周围产生的影响;
3) 由于多处建筑物和管线需要保护, 因此施工场地布置应追求合理, 避免由于堆载、行车等对保护对象产生额外不利影响。
4 结语
深基坑工程施工是一个系统的工程, 因地制宜选择安全、合理、经济的围护形式是关键, 降水形式、布置及挖土流程的科学安排是围护结构实现功用的保障, 全面的监测以信息管理实行动态控制是确保基坑施工安全的重要手段, 该深基坑工程成功实施不仅为该工程结构施工抢出了时间, 也为同类型工程积累了一定经验。
1) 对于开挖面积大、挖深较深的基坑, 采取盆式开挖+岛式支撑的支护开挖形式, 从安全性、经济性都能取得较理想的效果, 同时优化了施工过程, 获得更大的施工空间, 大大提高施工的可操作性, 从而加快施工进度。2) 从监测数据分析, 基坑开挖后, 由于基坑的土压力变化影响, 东侧部分围护顶监测点水平位移与深层土体位移变形较大。在后续开挖施工过程中, 应减少基坑围护顶的荷载、加快施工进度、减少基坑暴露时间, 从施工措施上加强控制, 合理安排施工流程, 确保围护和管线及建筑物的安全。
摘要：针对康桥半岛假日酒店基坑的施工难点, 采取有针对性的挖土思路, 充分研究了不同结构形式的受力特点、整体刚度差异, 从而选取受力性能最好、整体刚度最大的结构作为支撑。
关键词：超大深基坑,盆式开挖,岛式支撑,变形,施工
参考文献
[1]林鸣, 徐伟.深基坑工程信息化施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.
[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
[3]赵锡宏.高层建筑基坑围护工程实践与分析[M].上海:同济大学出版社, 1996.
[4]王志新, 卜晓翠.深基坑支护的设计与施工[J].山西建筑, 2007, 33 (9) :112-113.
超大深基坑 篇2
1、前言
预应力锚杆在土层中斜向成孔，依靠锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用来承受部分作用于支护结构上的荷载。预应力锚杆改变了基坑的受力状态，减小了基坑坑壁位移，维护了结构物的稳定。
预应力锚杆和钻孔灌注桩组合基坑支护方法一方面通过钻孔灌注桩来承担支护结构上的荷载，另一方面通过预应力锚杆将拉力传递到稳定的土体，即锚杆穿过滑动面或不稳定区深入土体深层，利用对锚杆施加张拉应力，使锚固体不发生位移趋势。
2、工法特点
2.1进行锚杆施工作业的空间不大，适用于各种地形和场地。
2.2由锚杆代替内支撑，可降低造价，改善施工条件。
2.3锚杆拉力可通过抗拔试验确定，因此可保证足够的安全度。
2.4通过对锚杆施加预拉力来控制支护结构的侧向位移。
3、适用范围
本工法适用于深基坑支护工程，特别适用于邻近有建筑物或地下管线而不允许有较大变形的基坑支护工程。
4、工艺原理
4.1钻孔灌注桩和预应力锚杆通过围梁形成二元挡土围护结构，该支护体系通过整体刚度来控制基坑变形。一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面，通过预应力锚杆将支护结构承受的力传递给稳定地层，对锚杆施加张拉应力，有利于锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用，使锚固体系保持稳定。
4.2预应力锚杆由锚头、自由段和锚固段组成，是一种将拉力传至稳定土层的结构体系，锚头是用于锁定锚杆拉力的部件，由锚具、托板、螺帽等组成;自由段是将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由钢绞束、注浆体和防腐构造组成;锚固段将作用在锚头的拉力传递给稳定地层。
5、施工工艺
5.1工艺流程。钻孔灌注桩施工→锚孔定位→钻孔→插锚杆→第一次注浆→第二次注浆→围梁施工→张拉封锚→施工监测。
5.2钻孔灌注桩施工。
5.2.1施工工艺流程采用如下：钻孔灌注桩桩机就位→成孔→第一次清孔→钢筋笼吊装→安装混凝土导管→第二次清孔→安装漏斗、隔水栓→灌注水下混凝土→拆除导管、漏斗。
5.2.2导管埋入混凝土面的深度为2～4m，在灌注过程中，导管应勤提勤拆。每隔15min将导管上下活动几次。在混凝土灌注过程中，要始终控制好导管内混凝土表面至泥浆面的高度，以灌注时孔内混凝土均匀缓慢上升、泥浆无剧烈翻滚为佳。
5.2.3在灌注混凝土的施工中，确保混凝土浇筑的连续性。每盘混凝土时间间隔应不大于0.5h，若有一定的`时间间隔，每隔10min在小范围内上下活动导管2～3次，延长混凝土的初凝时间。
5.3锚孔定位。锚杆钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于2，高差不超过30mm。成孔施工前应在场地中挖好排水沟，以避免因泥浆随意排放而影响施工。
5.4钻孔。
5.4.1施钻时钻头要对准锚杆孔孔位标识下钻，最大孔位偏差不得大于100mm，初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。为了准确控制钻孔的角度，在施钻时要由当班技术员用地质罗盘控制钻杆方向，使钻孔角度偏差控制在2以内。钻孔深度通过在钻杆上所作标记控制，要求钻孔深度不小于杆体有效长度，并不大于设计孔深200mm。
5.4.2锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时，泥浆比重采用1.05×103Kg/m3～1.1×103Kg/m3;当钻到砂层时，泥浆比重采用1.2×103Kg/m3～1.3×103Kg/m3。
5.4.3钻机钻进速度为0.3～0.5m/min，退出速度为0.5～0.6m/min。
5.5清孔。采用往复式压浆泵进行大泵量清孔3～5min，把孔内沉渣和孔壁泥皮冲洗干净，孔底沉渣小于等于300mm。
5.6锚杆加工制作。
5.6.1锚杆自由段采用涂防锈油并外包二层塑料薄膜的处理方法，保证钢绞束与注入的水泥净浆体隔离，在拉力的作用下，锚杆自由段进行充分的弹性拉伸，将预应力有效传递到锚固段。
5.6.2在锚杆制作中，锚杆锚固段设置定位架，定位架间距为2m，外径小于钻孔直径10mm。
5.7插锚杆。
5.7.1插锚杆工人必须熟悉各个孔的孔向，以便杆体能够一次性顺利插入。插杆要缓慢、匀速，切忌扰动杆体，造成浆液下掉和注浆不密实，采用棉纱将孔口临时封口。
5.7.2安插锚杆前先将托板、螺帽戴上，防止插杆过程中浆液污染杆体丝口，避免丝门损坏而使螺帽不能顺利安装，当丝口被污染要及时清理。
5.8注浆。
5.8.1注浆管是随着钢绞线一起埋在孔内的，并每间隔0.5m钻一对注浆孔，用胶布将小孔包扎好，以防止浆液堵塞该注浆管。
5.8.2第一次注浆分锚固段注浆、自由段注浆。锚固段注浆是顺着钻杆注浆，水泥浆液通过钻杆送到锚孔底部。注浆压力从开始的0.5MPa逐渐加大至2.0MPa;水泥浆液从钻头底部顺着已扰动的地层充填和包裹锚固段的锚杆。当水泥浆灌注到锚杆自由段附近时，停止注浆，并开动钻机卸掉上部的钻杆。接着开始自由段注浆，注浆压力约为0.5MPa，随着灌注的水泥浆液的上升，慢慢拔出一次注浆管和起拔孔内套管。
5.8.3第二次注浆与第一次注浆的间隔时间在8～12h为宜。第二次注浆的压力从2.5MPa注浆升高，直到注不进浆液为止。注浆过程采用稳定的低～中等灌浆速率，在灌浆全过程中逐渐提高压力，使浆液向土体逐渐扩散。
5.9围梁制作。围梁紧贴竖向钻孔灌注桩，围梁基槽宽度应较围梁宽大100mm左右，以留下足够的立模空间，待模板拆除后再进行回填。基槽内铺设20mm厚砂浆作为找平层，若遇局部架空则采用M7.5浆砌片石嵌补，然后在其上进行围梁钢筋绑扎。
5.10张拉锁定。
5.10.1锚杆养护8d～10d后，当锚固体强度大于15MPa，并不小于预定强度的75%，方可进行预张拉。
5.10.2张拉程序采取如下：先取10%预定轴向力进行预张拉，使各部位紧密接触。张拉时按预定荷载的10%逐级加荷，每级荷载的观测时间在5min以上，并待变形稳定后方可进行下一级荷载的张拉，达到预定荷载并稳定10min后，卸荷至80%预定值锁定。
5.10.3张拉锁定系统事先经过标定，并将油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中，采用锚杆预定承载力进行校核，即锚杆按预定承载力100%张拉持载5min后按预定承载力的70%锁定。
5.11施工监测。
5.11.1施工监测包括：
(1)锚杆的轴力监测，根据锚杆应力监测情况，在锚杆应力损失过大时对锚杆进行二次张拉;
(2)支护位移的量测;
(3)地表开裂状态的观察;
(4)附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察;
(5)基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化。
5.11.2在土方开挖期间对于基坑边坡土体顶部水平位移和支护结构侧移必须每日观测不少于一次。当基坑开挖深度增大或发现变形发展较大时，必须加大监测频率;当变形急剧发展或出现破坏预兆时，必须对变形情况加密监测。
6、主要材料及施工机具
6.1主要材料。锚杆浆液水灰比采用0.4～0.45，水泥浆液的配比是水泥∶水∶早强剂∶膨胀剂=1∶(0.45～0.5)∶(0.007～0.01)∶0.07。
6.2主要施工机具。主要施工机具如表1所示。
6.3劳动力组织
7、质量控制
7.1锚杆钻机施工前必须用枕木垫稳，前后设支撑，操作位置铺设机台板，准备就绪后才能开钻。
7.2制作锚杆的钢绞线、锚具、注浆管以及支架都应符合设计要求，具有出厂合格证和试验报告，并按要求现场取样进行复试。
7.3锚杆孔位水平偏差不大于20mm，垂直方向误差小于10mm，钻进过程中，每5m测量一次成孔角度，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆的3%。
表1主要施工机具序号机具名称单位数量1钻孔灌注桩钻机台12锚杆钻机台23注浆泵台34排污泵台15搅拌机台26锚杆张拉机台27往复式压浆泵台18反铲挖土机台19自卸式运土车台110交流电焊机套1表2主要劳动力计划表序号工种名称人数工作内容1项目经理1对施工整个过程进行全面管理2技术负责人1施工技术指导3质量员1质量管理工作4安全员1安全管理工作5钻工4操作钻机、钻孔、移位、维修6泵工2操作压浆泵7测量工2基坑监测8机修工1设备维修保养9电工1设备和照明用电10挖机操作工1挖土11普工6搬运材料、运输等
7.4锚杆入孔前应保证平直，并消除其表面的油渍、铁锈或其他污物，以保证锚杆与浆液的粘结力。
7.5锚杆注浆施工时注浆管要距孔底保持50～100mm距离。在注浆过程中，边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下500～800mm，严禁将导管拔出浆液面，以免出现断杆事故。
7.6注浆浆液搅拌均匀，随搅随用，浆液保证在初凝前用完，并严防石块和杂物等混入。若注浆出现间歇，必须采取措施。实际注浆量不得少于锚杆的理论计算量，即注浆充盈系数不得小于1.0.注浆体终凝前严禁扰动锚杆。
8.安全措施
认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针。在施工过程中施工人员要严格执行岗位责任制条例和安全操作规程，明确各级人员安全职责，抓好安全生产。
8.1基坑周边不得堆放生产物资和施工材料加工场以及通行重型车辆，因场地原因必须设置堆场、加工场或通行车辆时必须对该部位的围护结构采取可靠的加固措施。
8.2基坑周边及支撑上设置的安全通道必须设高1m的围栏，围栏用48的钢管双道横管，用醒目的颜色油漆，围栏侧边用
竹笆遮挡。
8.3要在指定电箱上接现场用电，振捣设备有专用开关箱，并接漏电保护器，接线不得任意接长。电缆线必须架空，严禁落地。
8.4当基坑周围建筑物发生严重开裂、倾斜时，应立即组织人员紧急疏散，并立即进行支撑加固或拆除。
8.5采取措施防止碰撞支护结构或扰动基底原状土，发生异常情况时，应马上停止挖土，并立即查清原因和采取措施。
8.6压浆泵使用过程中，如出现压力骤然上升或下降时，应立即停机检查，排除故障后方可使用;停机检查时，应安全降压后，方可打开管路。输送软管必须连接牢固和密封，不得发生断裂或泄漏现象。
8.7电缆线路应采用“三相五线”接线方式，各种电气设备应处于完好状态，机械设备的运转部位应有安全防护装置，电气设备应可靠接地、接零，并由执证人员安全操作。电缆电线应架空设置。
9、环保措施
9.1现场设置的泥浆池、排水沟、集水坑架设围护栏杆，同时防止泥浆外溢乱流污染环境。
9.2钻孔灌注桩施工废泥浆及时外运，排水沟保持畅通，集水坑积水随时外排，生活垃圾废水、废渣专人及时清理。
9.3对施工场地道路进行硬化，土方运输中散落在场地的渣土专人清扫干净，晴天有专人对施工通行道路进行清扫洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。
10、效益分析
超大深基坑 篇3
关键词：超大深基坑,支撑,设计,分块施工
随着房地产业和高层建筑的发展,建筑规模更大,建筑高度更高,因此基坑规模越来越大。本文所述的超大深基坑是指基坑面积在10 000 m2,开挖深度在10 m以上的基坑。超大深基坑对支护结构的设计和施工提出了新的要求。由于开发时间节点的需要,土方开挖和地下施工需流水作业,以加快施工进度,这就要求基坑支护的支撑结构能够分块及分道形成,发挥支撑的作用。因而需要对设计进行优化,同时现场协调管理才能满足进度要求。
1 工程概况
本工程位于四川北路海宁路,基坑面积为14 000 m2,开挖深度14.85 m(塔楼为17.65 m),地下室3层,支撑采用混凝土结构,竖向设置三道,主楼深坑区有第四道支撑(钢),支撑以对撑为主,配合角撑和边桁架形式。地下室施工方法采取顺作法。换撑设计时,利用基础底板和楼板。
在实际施工中遇到的一个难点是完成一道支撑的时间最少在25 d以上,因此在进入下一道工序(土方开挖,结构换撑施工)时先前完成的区块将等工25 d以上;由于基坑竖向有三道支撑,完成土方开挖和地下室结构施工将比一般基坑要更长时间。
因此在实际施工前,在确保基坑和周边环境的前提下,根据流水施工的原理,将基坑分块开挖和分块换撑,以加快施工进度,同时减少一次性施工资源的投入。
2 优化管理思路及措施
根据上述管理目标对实际情况进行分析,总结分块换撑、分块流水施工的管理方法,为类似的超大深基坑设计与施工提供一条思路。
2.1 原设计及施工安排
按后浇带分为A,B,C,D四个施工区块,详见图1。
2.2 原方案各区块施工进度
考虑从基坑中部的B块开始形成底板,使基坑成为相对的两个小基坑,施工流水作业按B块,C块,D块,A块顺序进行。由于A块最后完成,同时因为有第四道支撑,先行完成的区块至少等工25 d以上。基坑挖土的时空效应,对基坑变形和周围环境极为不利。
经过分析,D块支撑相对于其他区块有角撑,与整个支撑独立,如果在A块底板完成前,B,C,D三块底板完成后,D块区块的第三道支撑先行拆除(保留东西向对撑),然后施工A块,同时开展D块的结构施工,组成流水施工,既能满足主要支撑体系受力变化不大,又可以确保基坑及周边环境的安全,对进度和施工组织也极为有利。
这样就提出了一条分块换撑的思路,即在结构换撑施工阶段时,不必在完成全部结构换撑(基础底板)的情况下,局部先行换撑,在确保基坑及周边环境安全的情况下,再进行下一层结构施工。
2.3 优化基础上的实际施工方案——分块换撑
施工流水作业顺序不变。D块底板完成6 d后相应支撑先行拆除,然后开始地下室结构的施工,同时施工A块底板,形成施工流水。从最终施工结果看,由于D块区块支撑先行拆除,D块区块的地下室结构施工比原方案提前,等工时间缩短至6 d,等工时间减少,基坑安全得到了有效的保证,施工安排也更为有利。
3 优化管理思路及实现的技术措施
3.1 支护结构及地下室结构总体布置调整
1)在结构中对应基坑的中部原结构设计有200厚墙体,将此墙体加厚设置成对撑结构的支点,支撑轴力通过其传到结构上,将基坑分成两个小基坑,这样也可先行施工A区块的地下2层到地下1层的结构,这样可为整个结构的施工赢得时间。
2)考虑到D块区块有角部支撑具有相对独立性,调整后浇带位置。调整后D块支撑更具独立性可以先换撑,然后开始结构施工。
3.2 实际施工方案
实际施工时考虑到结构设计已定,调整后浇带已无可能,因此在先行拆除D块支撑时,保留了D块区块的东西对撑,在满足结构施工可行的情况下拆除了相对独立的角撑和部分边桁架。
通过上述调整,整个地下室换撑和结构施工满足了管理措施提出的工期安排要求。
3.3 实际分块换撑的受力影响分析
从基坑平面布置分析,认为基坑右上角的角撑可独立成块,它的形成与拆除对整个支撑影响小。因此在设计、施工时可将此区域分块,施工时分块拆除支撑。
4 其他类似工程的情况
通过对目前正施工或刚完工的上海地区多个类似工程超大深基坑的评审意见进行分析总结,我们认为支撑的分块设计和施工、拆除对工程的工期、基坑变形和周围环境的安全都是有必要和可能的。如在陆家嘴金融贸易区某地块,整个项目基坑面积达到43 000 m2。在基坑围护设计中就将施工区块分成两个区块。在基坑中部设置了1 000厚地下连续墙作为分块的区隔。施工时两个区块可同时进行,也可组织大流水。对施工进度和控制基坑及周边环境变形是极为有利的。
5结语
随着房地产开发,土地将逐渐紧张,建筑物也将越来越高,地下结构深度更深,基坑的面积和深度也将更大,超大基坑将会更多。因此在管理和技术两方面均需在施工前进行优化思路,在支撑设计和结构设计的同时,从施工角度合理布置后浇带和支撑结构,从而为分块设计和分块开挖、分块换撑创造有利条件。本文根据一个实际工程管理经验结合类似的工程提出了在超大深基坑的基坑支护施工前进行合理工期优化管理,在设计时提出了分块设计、施工的优化思路,施工中结合挖土和结构施工进行流水施工安排,从而达到超大深基坑工程施工合理化的结果。为今后类似基坑的设计施工总结出一定的模式,并与各位同行共勉。
参考文献
[1]DBJ 08-61-97,基坑工程设计规程[S].
[2]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
深基坑边坡支护合同 篇4
甲方：
乙方：施工合同
工程施工合同
甲方：
乙方：
依照《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》及其他有关法律、行政法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚实信用的原则，双方就本建设工程施工事项经协商一致订立本协议。
一、工程概况
工程名称：
工程地点：
工程内容：
资金来源：
二、工程承包范围及工程内容
承包范围及内容：
1、①锚索成孔、注浆、张拉、锚杆制作、安装； ②腰梁制作安装；③桩间挂网喷、土钉；④冠梁安装浇筑；⑤打降水井、抽水、安装管线、明排水。⑥资料收集；辅助机械设备（大清包、包工不包料、包机械设备、包工期、包质量、包安全文明施工措施、包验收合格）。
三、施工工期
1、开工日期：本工程开工日期以甲方或监理下发的开工令为准。
2、竣工日期： 开工日期加上合同工期总日历水工期）。
3、合同工期总日历天数：开挖支护天，降水暂定
4、如因政府停电，遇人力不可抗拒的自然灾害等原因时，如因台风、暴雨造成停工,导致乙方出现停工、窝工24小时以上,经双方协商，工期方可顺延。
5、因其他意外情况的停工，双方应共同查明原因，分清责任，其损失由责任方负担,由于停工，窝工原因而造成损失时，属甲方责任的，工期顺延，窝工24小时起开始签证，按现场签证时间为准，窝工补偿100元/工日/人，机械窝工费按实际产生费用补偿（参考市场价）；属乙方责任的，由乙方自行赶工，乙方原因造成工期拖延，每延迟一天处罚1000元。
四、承包方式
1、乙方包工不包料。
2、甲方应按照乙方提供的材料单进行购置材料。
五、质量标准
1、工程质量标准： 严格按照国家、地方颁布的现行最新的施工验收规范和有关的法规规定进行施工。
2、本工程原材料质量必须符合国家相关规范标准。
3、检验标准：本工程的施工标准及验收要严格按国家和省、市相关设计及施工验收标准、规范及规程执行，要求工程质量合格。
六、合同价款：
1、承包单价：锚索m，挂网喷元／m（工程量据实结算）。降水井元/米。
（本价格含辅材费、含各种工器具、设备的使用费、大型机械进出场
费，设备安拆费、设备临时基础费、人工费、税金以及合同工期内的赶工费、技术处理费、技术措施费（包括雨季、冬季及其他异常气候施工措施费等）、安全措施费、文明施工措施费、临时设施费及其他措施费、管理费和各种施工风险等相关的费用。）
3、工程量的确定：现场实际工程量为准。
七、付款方式及付款条件
付款方式：支护施工完成一半时支付已完工程量的50%，支护施工全部完成后经验收合格支付全部工程款的80%，地下室回填土完成后支付剩余20%工程款。
八、双方一般权利和义务
甲方责任:
1、甲方应委派人员驻工地负责工程质量进度进行监督签证。
2、按乙方施工要求搞好施工及进桩现场的“三通一平”,提供水源、电源到施工现场,保证施工场地人员、机器、材料进出畅通。
3、甲方负责以书面形式提供细线基点、±0.00标高;待乙方将轴线及桩位放好后,由甲方组织有关人员进行复核,如乙方所放轴线及桩位复核无误后作书面的确认。
4、甲方提供基坑支护图2份,工程地质勘查报告1份,组织有关部分进行图纸会审,乙方整理后各方盖章后,自存留底。
5、负责周边关系协调处理工作、环境安全保卫工作。
6、负责处理地下障碍，以及钻出的土方外运工作。
乙方责任:
1、乙方委派同志为现场代表及项目负责人。负责本工
程质量、进度、安全文明施工管理。
2、乙方必须严格按照设计图纸、方案、国家现场验收规范和质量评定标准、行业标准及甲方的要求进行施工，施工中因乙方责任造成的停工、返工、材料器材损失等费用均由乙方承担。施工中出现施工质量问题和安全事故均由乙方负责。若因乙方施工质量不合格造成基坑周边道路、房屋等公共设施出现开裂、不均匀沉降以及因施工导致地下各种公共设施和管线破损破坏等问题，均由乙方负责。
3、乙方须按照甲方的工期要求施工，组织各种机械进退场，开工前向甲方提供有关人员上岗证、企业资质、有关设备合格证及年审合格证等有关资料。
4、如实做好各种交工验收资料，及时向甲方或监理报送施工进度，认真做好自检工作，如发现问题应及时处理，采取有效的补救措施。
5、严格遵守并执行甲方及监理人员的现场管理及现场代表提出的各项意见及要求，及时组织机械及施工人员进场，做到安全、文明施工。
6、严格管控工程进度，不得拖延工期，按阶段及时向甲方提交工程进度证明资料及相关的工程资料。
7、乙方应注意施工安全，负责对工人进行安全教育，并为工人购买保险，现场应选派专职安全员负责现场安全文明施工，如发生工伤事故，均由乙方负责。
九、补充条款：
1、在施工中乙方严禁浪费混凝土，控制好设计标高。如发现乙方
无辜浪费混凝土甲方有权对乙方进行处罚。
2、钢筋损耗率按0.5％、混凝土充盈系数按1.08。
3、因图纸变更、地质报告不符等其它因素造成的工程进度较慢，产生的误工、窝工，经监理工程师及甲方工程师核实后，应办理施工签证。
十、争议
甲乙双方在履行合同时发生争议，可以和解或要求有关主管部门调解，当事人不愿和解，调解或和解调解不成的，可以向仲裁委员会申请仲裁或施工当地法院提起诉讼。
十一、合同生效：
合同签订后甲乙双方共同遵守，若单方违约承担一切法律责任，1、本合同自双方签字盖章后生效。
2、本合同未尽事宜，双方另行协商，签署补充合同。
3、本合同一式五份，甲方执三份，乙方执二份，各份具有同等法律效力。
超大深基坑 篇5
某商务办公楼项目,地上部分14层,地下室2层,基坑几何形状较为规则,顶板相对标高为-0.35m,中楼板相对标高为-4.35m,基坑开挖深度9.50左右,局部开挖深度9.40m或9.70m,基坑长、宽分别为160m和95m左右,开挖面积约达1.6万㎡。施工场地中存在很多市政地下管线,同时周边的临近建筑物较多,另外对环境保护的要求较高。因此本次超大深基坑项目的施工难度较大,经过反复商讨,超大深基坑项目采用了坑边逆作、中央顺作的施工方式,最终取得了良好的社会效益和经济效益。
2工程地质条件
本项目施工场地标高一般在4.04~4.81m范围内,场地稳定,地势平坦,适宜建筑。此外项目场地内的浅部地下水主要为孔隙潜水,潜水位主要受大气降水的影响,含水层的渗透性较弱,含水性较差,根据地质勘查结果,该施工场地地质条件主要如表1所示。
3总体设计思路
本项目中,基坑开挖深度和开挖面积均较大,并且周边环境复杂,因此对支护结构的要求较高。经过设计人员以及各方的反复商榷,最终本次超大基坑项目的支护形式采用坑边逆作、中央顺作的形式,在坑边逆作法施工中将主体结构的板、柱、梁作为支撑体系。
3.1水平支撑系统
在本项目的坑边逆作法施工过程中,基坑开挖阶段的水平支撑系统即为坑边主体结构梁板,这样可以有效控制水平变形,具有足够的支撑刚度,并且无需设置大量的临时支撑,便于施工,可以节约资源。由于实际施工中需要在首层结构梁板上设置堆载场地以及施工车辆运行通道,因此在首层结构梁板的设计过程中,设计人员根据施工荷载情况,严格进行验算,合理制定加固措施[1]。
3.2竖向支撑系统
本工程中竖向支撑系统采用临时格构柱以及永久格构柱两种形式,其中临时格构柱为一柱多桩形式,永久格构柱为一柱一桩形式。当逆作施工结束之后,永久格构柱要外包混凝土,进而用作主体结构柱,当地下室施工完成并且地下室强度满足设计标准之后,即可拆除临时格构柱。
3.3维护墙体
本项目中,超大深基坑四周的围护墙体采用Φ900钻孔灌注桩,外侧设置止水帷幕,止水帷幕采用Φ800高压旋喷桩。
4坑边逆作法施工技术
4.1划分施工流水段
根据时空效应原则将本次超大深基坑工程共分为16个施工流水段,并且根据坑边逆作,中央顺作的施工方式,又可以将16个施工流水段划分为两个部分:其中I部分为坑边区域,采用逆作法施工;Ⅱ部分为中央区域,采用顺作法施工,流水段划分情况大致如图1所示。
4.2基坑降水
本次超大深基坑施工中,基坑降水采用了真空深井降水与轻型井点降水。基坑降水施工分为两个阶段:第一阶段是坑边逆作区域以及基坑浅层土体的降水施工,此阶段中采用真空深井降水与轻型井点降水相结合的形式;第二阶段是基坑中心顺作区域以及基坑深层土体的降水施工,该阶段采用深井降水。当水位降低到每层土体开挖面以下1.0m时,开始进行开挖施工,而且在开挖施工过程中要保持降水不间断,始终将水位控制在土层之下。此外在降水的同时还要严格控制坑外水位高度,避免降水过量而加大坑外结构的变形和沉降[2]。
4.3坑边逆作法施工
在坑边逆作法施工实际开始之前,首先要做好场地平整等前期准备工作,当硬地坪施工完成后即可开始立柱桩、钢立柱施工,同时进行Φ900钻孔灌注桩(围护墙体)、Φ800高压旋喷桩(止水帷幕)以及冠梁的施工。
上述环节完成后,开始第一层土方的开挖施工,采用盆式开挖的方式,开挖深度为1m,挖至-1.350m标高,然后进行首层坑边逆作区域的梁楼板浇筑施工,浇筑完成之后采用型钢混凝土传力带将冠梁与浇筑好的梁楼板相连,进而形成深基坑内的第一道水平支撑。
当坑边逆作法施工区域的首层梁楼板结构满足设计强度之后,即可继续开挖坑边土体,本层开挖深度4m,挖至-5.350m标高,然后进行地下一层坑边逆作区域的梁楼板浇筑施工,浇筑完成后采用型钢混凝土传力带将浇筑好的梁楼板与混凝土围檁相连,进而形成深基坑内的第二道水平支撑。
地下一层坑边逆作区域的梁楼板满足设计强度之后,再开挖下一层土体,本层开挖深度4.5m,挖至-9.850m标高,然后进行坑边基础底板的浇筑施工,再进行坑边逆作区域地下主体结构施工。
当坑边逆作区域的地下主体结构施工完成之后,即可开挖中心岛土体,然后采用顺作法来施作中央区域的地下主体结构,最终完成整个地下结构的施工。为了保证施工质量,本项目中严格对施工工艺进行控制,要求各环节施工活动必须严格遵守施工流程。
5结束语
目前,城市超大深基坑施工项目越来越多,建设时应注意保证超大深基坑工程的施工质量。文章分析了坑边逆作法在超大深基坑项目中的应用,旨在促进超大深基坑施工水平。
参考文献
[1]张玉成,杨光华,胡海英,钟志辉,温勇,陈富强.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[J].岩土工程学报,2014,S2:198-204.
超大深基坑 篇6
城市开发与建设的管理者们一直以高层建筑建设作为城市规划, 在开发的土地资源上进行高层建筑的建设, 地上高层建筑林立, 但是仍然不能满足当前我国的住房使用要求。因此, 大量的地下空间得以开发和建设。地下建筑在社会生活当中发挥着巨大的作用, 有着十分重要的职能。超大深基坑坑边逆作法是应用于地下工程建设的技术手段, 对地下工程建筑施工的安全稳定性提供了良好的保障。
1 坑边逆作法应用的重要意义
随着地下空间的大幅开发, 地下工程建设进程正逐步加快, 地下建筑已经发展成一定的规模, 并投入使用, 发挥着重要的职能。比如地下仓库、停车场、商场、地下室以及地铁等重要基础设施, 在社会生活当中起到了十分重要的作用。发展到现阶段, 对于地下空间的开发程度正在逐渐加大, 深基坑工程呈现规模化的发展。根据实际需要, 越来越多的大型地下建筑开始兴建起来, 于是就形成了超大深基坑工程。由于地下深基坑工程的面积与深度较大, 加上地下土层结构较为复杂, 在施工建设当中存在着不小的技术难题。在施工过程当中, 存在着一定的安全问题。
传统施工办法往往采取基坑支护的办法, 该办法虽然在一定程度上保证深基坑工程的安全稳定性。但是这种施工办法会消耗大量的建筑材料, 并由于支撑材料会使地下施工结构更为复杂, 增加了施工的难度。由于处于地下这一特殊环境, 深基坑工程的安全稳定性就变得极为重要, 稍有不慎, 就会影响整个地下建筑的安全性, 给人们的生命财产带来威胁。因此, 采用有效的技术措施, 来改善当前超大深基坑工程的安全稳定性。坑边逆作法是很好的选择, 针对深基坑工程的特点, 适用于大规模、深度大以及环境复杂的施工结构当中。可以有效的节约能源, 避免支撑结构的搭建而给施工造成困扰, 更加节能、有效, 对超大深基坑工程安全有序的进行具有重要的意义[1]。
2 坑边逆作法的技术特点
2.1 土方开挖效率高
在超大深基坑工程施工之前, 需要进行土方开挖。由于挖掘规模和深度都非常大, 在挖掘过程当中很有可能会给周边环境造成影响, 如果出现操作上的失误, 甚至可能造成土地的塌陷。不仅会影响工程的顺利进行, 而且还会造成不小的经济损失。另外, 在土方开挖的过程当中, 会在很大程度上受到土方挖掘设备的, 土方挖掘效率低, 延长工程施工周期限制, 增加成本, 影响施工质量。坑边逆作法能够有效提高土方开挖的效率。在土方开挖的洞口搭建斜向栈桥, 以便于土方开挖设备的顺利作业, 以及运输车辆及时地将挖出的土方运出, 避免影响工程施工, 提高土方开挖效率[2]。
2.2 节约成本
在超大深基坑工程当中, 往往会采用大量的钢筋混凝土等建筑材料来搭建支护结构。支护结构只是在土方开挖过程当中起到一定的作用, 维持用方结构不发生变形。但是大量的材料消耗会极大的增加工程投入的成本。另外, 在超大深基坑工程开始施工时, 需要对支护结构进行拆除, 造成材料的浪费, 形成一定的损失。坑边逆作法下的超大深基坑工程是不需要进行任何支护条件的搭建, 利用坑的四周的地下主体结构, 并将其作为支撑结构, 对深基坑进行防护支撑。同时由楼板和梁柱作为辅助支撑的作用, 将压力分散, 缓解支撑结构的承载压力。对于施工设备施工设备施工造成的压力, 也只需要对支撑结构进行简单的加固处理。以坑边逆作、中间顺作的支护方式, 在保证施工稳定性的同时, 极大地节约了成本, 提高了施工效率。
2.3 空间的整体性
坑边的逆作区域的结构框架受到荷载压力的影响, 会发生一定程度的位移。但是由于各结构框架的荷载承受力存在一定的差异性, 并且相互之间存在一定的制约, 使各框架之间的位移不明显, 形成更加完整的空间结构。坑外的土体会发生水平位移, 在坑边逆作法的作用下, 水平位移会受到离基坑侧壁距离变化的影响, 以维持深基坑空间的整体性。另外, 坑边逆作法的应用, 能够缩短楼板的浇筑时间, 在土方开挖完成之后, 立即进行下层楼板的浇筑, 避免坑底土的隆起。在四周逆作区的施工进行时, 对中央顺作区保留土体, 在进行中央顺作区的的施工时, 在进行土体的挖除。通过这种方式, 可以有效避免坑底土隆起而导致支护墙体的变形, 有效地保证了深基坑空间结构的整体性[3]。
3 坑边逆作法的应用
坑边逆作法在经过几十年的发展和完善之后, 形成了系统规范的的施工应用技术, 并得到广泛的应用。坑边逆作法的应用还受到了地理环境以及建设环境的影响。
3.1 高层建筑的应用
现代高层建筑的建设, 也离不开坑边逆作法施工技术的应用。随着高层建筑的逐渐增多, 其安全稳定性一直得到关注。除了加强建筑施工的质量管理之外, 还要从施工技术方面进行研发和拓展。利用坑边逆作法, 可以有效的增强高层建筑的安全稳定性。在进行工程施工时, 可以先对地下工程进行施工, 或是地上、地下同时进行施工, 以提高施工的效率。利用地下室的钢筋混凝土结构墙板作为地上建筑的承重结构, 减少了不必要的工序, 有效缩短施工工期, 大幅节约了成本。大多数的高层建筑, 以坑边逆作法作为建筑技术核心, 开始采取主楼顺作、裙房逆作的施工模式, 建筑效率高, 整体空间性良好, 最重要的一点就是, 具有良好的安全稳定性。许多著名的高层建筑都是以坑边逆作法作为施工技术建设完成的, 例如高492米的上海环球金融中心。
3.2 地下建筑的应用
坑边逆作法广泛应用于高层建筑当中, 但随着地下空间资源的开发, 坑边逆作法得以应用在地下建筑工程当中。当前, 地铁已经成为人们日常生活不可或缺的一种交通方式, 给人们的生活带来了极大的便利。作为最具代表性的超大型深基坑工程, 几乎所有的地铁建设都是以坑边逆作法作为施工技术, 有效的保证了地铁站建筑的安全, 为地铁交通的安全畅通提供了保障。
坑边逆作法被大量应用于工程实践当中, 并充分展现出重要的应用价值, 在城市开发与建设当中发挥了十分积极的作用, 并产生了重要的经济效益、环境效益以及社会效益。随着超大型深基坑工程的发展, 坑边逆作法不断的完善, 在未来的城市建设当中, 依然会得到更为广泛地应用。
4 结束语
超大型深基坑工程为地下空间资源开发提供了良好的发展基础, 坑边逆作法施工技术的应用, 使大量的高层建筑和地下工程建筑被建设起来, 并发挥着重要的社会职能。结合坑边逆作法的技术特点和实际当中的应用, 对超大深基坑工程进行更深层次的了解。未来的超大型深基坑坑边逆作法施工技术有着十分广阔的发展前景。
摘要：随着城市建设步伐的加快, 城市的规模日益扩大, 大量的土地得到开发和利用。但是有限的土地资源需要承载我国庞大的人口基数, 住房问题一直是困扰我国城市开发与建设的难题。随着人口增长带来的巨大压力, 城市建设者们开始着眼于地下空间的开发, 地下建筑如雨后春笋般被建设起来。随着地下工程的深入进行, 施工技术的应用研究得到重视。文章结合当前地下建筑工程的发展, 对其施工技术进行分析, 研究超大深基坑坑边逆作法在地下建筑工程施工建设当中的应用。
关键词：超大深基坑,坑边逆作法,施工技术
参考文献
[1]赵翔, 王杰光.逆作法施工技术在大型深基坑工程中的应用[J].土工基础, 2014, 6:1-5.
[2]关雪梅.大型深基坑逆作法施工中的若干工艺技术问题研究[D].同济大学, 2008.
某超大圆形基坑三维有限元分析 篇7
关键词：三维有限元,超大深基坑,围护结构
0 引言
随着我国解决城市土地紧缺、现代城市可持续发展,高层、超高层建筑的发展与人们对地下空间的合理开发利用的日益增多,涉及的基坑工程不仅数量增多,而且向着更大、更深的方向发展。对于超大圆形基坑来说,地下连续墙相当于圆柱壳,在合理对称的土方开挖下,作用在其上的土压力能够自身平衡,相互抵消而呈现出主要承受环向压力的特性,这能更好地发挥混凝土材料的抗压性能。另外由于“土拱”效应的影响,即作用在连续墙上的土压力与平面结果相比较小。且圆形基坑支护结构给施工带来了空间上的方便以及对施工中的应力变化路径更容易分析与控制。因此圆形深基坑在有场地条件和满足使用要求的情况下得到了较为广泛的应用。
本文以某超大圆形基坑为工程实例,建立工程实际的三维有限元计算模型和参数选取;探讨圆形基坑在各种不同开挖模式的三维数值模拟。由于本工程地质和水文条件相当复杂,而且工程紧邻市政道路、管线、周围的超高建筑物,所以在设计上不仅按考虑基坑稳定控制设计,而且在很大程度上按基坑变形控制设计,技术含量相当高,可为将来同类工程提供借鉴意义。
1 工程概况
本工程是上海市繁华市区内的一幢超高层建筑物的基坑。根据超高层建筑基础的各项设计要求,主楼基坑采用明挖法,裙房采用逆作法。
根据勘察资料,主楼基坑场地地质主要由粘性土、粉性土、砂土组成,一般具有成层分布的特点。土层的物理力学指标见表1。
主楼基坑运用了圆形地下连续墙加环撑组合成围护结构:拟建圆形基坑开挖深度约31.6 m,内径为121 m的圆筒结构,采用盆式开挖;地下连续墙墙厚为1.2 m,墙入土深度为48 m,地下连续墙接头形式为“V”形钢板柔性接头。
2 三维有限元分析
2.1 计算模型与方法
1)计算边界条件与计算工况:
本文采用ANSYS三维有限元分析软件对基坑地下连续墙支护结构进行施工过程的模拟研究。其中选取计算边界条件如下:计算区域侧边界距坑壁大于两倍坑深,取70 m,底边边界自坑底往下取30 m。在坑外计算范围内地面加施工附加荷载20 kPa,采用水土分算的方法。计算模拟一(盆式开挖):先沿地下连续墙周边开挖出第一道内支撑的基槽,然后施工第一道内支撑。等第一道内支撑达到一定强度后,再由中间向周边方向放坡开挖第一层土体,直到完成第一层土体的开挖标高为工况一;依次类推到完成第六层土体开挖。计算模拟二(岛式开挖):先沿地下连续墙周边开挖出第一道内支撑的基槽,然后施工第一道内支撑,等第一道内支撑达到设计强度后再由周边向中间放坡开挖第一层土体,直至完成第一层土体开挖为工况一;依次类推,到开挖完成,土体开挖围护剖面见图1。
2)土体的本构模型选为(Drucker-Prager)模型。
DP屈服准则可表示为:
其中,{S}为偏应力;σm为平均应力,
材料常数β和屈服强度σm的表达式如下:
其中,ϕ为材料的内摩擦角;c为材料的粘聚力。
3)具体模拟实现步骤:
a.模型的建立:建立整个场地土体及支护结构模型(在ANSYS计算模型中,静止土压力主要与土体重度和泊松比有关。由于同一层土在其厚度和土质参数在分布上是不规则的,即使同一块区域内不同的勘测点数据收集是不同的,根据实际情况和土层比重,本文将土层划分为6层。而泊松比的取值则根据开挖前的勘测值及施工中动态观测值,通过对两次不同参数进行内插,得到比较合理的泊松比)。
b.工况的模拟:模拟降水和支撑“杀死”和“激活”中一点要优化好:由于混凝土需要一定的时间才能达到设计强度,所以在两种不同工况中必须涉及施工的影响,则在模拟中通过对混凝土材料参数折减系数方法给以考虑。
2.2 模拟结果和分析
从图2和图3可知,无论是盆式开挖还是岛式开挖,在开挖到第四层土体时基坑的水平变形突然很快,而且基坑的变形最大位移也在这时候出现。所以可以根据基坑的三维模拟,发现基坑的变形规律,做好基坑的优化设计与基坑施工控制。根据基坑变形较快的开挖层,应加快施工速度,在基坑降水方面缩短预降水时间,从而减少基坑土体的流变对支护的影响。另外一个方面,基坑开挖是时间比较长的动态过程,基坑支护(无论是地下连续墙还是环撑)都是有位移扩大的趋势,所以在基坑支护设计的时候要考虑基坑动态变形过程中的协调,优化好基坑各支护的参数。
从图4可知,岛式开挖水平变形小于盆式开挖,另外,在基坑内应力释放及坑底回弹的作用下,坑外土体应力及土体参数不断改变,有时甚至发生土体流变,从而进一步影响支护变形。相比岛式开挖和盆式开挖施工可知,对同一土层开挖下,岛式开挖支撑比盆式开挖支撑受力早,因此在一定程度下可以减少支护在开挖时的水平位移。另外,岛式开挖相当于将基坑中央的土方暂时留置,该土方具有反压作用,可有效地防止坑底土的隆起,有利于支护结构的稳定。因此,在高度敏感的基坑开挖过程中,对每层土体开挖的厚度也要慎重考虑,可以对基坑回弹系数的研究确定最佳的土层开挖厚度,从而降低基坑的位移。
3 结语
1)在基坑设计和施工开挖中,三维有限元可以很好的分析结构的空间效应和施工在各种动态情况下的应变。模拟的精度很大程度上看所建的模型和参数选取的真实性,所以对关键参数的分析需要进一步的分析和积累。
2)在工况模拟中,可以看出:盆式开挖方式和岛式开挖方式中,地下联系墙水平变形前者大于后者,但内支撑的轴力却比后者小。所以在变形允许的范围内,可以通过盆式开挖,让地下连续墙和内支撑受力更协调。
3)在基坑模拟开挖中,一般是假定工况、土压力、弹性抗力系数是不变的,基坑土应力和变形是在瞬间完成的,即不考虑时效性。所以在模拟中还要考虑时间对各参数的影响,可以通过考虑动态设计,通过反分析推求较符合实际的土质动态参数,使设计及施工更逼近实际。所以在设计时有必要设计一个动态的反馈系统和施工控制系统,使工程设计更优化。
参考文献
[1]陆新征,宋二详,吉林,等.某特深圆形基坑考虑支护结构与土体共同作用的三维有限元分析[J].岩土工程报,2003,25(4):488-491.
[2]贾坚,谢小林,翟杰群,等.“上海中心”圆形基坑明挖顺作的安全稳定和控制[J].岩土工程学报,2010,32(S1):65-66.
[3]范益群.软土基坑考虑时空效应的三维动态设计与过程控制[M].上海:上海科学普及出版社,2005.
华北地区超大基坑的降水方案设计 篇8
拟建天津市滨海新区于家堡金融服务区一期基坑平面尺寸约为400×250 m，占地约10万m2，普遍开挖深度13～14 m，塔楼局部开挖深度15 m。其中包括南北向与东西向两条地铁线路，南北向地铁基坑开挖深度为16.05 m，东西向地铁开挖深度为23.1m。
根据工程不同部位的开挖深度，为便于本次降水方案设计，将本次一期基坑按照开挖深度的不同划分为16个区，分区示意图见图1。本工程设计地面相对标高为-2.85m，绝对标高为+2.00m。
二、降水设计方案
1. 本方案设计降水的目的
(1)疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在基坑内施工作业;
(2)降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度;
(3)降低下部(微)承压含水层的承压水水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。
2. 工程地下水风险分析
(1）浅层潜水降水不当影响基坑开挖
场地浅层潜水含水层以粉质粘土为主，部分区域分布有一定厚度(约4m)的粉性土。这层潜水含水层水位埋深浅，含水量相对较丰富，若不采取降水措施或降水不当，对基坑开挖将会产生一定的影响。对此，需要采取合理的疏干降水措施，并采取针对性的管理措施，提高疏干降水效果。
(2）承压水突涌
场地最浅23.00 m见承压含水层，而商务区基本开挖深度为13.00～15.00 m，南北向地铁开挖深度为16.00 m，东西向地铁开挖深度为23.10 m。部分基坑开挖已进入承压含水层中。因此，在工程施工过程中，承压水突涌是本工程施工过程中最大的风险之一。
针对承压水突涌风险，布设降压井进行减压降水是常用的工程降水措施。在本工程中，根据基坑抗突涌稳定性验算结果，在需要进行减压降水的区域布设降压井进行减压降水，确保基坑安全。
3. 基坑抗突涌稳定性验算
基坑底板抗突涌稳定条件为在至承压含水层顶板以上土重大于水压力，按下式进行承压水位控制:
其中，F为安全系数，取1.1;hs为开挖深度，m;D为承压水头埋深值，m;γ
s为基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的平均值，本工程取值18kN/m3
;γw为地下水的重度，10kN/m3。
以该地承压含水层承压水位较高值(承压水位埋深为8.60m)考虑，当开挖深度到17.1m时，开始启动减压井降压。且只有主楼局部电梯坑区域需要降压，最大降压2.67m，其他区域不需要降压。
微承压水降压应按照“按需降压”的原则，根据微承压水头埋深的观测结果确定降压井的运营，在确保上覆土重满足微承压水突涌稳定性要求的条件下，结合土方分层开挖逐渐降低微承压水水头高度。
4. 降水设计思路
根据基坑抗突涌稳定性验算结果，本工程降水设计思路如下：
(1)采用疏干井疏干浅部潜水含水层，为保证一定的水力梯度，疏干井深入开挖面以下5～6m。
(2)根据基坑形状，考虑基坑开挖的工况，疏干井宜以直线型布设，有效均匀地保障疏干降水效果，同时也方便土方开挖。
(3)针对E、G、I、J、L区不同的降深需求，考虑G、I区降深较小，近似处于临界降压状态(满足1.1的安全系数)，且考虑到G、I区距离E区较近，G、I区不单独布设降压井。
E、L区降深相对J区较浅，根据其水力梯度，E、L区降压井深度应小于J区降压井。
(4)降压区域E、L远离基坑边界，J区围护已基本隔断承压含水层坑内外水力联系，为预防地墙连接接缝处发生围护渗漏等问题，在J区坑外布设相应的观测井，作为应急使用。
5. 疏干设计
(1）疏干井布设
1)疏干井数量
参照有关标准及规范，结合降水设计评审专家组意见，本次降水工程疏干井单井有效抽水面积a井取400 m2。
坑内疏干井数量计算公式:n=A/a井
式中：n—基坑内降水井数量(口);
A—基坑面积(m2);
a井—单井有效降水面积(m2)。
计算得出本基坑需要布设的疏干井数量如下：
n=A/a井=99324/400≈248口
按照基坑形状，实际布设疏干井243口。
2)疏干井深度
钢管疏干井一次性成井，根据基坑开挖程度布设深度为19～22 m;布设无砂疏干井的区域第一步开挖成井深度为10 m，第二层开挖深度内主要的潜水含水层为(3)3层淤泥质粘土、(3)4层粉质粘土、(4)层粉质粘土、(5)层粉质粘土根据开挖情况疏干井管井深度分别为14～17 m。
(2）疏干效果预估
根据计算的疏干井数量，结合土层分布概况，预估疏干效果。预测计算中，考虑围护效果较理想的状态下可以忽略基坑内外的水力联系，参考工程地质手册，土层重力水给水度取0.03。计算单井有效面积内可疏干重力水水量为：
Q=250(单井有效疏干面积)×15(有效疏干土层厚度)×0.03(重力水给水度)=112.5T
根据类似工程的工程经验，抽水前期(25d内)，疏干井单井平均流量基本呈图2中所示趋势。
根据以上疏干井流量变化趋势，估算本工程疏干井降水效果见表1及图3。
由表1和图3可知，在坑内疏干降水时，为了保障15.0 m以内土层的疏干效果，至少宜提前15d开启疏干降水井。对于潜水水位的观测如下：
1)基坑内潜水水位的观测：选取少数的几口疏干井抽干井内的水，在周边疏干井均开启的情况下进行水位恢复，稳定后的水位即当前的潜水水位。这样既节省了一部分疏干井工作量便于坑内的施工又能够观测到潜水水位;
2)基坑外围潜水水位的观测建议第三方检测单位在坑外布置适当数量的潜水水位观测点。
对于基坑地板大面积处于(3)3粘土、淤泥质粘土中，本次工程降水设计中疏干井滤管段均穿过该层且深于基坑底板5～6m，利于降落漏斗的有效形成以及该层水的疏干。
6. 降压设计
(1）降压井数量
参考勘察报告，考虑J区(6)层、(7)2层理论上已被围护隔断基坑内外水力联系。在隔水边界的影响下，水力梯度较大，降水曲线较陡，降压井间距取约30.00 m。参考类似工程，E区、I区降压井间距也取约30.00 m。结合基坑形状，E区实际布设12口降压井。J区实际布设12口降压井，I区实际布设6口降压井。J区坑外布设12口观测井。
(2）降压井深度
根据本工程降水特点，坑内降压井深度根据下式确定：
式中：H—降压井深度，(m);
H1—基坑开挖深度，(m);
h—基坑开挖面至滤料顶面之间的距离，(m);
J—水力梯度;
L—相邻降水井之间水平距离的1/2,或降水井至基坑边水平距离，(m);
l1—过滤器最小工作长度，(m);
l2—沉淀管长度，(m);
s2—井的水头损失(井损)。
1)E、L区
基坑开挖深度H1为16.05m;h取7.00 m;根据E、L区水位降深，J取约1/10,L约15.00 m;根据经验，砂质粉土及粉砂层中，l1取约6.00 m;l2一般取1.00 m;井损s2取约6.00 m。则H=16.05+7.00+15.00×1/10+6.00+1.00+6.00=37.55 m。实际设计E、L区降压井深度为38.00 m。
2)J区
基坑开挖深度H1为23.10m;h取1.00m;根据J区水位降深,J取约1/7,相邻降水井间距约15.00m;根据经验,砂质粉土及粉砂层中,l1取约6.00m;l2一般取1.00m;井损s2取约6.00m。则H=23.10+1.00+15.00×1/7+6.00+1.00+6.00=39.3m。实际设计J区降压井深度为40.00m。
三、减压降水对环境影响分析和控制措施
1. 减压降水对环境影响分析
E、L区减压降水对基坑外围产生的水位降深最大仅为1.0m，这一水位变幅也基本处于地下水自然变幅范围内，因此，E、L区减压降水对基坑周边不会造成影响。
而J由于围护已基本隔断基坑内外承压水水力联系，基坑外的水位降深更小，其理论上对基坑周边的环境影响还小于E、L区。故本工程减压降水，对基坑周边不会造成过大的沉降影响。根据预估，减压降水诱发的周边沉降等值线见图4。
2. 减压降水对环境影响控制措施
从上述分析，本工程降压对周边环境影响不大，但是为实现“可持续性环保型施工”的目标，在进行工程降水，尤其是减压降水时，仍需要做到“按需降水”，减少地下水资源的浪费，减少微观地面沉降。对此，主要的控制措施有：
(1)根据现场试降水结果，编制降压井的降水工况，按合理按需的原则进行抽水。做到在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水位降深过大。
(2)建议在后期挖土施工的过程中，尽量提高效率，缩短挖土时间，相应得减少抽水时间，同时减少降水对周边环境的影响。
(3)及时整理基坑开挖和降水时的水位资料，建设单位的位移监测资料须及时送交我现场项目部，以便绘制相关的图表、曲线，必要时调控降水运行。
(4)对施工场地周围的已有建筑物，施工前先踏勘一遍。按规范要求布置好沉降观测点，施工期间每天进行观测，沉降速率及累积沉降量严格按照设计要求控制。如有异常，停止降水施工，及时向上汇报，研究保护方法。
(5)采用信息化施工，对周边地面、邻近建(构)物进行位移监测，发现问题及时处理，调整抽水井及抽水流量，指导降水运行和开挖施工。
四、结语
总之,基坑降水工程设计与施工,要在掌握场地水文地质条件,分析现有资料基础上,合理选择水文地质参数,确定降水方案。在降水井施工中,要不断收集、积累成井资料。依现场实际条件,解决工程中所出现的问题。只有这样,才能取得良好的降水效果。
摘要：天津市滨海新区于家堡金融服务区起步区超大基坑的地质条件,水文条件,基坑降水设计,疏干井和降压井的设计、分析和验算,对环境影响的分析以及控制措施。
关键词：超大基坑,疏干井,降压井,环境影响
参考文献
[1]侯超利,王宏.商务大厦深基坑降水设计[J].包钢科技.2011(02).
超大深基坑 篇9
1 工程概况
1.1 场地概况
拟建项目位于位于上海市闵行区,场地南至银都路,北至春申塘,西至高速公路,东至规划河道,形状不规则,如图1所示。
工程总用地面积218 950 m2,场地内拟建建筑物地上以三层为主,靠银都路局部为四层,主要功能为家居卖场;地下为二层,地下一层主要功能为商业、设备用房、货物库房及其他辅助用房,地下二层为机动车停车库。基坑周长约1 200 m,基坑开挖深度达9.50 m。
此基坑不仅又深又大,且周边环境异常复杂,市政管线情况如表1所示。
场地东侧围护外边线距离规划红线约为6～20 m,红线外侧为规划河道,现场地内东侧为中沟港,南北走向,未通航,宽约12～15 m,最深处浜底标高约为1.10 m,河岸边坡为天然土坡;再往东距离约35 m为金盛国际家具(2～6层建筑、框架结构、桩基础)。场地北侧围护外边线距离规划红线的距离约为75.0 m,红线外为春申塘(东西向分布、通航、宽约40 m、最深处河底标高约-2.0 m),河岸边坡为混凝土堤岸加天然土坡。基地西侧围护外边线距离规划红线的距离为7.00～8.00 m,红线外为都园路及春申停车场货运中心;再往西距离拟建场地最近约为50 m为高速公路(南北向分布、宽约60 m、沥青路面)。基地南侧围护外边线距离规划红线约为5.7 m,红线内2.00 m有地下电缆。红线外7.50 m为银都路路崖。
综上所述,本工程周边主要分布道路、管线及建筑等,大部分距离较远。南侧银都路下管线及西侧都园路下管线、春申停车场货运中心是本工程基坑围护设计保护的重点。
1.2 工程地质条件
拟建场地位于长江三角洲入海口东南前缘,地貌类型属滨海平原,地势基本平坦。现为待建空地,有零星蔬菜种植,在场地东侧分布有一条南北走向的明浜(中沟港),宽约12～15 m。勘察期间,实测各勘探点的地面标高介于4.30～4.50 m之间,最大高差约0.2 m,场地地形均较为平坦。
根据勘察报告,开挖深度影响范围内岩土层分布有:①层杂填土、②层粘性土、③层淤泥质粉质粘土夹砂质粉土、④淤泥质粉质粘土、⑤2砂质粉土、⑤3粉质粘土。上述各土层的物理力学参数如表2所示。
1.3 水文条件
本次勘察揭示的地下水类型主要为孔隙潜水和承压水。孔隙潜水主要赋存于①层杂填土、②层粘性土、③层淤泥质粉质粘土夹砂质粉土中。勘察期间测得场地内初见地下水埋深1.30～2.80 m,地下水位变化主要受大气降水、地面蒸发及地表迳流控制。微承压水主要赋存在⑤2层砂质粉土中,水位埋深4.8～5.2 m。
2 影响支护的不利条件分析
依据勘察报告所揭示的地层情况,结合基坑周边环境和开挖深度等,可得到四种对基坑支护不利的不良地质现象。
2.1 浜填土
经勘察,拟建场地南侧与东侧有明、暗浜分布,南侧为东西向暗浜,东侧为南北向明浜,二浜相通。暗浜约宽15～20 m,最大深度约4.5 m;明浜约宽15 m,浜底标高+1.45～+0.30 m,本拟建物位于明、暗浜影响范围。将会对拟建物桩基施工及基坑围护产生不利影响。对于位于围护沿线及处于放坡平台范围内的暗浜建议进行换填处理,要求换填粘土,压实度不小于0.95,确保围护结构施工质量及临时边坡稳定性。
2.2 砂土液化
砂土液化包括震动液化和渗流液化。震动液化是饱和砂土、砂质粉土在地震动荷载作用下,因孔隙水压力骤增,导致砂土结构破坏,呈现液化状态的现象;渗流液化是饱和砂土、粉土因水力坡度在渗透水流作用下产生的流动现象。由于③层灰色淤泥质粉质粘土中内夹较多粉性土,当基坑开挖揭遇③层,若保护措施不当,则可能产生渗流液化等现象,严重时将产生地面坍塌等危害,使周围环境受到破坏。相关的工程事故已不少见。因此,对砂土液化问题应予以足够重视。
2.3 管涌与流砂
水土突涌是在基坑等地下空间开挖过程中,因承压水头压力引发的向基坑内突发的涌水、涌砂现象。由于场地内微承压含水层及承压含水层发育,而本工程基坑开挖面积巨大,开挖深度较深,若对地质环境、地下水流场的动态变化没有予以足够的重视,或在设计施工管理等方面产生不合理现象,则有引发水土突涌的可能。
一方面基坑开挖过程中应注意此段土层内围护体和止水帷幕的施工质量,采取合理的施工工艺,避免塌孔等工程事故的发生;另一方面,需确保此区域止水帷幕的止水效果,避免发生渗漏、流砂、管涌等不良地质现象,从而保护基坑工程的顺利实施,减少周边地层因水位降低导致的沉降变形,保护周边环境安全。
2.4 软弱土层
本工程地下室基坑面积巨大,开挖深度约为9.5 m,在此开挖深度范围内揭遇的土层主要为③、④层淤泥质粘性土,该两层土具有高含水量、低强度等特点,且拟建场地局部地段有明浜分布,在施工过程中若支护方案设计不科学或支护体系施工质量不过关、施工方法不得当,均有引发基坑边坡失稳的可能性;另外,若施工时基坑边大面积堆土、堆物,亦有发生基坑边坡失稳的可能性。在基坑围护结构设计和施工中,应注意这层土对基坑开挖的影响,尽量避免对主动区土体的扰动;并采取适当、合理的措施对被动区土体进行加固,控制围护结构体的变形在允许的范围之内。
3 基坑支护方案选型
3.1 围护结构选型
此类开挖深度的基坑,围护结构常采用型钢水泥土搅拌墙、钻孔灌注排桩+止水帷幕、地下连续墙三种形式,其中,地下连续墙可以仅作为临时围护结构,也可采用兼作地下室外墙的“两墙合一”形式。三种围护结构从造价角度讲,在工期不是很长时型钢水泥土搅拌墙最便宜、地下连续墙最贵。
从结构安全度方面看,地下连续墙刚度最大、整体性最好、墙体变形最小,围护结构体系安全性最好,型钢水泥土搅拌墙和钻孔灌注桩次之,其中型钢水泥土搅拌墙刚度比钻孔灌注桩小,围护体变形也较钻孔灌注桩大。
本工程基坑面积较大,施工期较长,型钢租赁期较长,经济优势不在,且型钢水泥土搅拌桩墙刚度小,基坑开挖时变形大,围护结构易开裂漏水,对周边环境的影响范围将会较大。而钻孔灌注桩工艺成熟、刚度较大,安全可靠。另一方面,考虑本工程基坑面积很大,且基坑平面形状不规则,若采用水平支撑,无论采用钢支撑或者是钢筋混凝土支撑都不能有效受力,根据开挖深度一般采用中心岛盆式开挖,主体结构楼板同时作为支撑的支撑点采用两道支撑的支护体系。
因此,本次围护设计方案考虑采用钻孔灌注桩作为基坑开挖的围护结构。
3.2 止水体系
采用钻孔灌注桩作为基坑的围护结构,外围应设一道止水桩,以减小基坑降水对周边环境的影响,本地区一般采用双轴水泥土搅拌桩或者三轴水泥土搅拌桩。
由于本次基坑围护设计采用中心岛盆式开挖,首次开挖采用放坡开挖,深度将较大,坡面采取挂网喷浆及轻型井点措施加强坡面稳定,坡脚处采用两排深搅加强。控制首次开挖时对周边环境的影响。本次支护结构对止水要求高,因此考虑采用三轴水泥土搅拌桩作为基坑的止水桩。
3.3 支撑体系选型
水平支撑也可采用钢筋混凝土支撑或者钢支撑两种形式。
钢筋混凝土支撑刚度大,减少顶部位移,有利于对周边环境的保护;同时,钢筋混凝土支撑布置灵活,便于分块施工。但钢筋混凝土支撑施工工期相对于钢支撑要长,需要对浇筑的混凝土进行养护。支撑拆除也相对不便,通常需要采用爆破和人工凿除的形式。且本次主要采用二道水平支撑,模版的制作及混凝土的浇筑养护时间较长、难度较大。
钢支撑最大的优点就是施工方便,安装速度快、拆除也方便。钢支撑刚度较钢筋混凝土支撑要小,但可以通过加大支撑布置密度控制围护结构变形,同时应加强钢支撑施工质量,如平直度及焊缝等,确保安全。
综合考虑基坑开挖的实际情况及周边环境情况,本方案采用二道钢管撑,局部角部采用钢筋混凝土水平支撑,以增强角部刚度,减小变形。
3.4 坑内加固
为确保周边环境安全,应针对不同的保护要求,在坑内侧合理设置坑内加固,加强被动区土压力,减少基坑围护体的变形。坑内加固可采用双轴水泥搅拌桩进行加强,坡面采用挂网喷浆进行加强。坑底以下加固区域水泥掺量应予以适当提高,加强坑内被动区土压力及坑中坑留土平台的稳定,同时在边坡体上增设轻型井点降水。
3.5 优选的支护方案
通过优选,本基坑的支护设计方案采用中心岛盆式开挖,支护结构采用Φ900 mm@1 100 mm钻孔灌注桩,坑外设Φ850 mm@1 200 mm三轴水泥土搅拌桩,作止水帷幕;支撑体系主要采用1 200 mm×700 mm钢筋混凝土圈梁、1 300 mm×800 mm钢筋混凝土围檩;一层支撑采用直径610 mm×16 mm钢管撑,二层支撑采用直径610 mm×12 mm双拼钢管支撑;支撑立柱坑底以上采用型钢格构柱,坑底以下设置立柱桩,立柱桩采用Φ800 mm钻孔灌注桩。平面布置如图2所示。
开挖过程中,主体结构楼板同时作为钢支撑的支撑点,挡土体系采用钻孔灌注桩结合两道水平支撑,为控制首次开挖基坑变形,坑中盆式开挖留土部分坡面采取挂网喷浆及轻型井点降水措施加强坡面稳定,过渡平台及坡脚处采用两排深搅加强。钻孔灌注桩外设三轴水泥土搅拌桩作基坑止水帷幕。具体如图3剖面所示。
4 中心岛盆式开挖施工
中心盆式挖土是先在基坑中部放坡开挖,形成中心岛盆式工况,成中部部分结构底板或地下结构后,再利用完成的地下结构设置水平支撑或竖向斜抛撑,最后挖去四周盆边土方,完成地下结构施工。常用于基坑面积很大且不宜设置整体水平内支撑体系的情形。挖土机可利用栈桥下到基坑挖土,运土的汽车亦可以利用栈桥进入基坑运土,可以加快挖土和运土的速度[6,7,8]。
结合本基坑的实际情况,土方开挖和基坑支护可分解为七个工况,如图4所示。
图中7种工况依次为:1)施工止水帷幕、钻孔灌注桩、立柱桩、圈梁;2)基坑中心岛开挖至底板底标高,中心岛部分主体结构施工至±0.00;3)施工第一层钢支撑;4)周圈土方开挖至第二层围檩底标高,施工围檩及第二层钢支撑;5)周圈土方开挖至坑底,施工底板,待底板及换撑块混凝土强度达到设计强度80%后,拆除第二层支撑;6)施工地下负一层主体结构,待负一层底板及混凝土换撑块强度达到设计强度80%后,拆除第一层支撑及钢立柱;7)地下主体结构施工完成,支护桩与侧墙之间回填。
5 结论
对于复杂环境中的超大软土基坑,在进行支护方案优选时,需要先对影响支护的关键因素了解清楚,然后有针对性选择围护结构和支撑体系,最后选择科学合理的开挖方案。
本项目依据周边环境选择灌注桩围护结构、二层钢支撑(局部角部采用钢筋混凝土支撑,以增强角部刚度,减小变形),并选择中心岛盆式开挖方案。工程实施后获得很大成功,从最终的效果可以看出,中心岛盆式开挖支护方式在基坑开挖初期,坑内可不设支撑,施工的空间很大,施工方便;后期斜撑拆除较其他型式的内支撑要快,可以明显加快施工进度。灌注桩与二层钢支撑的组合有效控制了坑周土体变形。
综上所述,优选的方案既保证了基坑开挖的安全,又有着很好的经济效益。
参考文献
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