复杂地质条件下的深基坑开挖与围护结构施工

2015-08-15余梓昌福建冠嘉建设有限公司福建福州350000

江西建材 2015年4期

■余梓昌 ■福建冠嘉建设有限公司，福建福州 350000

随着城市化进程的加快，人口渐趋于饱和，致使住房紧张，需占用更多的土地资源。而我国人均土地量较少，为缓解土地资源紧张，对竖向空间的利用成了当前考虑的重点。在此背景下，地下空间不断被开发利用，高层建筑、地下商场、地铁等迅速兴起。作为这些工程的基础，深基坑的作用日益突出，深基坑是指开挖深度在5m 以上，或虽不及5m，但地质条件较为复杂的工程。开挖和围护是深基坑的两个关键点，直接决定着深基坑开挖质量，影响着建筑工程。

1 深基坑围护结构

深基坑开挖工作有很大的风险，在深度的不断加深，其地下的土体结构很容易被破坏，又由于地下水压力等各种情况的影响，土体坍塌的出现很容易发生。因此，对土体加固并采取有效措施加强稳定，常用的办法就是设置围护结构。围护结构中，其目的主要是使基坑稳定，避免发生坍陷现象，并且要使地下的管线保证其安全，同时对于周围建筑要要相应地维护其安全。围护结构与深基坑开挖工作联系很多，对于实际的施工中，一般都可能遇到软土地基，而软体地基的构造复杂且不稳，对于深基坑工作带来诸多麻烦和困难。在施工中，稍有疏忽，就会造成土体沉降、甚至是变形和开裂等现象，对工程的施工带来危害。所以，要做好对开挖和深基坑围的围护工作。

2 工程实例

本文选取工程实例为某市1 号地铁第3 号站建设工程，其车站的方向是南北向，开挖深度标准设置为20m，地下连续墙的结构主体作为主要工程，其结构的墙厚1200mm，墙深度是35.1m 作为设计的标准深度。另外对于混凝土抗渗为S8，其强度则依据C30 等级进行设定。车站主体以及地下墙主要是利用钢筋接驳器来做为连接体，运用了Φ609×16 钢管来当做支撑，同时在安装的过程中增加了支撑轴力。另外，对于水文和有关地理的勘查，其数据和工程的信息主要是:地下水位深度为1.3m 上下，地表径流以及大气降水是地下水的主要补给，这种地下水系对混凝土的构造产生不了危害。在施工的现场中，其土层分布非常固定，土体中的具有杂填土和粘土以及一些淤泥质土等土体。

由于埋深比较大，在开挖围护的过程中收到了许多困难。且客观原因是施工现场距离市中心比较近，对于架空线路有一定的影响，以及对埋设的各种管道也非常多，在施工的现场中其北面的施工面非常小。对于布置一些施工和作业，使用机械设备等都要精心的安排和处理。同时，施工的场地旁边还有一些大型建筑物和民用建筑物。这些客观原因以及施工现场中各种环境和地质等原因非常复杂，对于开挖的过程中，容易挖到许多承压水，从而使工程变得更加被动。

3 深基坑开挖施工与围护结构在复杂地质条件下的应用

3.1 坑内加固

在深基坑开挖的施工过程时，上层土体在开挖中需要运送出来，使得以往的结构出现了不利情况，而土体的下部失去了上部的承压，造成了应力释放，于是很容易造成隆起和膨胀。所以，需要对地基加固。地基的加固方式有很多，本文主要选取高压旋喷桩的方式进行加固地基。主要设计为1500mm 和1600mm 的桩径。在本文的案例中对标准段桩径为1500mm，并运用抽条布桩这种方式;南北段桩径为1600mm，主要采用格构布桩。对于加固段剖面设其标高为:上段标高为-14m～-12m，加固体具有大于1MPa 的抗压强度;而下段就在底部向下设为2m，加固体有大于等于1.5MPa 的抗压强度。最后，对于南北端头井以及标准段中连接处再进行安置16 根桩。

要对本案例中的工程的深度加以重视，由于工程中深度很大，且桩体的最深处能够达到26.7m 上下。同时，对钻进垂直度也有很高的要求，在施工中，要提前把影响垂直度的有关障碍物及时地移走并清除。还要对环境做出一定的保护措施，在废浆的处理过程中，可先在施工的现场停顿一段时间，待其凝固，再清理现场。

3.2 基坑开挖

如果出现下部土体隆起等不良现象，首先要随挖随撑，把基坑位移控制到相对安全的地带，保护施工现场和施工作业的安全，尤其是不能对其周边环境和建筑物造成影响。在开挖的过程中，把挖土远离现场，做到离基坑顶边线达到30m;还要对边坡进行稳定维护，控制坡度，要按照严格的规定进行防护工作;对于机械设备中挖土机不应快速运行，严禁和和地下墙以及桩体有直接接触;对于坑底要留出一定的空间20cm～30cm。然后在分块挖土之后后，再浇筑混凝土垫层，控制好时间在24h 之内;基坑底部必须保持干燥，不能贮存积水，还要设置集水井和排水沟;挖掘工作可以分层进行开展，第1 层时，将每小段的开挖长度控制在12m 之内;第2 至4 道支撑的土层开挖时，开挖长度控制在5m 内，挖完后安装支撑，并施加预应力，这一整个过程必须在16h 内完成;在第5 -7 道支撑开挖时，将每小段的长度控制在3m 内，开挖、支撑安装、施加预应力整个过程在12h 内完成。

3.3 支撑结构的安装与拆除

首先是安装工作，在第一层工作面被挖出后立即安装支撑，同时施加预应力，钢支撑质量务必要符合要求。第2 层土方开挖后则随挖随撑。挖出工作面后，凿出地下墙，并预埋钢板，然后测放出支撑与地下墙的接触点，以确保支撑和墙面的垂直。

其次，该工程用托架将4 台千斤顶进行整体固定，使其顶伸力保持一致，并放在活络头子上，当油管一接通，便可开泵施加预应力。达到设计值时，应以钢板垫块将活络头子中间的空隙进行填补，确保没有预应力损失。接下来可松开千斤顶，进行下一根支撑的安装。就车站主体而言，1—6 道的支撑预加轴力依次为500KN、1000KN、1250KN、1500KN、2500KN、1500N。轴力不同，应试着更换千斤顶，施工中对支撑安装及预应力施加进行严格监督，确保其按照要求操作。下一道支撑的预应力完成后，上一道的应力会有所减少，此时应适当地予以补给。

在拆除钢支撑时，同样有一定的程序和规范。主体段的底板混凝土强度达到设计值时，便可将第6 道支撑拆除;设备层达到强度后，可拆除第4 道支撑;当主体的整体结构强度满足要求后，才能将剩余支撑拆除。