超深基坑工程國(guó)際金融論文范文
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1基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案
1.1基坑的特點(diǎn)和難點(diǎn)通過(guò)前面工程概況、周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的分析，本基坑工程存在以下特點(diǎn)和設(shè)計(jì)難點(diǎn)[2-7]：（1）基坑開(kāi)挖深且大：主塔基坑開(kāi)挖深度達(dá)33.8m，裙樓基坑深度達(dá)30.8m，基坑長(zhǎng)約170m，寬約120m，周長(zhǎng)約550m，33.8m的開(kāi)挖深度屬于超深基坑。（2）基坑開(kāi)挖面積及土方量均較大：開(kāi)挖面積大約18000m2，開(kāi)挖土方約55萬(wàn)m3，基坑處于鬧市區(qū)，且工期緊，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工和出入方便。（3）含有軟土層和透水層：場(chǎng)地內(nèi)有軟土層：人工填土，粉質(zhì)黏土層，中粗砂、粉細(xì)砂和粗礫砂強(qiáng)透水層。（4）周邊環(huán)境復(fù)雜：基坑四周有多棟在用的高檔商場(chǎng)、住宅及辦公樓，基坑開(kāi)挖要考慮對(duì)建筑物的影響，建筑物邊線距離基坑邊大部分在20m左右，且要考慮基坑施工期間不能對(duì)居民區(qū)和商鋪營(yíng)業(yè)產(chǎn)生影響。（5）附近有市政管線和地鐵1號(hào)線：最近的電纜管線距離基坑邊只有3.8m，北側(cè)還有正在運(yùn)營(yíng)的地鐵1號(hào)線，地鐵口及風(fēng)亭緊鄰基坑邊，最近處僅3.0m，東側(cè)有擬建的高鐵線，距基坑邊24.3m。（6）周邊環(huán)境對(duì)基坑變形要求嚴(yán)格：本基坑工程的安全等級(jí)為一級(jí)，按新規(guī)范基坑水平位移控制在60mm（<0.25%H，H為基坑深度）即可以，但由于臨近有地鐵，地鐵運(yùn)營(yíng)要求地鐵相關(guān)構(gòu)筑物位移不超過(guò)20mm，軌道豎向變形不大于4mm，對(duì)基坑開(kāi)挖深度達(dá)33.8m，且存在透水層的情況下，這個(gè)位移控制對(duì)支 護(hù)設(shè)計(jì)提出了很高的要求，支護(hù)難度相當(dāng)大。（7）超深超大樁基施工：基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，主塔的樁徑達(dá)到8.0m（開(kāi)孔9.5m），其他基礎(chǔ)樁直徑為5.7m（開(kāi)孔6.8m），樁徑超大，國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)，巨型樁的開(kāi)挖成孔難度大，深度最大為30m，因此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮基礎(chǔ)施工，不僅支護(hù)體系和支撐立柱要避開(kāi)基礎(chǔ)樁大直徑挖孔樁，且要考慮土方開(kāi)挖及出土的需要。
1.2基坑支護(hù)方案選型分析及選取思路基坑設(shè)計(jì)方案選取需要考慮的因素有：基坑平面形狀及尺寸，基坑安全等級(jí)及開(kāi)挖深度，巖土體的性狀及地下水條件情況，基坑周邊對(duì)變形的要求，主體地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式，施工方案的可行性，施工工期和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。（1）錨索與內(nèi)支撐的比較由于本基坑開(kāi)挖深度較大，且周邊具有市政管線、地鐵和建(構(gòu))筑物等，錨索的長(zhǎng)度會(huì)在基坑受到限制，與錨索方案相比，內(nèi)支撐方式較好。（2）地下連續(xù)墻與排樁比較分析根據(jù)等效剛度原理排樁換算的連續(xù)墻厚度見(jiàn)表3，根據(jù)深圳地區(qū)排樁和連續(xù)墻施工技術(shù)、材料價(jià)格情況，一般地下連續(xù)墻的造價(jià)約為排樁造價(jià)的1.5～2.0倍。排樁在深圳地區(qū)基坑中應(yīng)用較多，主要有旋挖樁和鉆孔咬合樁，相比其他樁型，排樁的施工工藝成熟，施工設(shè)備多，綜上所述選擇排樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。（3）樁型和支撐型式選擇一般基坑支護(hù)現(xiàn)在常用挖孔樁、泥漿護(hù)壁鉆孔樁、旋挖樁與咬合樁等，本基坑開(kāi)挖達(dá)33m，加上支護(hù)樁的嵌固深度，支護(hù)樁長(zhǎng)在40m左右，且存在砂層，因此不宜采用人工挖孔樁；另外在市區(qū)施工，泥漿護(hù)壁鉆孔樁灌注樁對(duì)環(huán)境有一定影響；相比來(lái)說(shuō)，旋挖樁較適合本項(xiàng)目，其成樁速度快；咬合樁入巖困難，不宜采用，經(jīng)過(guò)綜合比選，最后采用旋挖樁支護(hù)。基坑支撐體可選擇縱橫網(wǎng)格狀支撐或環(huán)形支撐，由于該工程塔樓中心為“鋼骨–勁性混凝土”核心筒，主塔樓外框采用8根巨型鋼骨混凝土柱、7道巨型斜撐和7道環(huán)帶桁架構(gòu)成，見(jiàn)施工照片圖4，因此考慮其施工限制，支撐采用采用鋼筋混凝土雙環(huán)支撐結(jié)構(gòu)，其中南側(cè)采用單環(huán)支撐，北側(cè)單環(huán)直徑較大，采用了環(huán)中套環(huán)的內(nèi)支撐，圓環(huán)與支護(hù)樁之間采用4道鋼筋混凝土撐。綜合考慮各種因素，最終基坑支護(hù)方案為：鉆（沖）孔混凝土灌注樁+內(nèi)支撐（圓環(huán)）+四周封閉式止水帷幕的支護(hù)方案。
1.3基坑具體支護(hù)設(shè)計(jì)方案選擇基坑支護(hù)方案要綜合考慮地質(zhì)條件、地下水、上部結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地平面布置、基坑周?chē)h(huán)境及經(jīng)濟(jì)性等因素。基坑最終支護(hù)方案采用：鉆（沖）孔混凝土灌注樁+4道內(nèi)支撐+高壓旋噴樁和袖閥管注漿結(jié)合的方案，基坑平面圖見(jiàn)圖5。支護(hù)樁采用混凝土鉆（沖）孔灌注樁，樁徑有1600mm和1400mm兩種，北側(cè)（靠近地鐵）支護(hù)樁采用1600@1800，其他支護(hù)區(qū)域1400@1600（見(jiàn)圖6～8）。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，設(shè)置4道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，并設(shè)置了兩道大圓環(huán)鋼筋混凝土支撐，其中支撐與地下室底板錯(cuò)開(kāi)，主體結(jié)構(gòu)核心筒布置在圓環(huán)撐內(nèi)，這樣核心筒施工不受支護(hù)的影響，其中主塔位置的大圓環(huán)支撐采用雙圓環(huán)形式，外環(huán)內(nèi)徑為92.5m，內(nèi)圓環(huán)內(nèi)徑62.5m，裙樓區(qū)域采用單圓環(huán)布置，圓環(huán)內(nèi)徑為60.0m，具體內(nèi)支撐構(gòu)件尺寸和截面見(jiàn)表4。立柱采用鋼管混凝土，立柱設(shè)置均避開(kāi)了基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)的柱，鋼管立柱有900mm、800mm和700mm3種規(guī)格，壁厚20mm，C30混凝土填充鋼管，鉆（沖）孔混凝土灌注樁為立柱基礎(chǔ)。
1.4基坑止水設(shè)計(jì)方案前面分析可知，場(chǎng)地內(nèi)含透水層（中粗砂、粉細(xì)砂及粗礫砂層），且最支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制要求比較嚴(yán)格[12]，因此，采用什么方案止水對(duì)該基坑非常重要，是確保基坑周邊地鐵和建筑物安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合支護(hù)方案和地質(zhì)條件，最后采用三重止水措施：高壓旋(擺)噴樁+袖閥管注漿+掛網(wǎng)噴射混凝土，具體止水設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖9。止水帷幕施工完成后進(jìn)行了圍井抽水試驗(yàn)，結(jié)果表明：雙重止水效果良好，止水帷幕擴(kuò)散體的滲透系數(shù)達(dá)到10-6cm/s。
1.5基坑監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)由于基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑設(shè)計(jì)中對(duì)基坑監(jiān)測(cè)布置了比較全面的基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)體系，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：支護(hù)樁深部水平位移（測(cè)斜管）、支護(hù)樁頂水平位移和沉降觀測(cè)、混凝土圓環(huán)及支撐布應(yīng)力應(yīng)變、地下水位、地面沉降、孔隙水壓力、基坑內(nèi)外土壓力及支護(hù)樁內(nèi)力，測(cè)點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖10。
2基坑土方施工方案
本基坑開(kāi)挖量達(dá)到55萬(wàn)m3，出土方案和施工方法是工程能否按期完成和控制基坑施工對(duì)周?chē)ㄖ镉绊懙闹匾h(huán)節(jié)之一，基坑設(shè)計(jì)時(shí)為了出土方便和塔樓基礎(chǔ)施工的限制，分別在北側(cè)和南側(cè)采用了環(huán)撐，北側(cè)塔樓的內(nèi)圓環(huán)內(nèi)徑為62.5m，南側(cè)裙樓區(qū)域圓環(huán)內(nèi)徑為60.0m內(nèi)徑。為了加快出土速度，在南側(cè)環(huán)形支撐內(nèi)布置了出土棧橋，棧橋?qū)?m，棧橋內(nèi)側(cè)有1m寬的應(yīng)急人行道，車(chē)道表面設(shè)置了20mm厚的防滑凹槽，兩側(cè)有1.2m的防護(hù)欄。棧橋采用鋼管立柱及槽鋼連梁連接，且與基坑內(nèi)支撐和環(huán)撐是分開(kāi)的，坡道頂部澆筑350mm厚的鋼筋混凝土板，現(xiàn)場(chǎng)施工后的現(xiàn)場(chǎng)情況見(jiàn)圖11。基坑土方主要通過(guò)棧橋運(yùn)輸出去。
3基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果分析
圖12是4個(gè)測(cè)斜管實(shí)測(cè)的支護(hù)樁水平位移（QS1和QS2布置在北側(cè)，QS3和QS5布置在東側(cè)），支護(hù)樁的最大水平位移在20位置附近，QS1的最大值為25.13mm，QS2的最大值為24.23mm，QS3的最大值為20.34mm，QS5的最大值為18.49mm。圖13是利用理正深基坑軟件計(jì)算的QS1測(cè)斜管對(duì)應(yīng)的支護(hù)斷面，計(jì)算出的最大位移為31.40mm，實(shí)測(cè)值小于計(jì)算值，基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)提出的預(yù)警值，基坑仍處于安全狀態(tài)。目前該項(xiàng)目的地下室部分已施工完，現(xiàn)場(chǎng)情況見(jiàn)圖14。
4結(jié)論
隨著城市地下空間的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的超大超深基坑涌現(xiàn)出來(lái)，本文詳細(xì)介紹深圳平安金融中心超深基坑的設(shè)計(jì)和施工方案，并將設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，基坑采用鉆（沖）孔混凝土灌注樁+4道內(nèi)支撐+高壓旋噴樁和袖閥管注漿結(jié)合的方案是安全可行的。同時(shí)也可以得出如下可供同類(lèi)工程參考的建議：（1）對(duì)于超深基坑，一種支護(hù)方案已很難滿足復(fù)雜基坑的設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、周邊環(huán)境和性價(jià)比等選用多種支護(hù)型式組合的設(shè)計(jì)方法。（2）當(dāng)基坑處于城市交通繁忙地段，基坑周邊有市政道路或建筑物時(shí)，基坑施工期間對(duì)變形控制要求比較高的，最好采用支撐剛度比較大的支護(hù)方案，同時(shí)開(kāi)挖順序?qū)幼冃我灿绊戄^大。（3）含有透水層地質(zhì)時(shí)，基坑止水方案尤為關(guān)鍵，本實(shí)例中采用了多重止水方案：高壓旋（擺）噴樁+袖閥管注漿+掛網(wǎng)噴射混凝土，現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)和基坑內(nèi)滲水量表明：該止水方案的止水效果良好。（4）超深基坑出土方案直接影響工期，本基坑充分利用2個(gè)圓環(huán)的空間，設(shè)置了棧橋通道，土方開(kāi)挖與內(nèi)支撐布置空間配合，分段分片流水線出土。（5）在超深基坑中，全方面全過(guò)程的基坑監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，也是確保基坑和周邊建筑物安全的重要手段之一。
作者：胡海英張玉成劉惠康饒彩琴駱以道劉小斌單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院廣東省水利水電科學(xué)研究院廣東省巖土工程技術(shù)研究中心 廣東省突發(fā)公共事件應(yīng)急技術(shù)研究中心華南理工大學(xué)土木工程系 深圳市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站深圳市基礎(chǔ)工程有限公司