Hi,欢迎来中教数据,请登录
首页 >>提水工程 >>基坑设计在底部为深厚淤泥层时的措施研究

基坑设计在底部为深厚淤泥层时的措施研究

发布时间:2017-10-12 10:49来源:网络

  【摘 要】随着经济的不断发展,我国的工程项目在不断增多,尤其在沿海地区,例如滨海平原、河口三角洲等地。但是这种地理位置情况特殊,软土分布广泛,存在大量的淤泥或淤泥质土。在工程建设过程中,基坑设计是一种重要的施工技术,本文结合深圳市衙边涌片区泵站排涝工程中泵站部分基坑开挖项目,介绍深厚淤泥层中基坑支护设计方法,并对该种基坑设计进行变形分析,证实基坑设计研究的可行性。

  【关键词】基坑设计;深厚淤泥层;措施
  
  1 深厚淤泥层的特征及影响
  深厚淤泥层是在生物化学作用的前提下,并且在静水条件或缓慢水流环境下淤积而形成的。淤泥软土往往呈流塑状,天然含水量高的特点,而且一般都具有强度低、渗透性差、压缩性高、以及触变性等其他特点。近年来,随着滨海地区工程项目增多,经常遇到深厚淤泥层中基坑开挖问题,由于淤泥质土层厚度大、土质差,对基坑围护安全提出更高的要求,稍有不慎,便会引起基坑坍塌、场地周边管线和道路损坏现象,对周边的居民产生严重不良影响。因此,深厚淤泥层中基坑设计已成为工程设计人员关心的重点,但由于问题的复杂性,还需要对基坑设计进行进一步的研究。
  2 基坑设计的措施
  深基坑工程的影响因素多,危险性大,成功的深基坑工程设计方案,取决于其是否适应场地的水文地质条件、工程地质条件以及周边环境特点等。深基坑工程的影响因素在基坑开挖过程中是不断变化的,因此,一个合理的深基坑工程设计方案能否顺利完成,还必须进行施工过程中的监测工作,获得动态信息。通过对前期开挖监测得到的各种数据进行分析,对后续开挖方案、开挖顺序和开挖速度提出建议,对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报,保证基坑支护结构的稳定性及周围环境的安全。
  3 以深圳市衙边涌片区泵站排涝工程为例研究基坑设计措施
  3.1 工程概况
  衙边涌泵站排涝工程位于深圳市宝安区沙井街道衙边涌片区, 由于片区内地势低洼及受潮水位和茅洲河水位的顶托, 经常发生洪涝灾害, 所以建设排涝泵站, 抽排汇入低区的雨水, 提高片区的防洪排涝能力。泵站设六台机组, 总设计排涝流量 38176m /s,属中型泵站。场地标高约为 410m, 而泵房结构底板标高为 - 610m, 基坑开挖深度 710~1112m, 基坑西侧与茅洲河干流相邻, 需要进行基坑支护。
  3.2 工程地质条件及水文条件
  就工程地质条件而言,根据工程勘察报告提供的数据,拟建场地基坑工程所涉及的各地基土层的特征自上而下分述如下:
  3.2.1 杂填土层:主要成分为粉质黏土以及少量生活建筑垃圾,中间含有不均匀夹填石,未完成自重固结,其结构松散,土质稍湿,分布范围较广,厚度变化大,平均厚度为约为3156m
  3.2.2 淤泥层:呈流塑,具高压缩性,强度低饱和的特点,其中含大量有机质,分布的区域为全场,平均厚度为14149m
  3.2.3 中细砂层:松散且稍密,饱和,其中不均匀含粉质黏土、粗砂及圆砾。场地内全场分布,平均厚度为 1165m。
  3.2.4 黏性土层:可塑约为硬塑,土质为湿性。场地内全场分布,平均厚度为 12125m。
  3.2.5 强风化细粒花岗岩层:由细粒花岗岩风化残积而成,原岩结构清晰,岩芯呈土状、块状。场地内全场分布,平均厚度为 8160m。
  根据基坑的实际开挖深度以及上述的土层分布状况,基坑开挖面基本位于杂填土层和淤泥层中。
  该工程场地地下水主要类型有松散土层的孔隙水和基岩裂隙水。地下水受大气降雨影响。松散土层中的孔隙潜水分布于海冲积砂层中,透水性较好,属强透水层,受大气降水补给,水位随降雨量大小而变化。场地内地下水勘察期间测得地下水位埋深 0.32~4.70 m,场地地下水及地表水对混凝土无腐蚀性,对混凝土中的钢筋无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
  3.3 基坑设计方案
  经过设计人员对基坑设计中各个方案的测试,决定采用基坑支护方案:
  3.3.1 基坑支护选型
  泵站基坑存在以下特点:基坑地质条件较差,深度较深,且淤泥层特别深厚,淤泥强度低,天然含水量高。泵站基坑形状复杂,泵站结构不像土建结构形状规则,泵站存在进水池、前池、泵房、出水池等建筑物,形状不规整且结构不对称,增加支护的难度。综合分析以上特点, 拟放坡开挖、灌注桩加锚索及灌注桩加内支撑三个方案进行比较。因工程地处滨海深厚软土地区,淤泥强度低,能满足稳定边坡的坡度很小,泵站基坑开挖需要很大的施工场地 , 而周边又 拟放坡开挖、灌注桩加锚索及灌注桩加因工程地处滨海深厚软土地区,淤泥强度低,与锚索锚固体的黏结强度低,锚索拉力很有限,为保证基坑稳定及变形的控制,需要锚索密度大、锚固段长,这样导致锚索在淤泥中施工困难、投资大,而内撑材料采用钢筋混凝土,质量稳定程度高,且泵站基坑的对称结构刚好发挥内撑结构抗压的优点,可以有效控制变形,投资省。经过上述分析,泵站基坑支护方案确定为:灌注桩+混凝土内支撑支护形式。
  3.3.2 基坑支护顺序
  为了保证基坑的稳定性,其施工主体部分须遵循以下施工顺序:
  支护桩、支撑桩、旋喷桩施工→桩质量检测→凿桩头、桩顶冠梁施工→第一层土方开挖 (至标高210m)→第一道腰梁、内支撑施工→养护 →第二层土方开挖 (至标高 - 315m)→第二道腰梁内支撑施工→养护→土方开挖直至基坑底 (须分段开挖、分段换填 )→浇筑结构底板、底板与支护桩之间须密实 →养护→拆除第二道支撑→浇筑结构侧板→养护→拆除第一道支撑。
  3.4 基坑监测
  为了保证基坑、基坑周边建筑物的安全,同时保证工程地下室结构施工能顺利进行,基坑开挖前在现有管线的基础上再对周边管线进行复查,对周边道路、构筑物及管道的沉降、裂缝作全面调查,并做好监测分析记录。施工过程中应及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息,以求掌握基坑开挖对环境的影响,做出安全预报,实行信息化施工,及时调整施工进度,有效控制围护结构及坑后土体变位,应作基坑原位监测。
  3.5 基坑设计变形分析
  在施工场地底部为深厚淤泥层时,为了保证期施工的安全性和稳定性,不仅要做好基坑设计方案,更要对基坑变形做好分析,以便能够及时的采取相应的解决措施。
  基坑开挖过程中,基坑周围地表、坑底土体及支护结构将产生一定的变形,合理的支护结构设计能够有效控制这一变形的发展,使变形的量值限制在安全范围内。为验证上述方案的合理性,选取典型剖面,采用商业有限元软件建立二维有限元模型对基坑开挖过程进行模拟, 分析基坑的变形性状。通过分析得出各个阶段支护结构侧向变形。坑底土体隆起量以及基坑周围地表沉降量和变形值,这样才能够更加准确的分析此设计方案的可行性。
  4 结论
  当基坑场地存在深厚淤泥层时,且基坑开挖深度、宽度都较大的情况下,合理的基坑设计方案不仅能够保证工程顺利安全施工,而且还能节约工程造价。文中结合工程实例,详细阐述存在深厚淤泥层时基坑支护设计方案,以及施工注意事项,并通过有限元对方案进行模拟分析,证明此基坑设计方案的可行性。
  以上足以证明,不管处于什么样的地理环境,要不断的进行研究,才能找出切实可行的解决方案。
  参考文献:
  [1]刘凤茹:《深厚淤泥层基坑支护方案设计及变形分析》,水利规划与设计,2010年第 3期
  [2]龚晓南:《基坑工程实例》,北京:中国建筑工业出版社,2006
  [3]高大钊:《软土地基理论与实践》,北京:中国建筑工业出版社,1992
  [4]林廷松,杨士兵,寇乃羽:《软土地基中深基坑设计与处理》,浙江大学建筑设计研究院,2009年第2期
  [5]DBJ 08-61-97,基坑工程设计规程
  [6]贺敏旭:《深厚淤泥中浅基坑支护结构选型综述》,四川建材,2007,(2)

上一篇:温家宝:演员还是改革家?

下一篇:浅谈市政工程建设项目管理