复杂环境下的深基坑开挖施工技术案例
2014-06-27 18:57:14| 分类：
土建技术
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复杂环境下的深基坑开挖施工技术案例
摘要：随着经济不断的发展，在建筑施工过程中，能否对基坑进行合理开挖，会对整个建筑工程的实施形成深远的影响，尤其是复杂环境下深基坑工程，鉴于其具有较大的危险性，其开挖技术也受到建筑界广泛的关注。本文引用一个实例，对复杂环境下的深基坑开挖进行一些简单的讨论。
1工程概况
某广场位于W市，西面与A路连接，北面与Y路相连，建筑总面积达11.3万平方米，建筑总高度为147.6米，总建筑层数为32层，3层为地下层，地下建筑总面积约达2.5万平方米。
基坑总挖深约为16.4米，为深基坑施工，开挖面积约为9000平方米，土方总开挖量约为15万立方米、采用土钉墙支护结构对基坑上不进行支护，基坑下不测采用钻孔灌注桩、局部单道支撑与土层锚杆支护相结合的方法进行支护，通过高压旋喷桩来处理水。图1显示的就是基坑支护平面。 
图1基坑平面
基坑开挖深度范围的土质主要是粉质粘土并分布有一定的人工素填土，底层为松散砂层，含水量丰富，周边环境非常复杂，周围不但有该市人民大剧院，还被居民区包围着，沿着基坑B轴东西方向，埋有高压电缆，距基坑北面约5米的地方设有管道箱涵。
2施工难点
2.1周边环境复杂
该市人民大剧院在基坑的东面，大剧院的中厅中设有4根支撑立柱，而这4根立柱刚好位于本工程的基坑上方，而且禁止在人民剧院的演出时间进行施工，这就给本次基坑开挖工程带来了非常大的挑战。
还有两根高压电缆以直接填埋的方式，埋设于基坑南部区域内沿着B轴东西方向的位置，这是人民大剧院的主力供电电缆，因此，必须保证在施工期间不对其正常工作造成影响。基坑的北面和西面都与居民区相连接。并在北面离基坑平矩5米的位置埋有管线箱涵，埋入深度约为6米。
2.2施工场地狭小
由上面分析可知，本工程只在西边有一定的施工空间，现场的一些临时措施如工具间等都设在这边，设置在西南边的一条施工通道，是整个现场的唯一施工出入口。
3主要施工技术
3.1支护结构体系
本基坑采用双支护结构进行支护，基坑上部采用土钉支护结构进行支护，下部则采用土层锚杆进行支护，鉴于两者的支护特点，这两种支护结构都要求对土方进行分层分段开挖，这样一来，基坑的开挖周期就比较长，然而这种支护体系在周边环境比较复杂的区域，会对基坑变形的控制造成不利的影响。由于工程中使用的土层锚杆长为26米，已经进入了大剧院及部分居民楼等建筑物的底部，因此可能在施工过程中可能会影响到这些建筑的安全稳定性。为了确保基坑开挖范围内建筑物的安全，必须要对整个施工工程进行24小时监控，通过所得信息来指导现场施工。
3.2土方开挖
整个基坑开挖分两阶段完成，第一阶段是对基坑上部土钉墙支护部分和混凝土支撑上部的土方进行开挖，挖深范围约为-0.7米到-4.7米；第二阶段是对基坑下部土层锚杆支护部分的土方进行开挖，挖深范围约为-4.7m到基坑底部。图2显示的就是基坑挖深范围阶段的划分情况。为了给土钉墙与土层锚杆提供足够的操作面，本工程采取先周围，再中心的开挖方式进行开挖。设置一条入坑坡道在基坑的中心区域，根据坡道的位置，采取先远后近的退挖式方式对中心区域的土方进行开挖。 
图2基坑深度范围阶段划分示意
3.3地下水控制
本工程采用深井降水，并不需要在第一阶段的土方开挖前进行降水，只需要在开挖过程中采取集水明排措施。结束第一阶段的土方开挖施工后，在支撑养护的这段时间打设深井，并开始进行第二阶段开挖前的预降水。设置高压旋喷止水帷幕，并通过降水期间坑内水位的监测数据对其有效性进行检测。
3.3.1基坑内水位变化观测
如果止水帷幕不能有效地发挥其作用，就会导致渗漏现象发生，造成基坑内水位出现较大的变幅，那么就对周边建筑物的安全产生不利的影响。图6显示的就是基坑内地下水位—时间累积变化图，图中负值表示水位升高，相反的话，就是表示水位降低，能够发现，本基坑内水位变化与累计变化都保持着较平稳的状态，这对减少因基坑施工造成周边建筑物及设施的沉降具有良好的影响，从侧面反映出止水帷幕施工质量优良，在施工过程能够很好地落实施工中拟定的技术措施。
3.4土方开挖技术
3.4.1入坡坡道
由于施工场地过于狭小，无法设置施工栈桥，因此，为了施工方便，需要在基坑的中部设置入宽约10米，坡度为1:10的入坑坡道。为了提高出土效率和减少基坑变形，要在土方开挖前对坡道采用高压旋喷加固，以此来保障坡道的安全；对坡道进行稳定性计算，需要将坡道横向坡度控制在1:2这个范围，基坑进入第二阶段开挖时，对坡道进行横向多级放坡设置，并对边坡采取喷射混凝土的方式进行护坡；为了方便施工人员及施工机械的通行，在坡道表面抛填道渣和大石。
3.4.2坑内电缆的保护
在基坑开挖过程中，要保证不影响施工范围内电缆的正常工作。在基坑开挖前，要在电缆埋设的地方开挖沟槽，将电缆暴露，并通过型钢对其进行架空保护。在施工过程中，进行钻孔桩排桩时，为了不影响电缆，在其所在区域要尽量将桩之间距离控制的较大些，而且势必会影响到止水帷幕的止水效果及围护墙的刚度，为了解决这个问题，就需要在进行高悬喷止水帷幕的施工过程中，不但要再增设一排高压旋喷在原来的止水帷幕外面，还要在钻孔桩之间比较大的空隙里增打三角形的高压旋喷桩.
3.4.3中厅立柱的托换
为了保证中厅的安全，对于其4根立柱的托换方案，必须要进行充分调研论证及严密的理论计算后，才能确定。具体施工程序为：先在中厅中设置围护墙，然后采用托换钢管立柱在门厅围护墙顶与原来结构柱旁边进行二次卸载，对结构柱和其基础进行拆除；在结构柱原来的位置进行钻孔灌注桩施工，完成后，再恢复结构柱，对灌注桩混凝土强度进行检测，达到预期强度后，就将钢托换立柱拆除，至此，第二次托换结束。中厅门厅的基础变为桩基础，比起原来的独立承台，可靠性提高了很多，足以应对基坑开挖过程中对建筑的影响，确定原地连梁回复后，才能够正式进行基坑开挖。
3.4.4土方分块开挖
综合考虑了基坑周围环境保护的要求、场内的交通状况及所采取的支护结构的特点之后，决定采取分块开挖的方法对两个阶段的土方进行开挖。
在进行第一阶段的土方开挖时，由于北边埋有箱涵，鉴于其重要性，先开挖基坑东、西、南部分区域里的土方，最后才对北部区域的土方进行开挖。采取分小段的方式，对东部与大剧院区域相接近的土方进行开挖，每段开挖长度保持在约15米的范围。采用分层的形式对基坑中部的土方进行开挖，共分为两层，从基坑南北两边分别退挖到入坑坡道。对于北部区域提放的开挖，对场地条件进行分析后，决定在西北侧设置施工通道，因此要对这部分区域回填土方。由于第一阶段土方中涉及到土钉墙支护结构，考虑到其特点，要对其分层厚度及土方开挖的间隔时间进行严格控制。图3显示的是第一阶段土方的开挖平面。
 图3第一阶段土方开挖平面
总结
该广场基坑从3月初开始开挖，直到8月结束，历时5个月。采取了一些系列技术措施来应对基坑周边的复杂环境与不利的施工条件，并收到了良好的效果，顺利完成基坑开挖施工。
4结束语
通过对上面实例进行分析，复杂环境下的基坑施工需要考虑较多的影响要素，施工难度更大，因此，需要施工人员在实际施工中不断的进行总结与学习，进一步提高施工质量。
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