基坑工程中遇到周边存在已有住宅的情况较多,基坑支护结构需考虑挡土和止降水对周边已有住宅的影响。基坑支护结构弱,会造成支护结构变形较大,周边地表沉降,临近房屋沉降不均匀,造成房屋倾斜、开裂,影响房屋整体结构安全,故支护结构应有足够强度、刚度和稳定性。基坑大面积降水会引起周边环境变形,选择合适的基坑止降水形式对基坑安全至关重要[1-2]。文章通过镇江扬中市住宅基坑工程的实践所确定的基坑支护形式,为类似工程提供参考。1工程概况本项目位于扬中市新扬南路以西,祈家路以南,用地面积为10 493 m2,建筑面积约28 032 m2。项目包含4栋住宅、1栋配电房和地下一层满堂地下室;本项目基坑开挖面积约8 017 m2,支护周长约370 m;基坑挖深4.10~5.10 m。基坑周边环境图如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.030.F001图1基坑周边环境基坑东侧为新扬南路,地下室紧邻用地红线距离路牙最近处约20.00 m,道路下由近及远分布的管线分别为污水管(混凝土400)、雨水管(PVC700)、路灯(铜50,0.22 kV)、雨水管(PVC700)、通信电缆,地下室距离最近管线约20.5 m;基坑南侧为临时道路,无市政管线分布,地下室距离用地红线最近处约10.40 m;基坑西侧布多栋现有住宅,该侧地下室与用地红线最小距离约5.30 m,距现有住宅最近处约11.70 m;基坑北侧为临时道路,地下室与用地红线最小距离9.80 m。2工程水文地质条件2.1工程地质条件建场地位于扬中市新扬南路以西,祈家路以南,原扬中老店对面,场地较平整。影响基坑开挖深度范围土层自上至下分述如下:①素填土:杂色,结构较松散,主要成分为粉质黏土夹少量碎石、碎砖块等建筑垃圾,局部夹杂有少量生活垃圾或老建筑物基础,杂质含量约占25%~40%,填土堆积时间为5年以上,全场地分布。厚度:1.20~3.00 m,平均1.98 m;层底标高:-0.43~1.59 m,平均0.98 m;层底埋深:1.20~3.00 m,平均1.98 m。②粉土夹粉质黏土:灰黄~灰褐色,饱和,稍密,粉质黏土呈软塑状态,含黄褐色锰斑,干强度低,韧性低,稍有光泽,摇振反应缓慢,压缩性低。厚度:0.70~1.40 m,平均1.02 m;层底标高:-0.59~0.52 m,平均0.03 m;层底埋深:2.20~3.70 m,平均2.93 m。③淤泥质粉质黏土夹粉土:灰色,饱和,流塑状态为主,局部软塑状态,夹粉土,局部呈“千层饼”状,一般无摇振反应,遇粉土时摇振反应中等,稍有光泽,干强度中等,韧性为中等,高压缩性。厚度:6.90~11.40 m,平均8.20 m;层底标高:-11.44~-6.89 m,平均-8.13 m:层底埋深:10.00~14.50 m,平均11.09 m。④粉土夹粉砂:灰色,饱和,稍密,局部夹粉粉砂,砂以石英砂粒为主,长石砂粒次之。颗粒级配以(0.075~0.25 mm)砂粒为主,其次为0.005~0.075 mm的粉粒,其中大于0.075 mm的颗粒质量大于50%,无光滑面、切面粗糙,该层局部分布。厚度:1.50~6.50 m,平均3.21 m;层底标高:-17.94~-9.75 m,平均-12.02 m;层底埋深:12.70~21.00 m,平均14.98 m。⑤粉砂:灰色,饱和,中密,局部顶部呈密实状,砂以石英砂粒为主,长石砂粒次之。颗粒级配以(0.075~0.25 mm)砂粒为主,其次为0.005~0.075 mm的粉粒,其中大于0.075 mm的颗粒质量大于50%,无光滑面、切面粗糙。该层分布稳定,土质不均匀。厚度:6.20~15.90 m,平均10.52 m;层底标高:-28.44~-17.17 m,平均-20.12 m;层底埋深:20.20~31.50 m,平均23.08 m。⑥粉细砂:灰青-灰绿色,饱和,中密~密实状态,砂以石英砂粒为主,长石次之,颗粒级配以0.075~0.25 mm的砂粒为主,含较多云母碎片,中偏低压缩性,该层未揭穿。2.2水文条件地下水类型属潜水,场地地基土中①、②、③、④、⑤、⑥层均为含水层。地下水主要由大气降水、地表径流补给,由河流、自然蒸发和侧向径流排泄。初见水位埋深0.50~1.50 m左右,地下水稳定水位埋深0.80~1.80 m左右。近3~5年内最高水位位于自然地表下0.40~1.40 m,水位变化幅度1.20 m左右。该地区地下水位最高一般在7、8月,最低水位一般出现在12月~次年3月。2.3基坑支护设计参数根据提供的勘察报告,选取各土层的固结快剪指标作为基坑支护设计计算参数,按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。基坑设计参数如表1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.030.T001表1基坑设计参数表土层编号岩土名称重度γ/(kN/m3)直剪固快标准值渗透系数内聚力ccq/kPa内摩擦角φcq/(°)水平渗透系数KH/(cm/s)垂直渗透系数KV/(cm/s)①素填土18.510.015.04.00E-043.00E-04②粉土夹粉质黏土18.66.015.81.21E-038.54E-04③淤泥质粉质黏土17.512.08.55.88E-053.81E-05注:层填土相关参数系根据经验值提供,为建议值3基坑支护方案分析和比选3.1本项目基坑工程特点本工程基坑东侧为市政道路,西侧为现有住宅,基坑周边环境条件复杂,需采取有效措施保护基坑周边环境的安全。场地开挖深度内分布流塑状淤泥质粉质黏土,厚度平均8.20 m,土质较差。软土层下为砂层,含水量丰富,透水性好,水源补给丰富。根据建设单位要求,本项目分二期施工,支护结构应做好一期与二期相应衔接,保证基坑开挖顺利进行。3.2基坑支护方案比选对于支护墙体,根据本项目特点及类似工程经验,本项目可选择支护墙体有灌注桩、SMW(PCMW)工法桩、钢板桩等。灌注桩支护墙体刚度大,施工工艺成熟,质量易控制,但对于本项目需另外设置止水帷幕,造价较SMW(PCMW)工法和钢板桩高;SMW(PCMW)工法桩施工速度快,可兼作止水帷幕,SMW工法桩型钢可回收,经济性好,支护墙体刚度较灌注桩小,造价较钢板桩高;钢板桩施工速度快,无须养护,工期短,对于填土和淤泥质土可兼作挡土与止水结构,但支护结构较其他形式弱。对于本项目在基坑最大挖深5.10 m,挖深较浅,在满足受力要求的情况下,宜选择SMW(PCMW)工法桩或钢板桩。本项目根据受力计算结果和周边环境保护要求,需设置一层支撑,根据本项目基坑形状及支护结构受力大小,可选择钢支撑体系。对止水帷幕,本项目可选择性旋喷桩、双轴深搅桩、三轴深搅桩、钢板桩等作为止水帷幕。旋喷桩止水效果较差,造价高,双轴深搅桩和三轴深搅桩止水效果好,造价较钢板桩高,本项目可选择钢板桩作为止水帷幕。本项目宜选择管井或轻型井点进行降水。4基坑支护方案基坑支护结构平面布置图如图2、图3所示,支护结构剖面图如图4所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.030.F002图2基坑一期支护结构平面布置图10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.030.F003图3基坑二期支护结构平面布置图10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.030.F004图4基坑典型支护结构剖面(单位:mm)根据以上分析结果,本项目基坑采用钢板桩加一层钢支撑支护形式;一期与二期交界位置支护形式同整体基坑;坑中坑采用放坡支护形式。根据勘察报告提供水文地质条件,本项目采用管井结合轻型井点进行降水,基坑内共布置降水井18口。5基坑监测要求和监测情况本项目按照《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497—2009)和《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)中的相关要求,基坑支护结构安全等级为“二级”,基坑在土方开挖和地下室施工期间须进行基坑监测工作[3-4],应结合本项目基坑工程的特点确定基坑监测内容和要求。基坑监测内容主要有:基坑支护墙体结构顶部的水平位移和竖向位移监测、支护墙体或土体深层水平位移监测、地下水位监测、支撑内力监测、立柱沉降监测、周边地表沉降监测、西侧已有住宅沉降和倾斜监测,地下管线变形监测等。目前,该项目已完成基坑开挖及地下结构施工,基坑侧壁已回填并按要求拔除型钢。根据监测结果,本项目施工过程中,各项监测值均在安全范围内,未超报警值,基坑开挖和地下施工顺利完成。6结语根据本项目基坑支护方案的实施及监测结果,得到如下结论:(1)本项目基坑支护方案选择合理得当。(2)本项目基坑支护结构对周边市政道路及管线保护措施得当。本项目基坑支护方案实践结果可为类似工程提供借鉴。
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