本工程的地下建筑面積6972m2,地下室一層,局部兩層,地下室開挖面積約6100m2,±0.000相當于絕對標高7.950m,現(xiàn)場自然地面絕對標高約7.600m。本工程基坑一層地下室基坑的大面開挖深度6.750～8.750m,局部兩層地下室深坑大面開挖深度10.050m。     

 

 

    開挖層面基地位于②層粉土夾粉砂層,②層標貫擊數(shù)高達21～29擊,層厚10m以上;支護體系進入④層粉質(zhì)粘土夾粉土層。場地地下水位初見水位與穩(wěn)定水位基本一致,場地平均歷史最高水位6.50m,常年平均水位5.50m;①、②層土共同組成場地上部松散巖類孔隙潛水含水層,③層土為其相對隔水地板;①層水平滲透系數(shù)平均為1.24×10-4cm/s;②層土水平滲透系數(shù)平均為9.21×10-4cm/s。 

 

    表場地工程土層地質(zhì)情況 

 

 

    基坑圍護體主要用鉆孔灌注樁排樁墻+雙排深層攪拌樁(及單排深層攪拌樁加旋噴樁)+支撐體系的形式,局部(主要是已建大樓周圍部位)采用了二重管高壓旋噴樁的形式。 

 

    3.1基坑圍護體系:全部用鉆孔灌注樁,樁徑Φ700和Φ800。 

 

    3.2止水帷幕體系:基坑南側(cè)采用單排雙軸深層攪拌樁,樁徑700,樁間搭接400;基坑西側(cè)、北側(cè)采用雙排雙軸深層攪拌樁,樁徑700,樁間搭接200;基坑東側(cè)與原已建大樓的接觸處采用二重管高壓旋噴樁作為止水帷幕;樁長按照進入④層土或-20m標高處;深層攪拌樁水泥摻入量16%(約280Kg/m3),水灰比0.55,四攪兩噴工藝;高壓旋噴樁樁徑大于800,噴射壓力大于25Mpa,水泥摻入量300Kg/m,水灰比1.0。 

 

    3.3支撐體系:采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐共兩道支撐體系,支撐體系與灌注樁樁頂和樁周圈梁緊固連接,形成整體受力體系。第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐(圓撐+對撐+角撐桁架組合型式)。第二道支撐采用鋼支撐(Φ609×16鋼管對撐+角撐),本支撐用于地下室2層區(qū)域。 

 

    3.4降水系統(tǒng):坑內(nèi)采用輕型井點降水系統(tǒng),共設(shè)置一級、二級16套,支管間距1.2m,井點支管長度7m(含濾管1m),另局部二層地下室在墊層下埋設(shè)一套一級井點;坑內(nèi)局部較深部位采用明溝+集水井降水。 

 

    3.5回灌水系統(tǒng):采用井點回灌和回灌井回灌結(jié)合方式,保證地下水平衡;場區(qū)東側(cè)和南側(cè)采用回灌井點�？油庠O(shè)置7個水位觀測孔,隨時觀測坑外水位。 

 

    本基坑的特點、難點分析:具有場地地理位置、條件復雜的特點:基坑南北兩側(cè)距用地紅線較近:北面距用地紅線最近距離為3.95m,市政主干道邊緣下存在大量管線(有煤氣管道、蒸汽管道、高壓電纜、通信電纜、污水管系);南面距用地紅線最近距離2.95m,其中基坑東南側(cè)部分離某住宅樓最近距離5.14m(其最近處距居民樓的車庫和圍墻僅1.5m);東面緊鄰已建大樓,最近距離0.78m;場地西側(cè)距用地紅線最近距離9.6m(西側(cè)靠近內(nèi)河),但紅線內(nèi)存在一條市政污水管距基坑最近距離約1.8m。 

 

    具有設(shè)計安全級別高的特點:本基坑大部分屬于二級基坑工程,相應(yīng)的支護設(shè)計參數(shù)按二級基坑工程選用;局部兩層地下室深坑和臨近住宅樓處為一級基坑工程,相應(yīng)的支護設(shè)計參數(shù)按一級基坑工程選用。 

 

    具有結(jié)構(gòu)體系復雜的特點:本基坑支護工程采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐兩道水平支撐體系;一層地下室局部較深處采用?準402鋼管換撐;地下室外墻與支護體之間(負二層底板及負一層底板頂面標高處)設(shè)混凝土傳力帶,在底板墊層標高處混凝土加強帶。 

 

    ②粉砂加粉土層是薄弱土層:開挖層面內(nèi)主要是②層粉土夾粉砂層,透水性較好,一旦基坑出現(xiàn)滲漏情況,涌水、涌砂將擾動周圍土體,對周圍建筑造成非常大的影響。 

 

    深攪樁垂直度控制難:深層攪拌樁樁長,長達20m,對鉆進、垂直度控制均存在較高的難度。 

 

    控制基坑東南側(cè)建筑物沉降為本基坑實施成敗的關(guān)鍵:基坑東南側(cè)居民樓為6層磚混結(jié)構(gòu),天然基礎(chǔ),建筑物對基坑位移等敏感度非常高,且東面、北面兩個面緊鄰基坑,屬于薄弱環(huán)節(jié)。 

 

    監(jiān)理對設(shè)計方案和施工方案的優(yōu)化建議:結(jié)合工程基坑所在地點的周圍環(huán)境狀況、地層巖土特性,監(jiān)理在設(shè)計方案專家論證和施工方案(施工組織設(shè)計)專家論證中提出主要優(yōu)化建議:基坑東南側(cè)與住宅樓、車庫、圍墻的距離最近僅1.5m,原設(shè)計方案中該段的支護樁樁徑均為Φ700,建議加大一級,用Φ800鉆孔灌注樁,以增加豎向支擋結(jié)構(gòu)的剛度,減小拆撐時圍護結(jié)構(gòu)變形造成坑外地面沉降量,確保居民樓、車庫、圍墻的安全。 

 

    根據(jù)工勘報告資料反映,提出采用雙軸深攪樁作止水帷幕的可行性應(yīng)進一步研究的建議,因為②層粉土夾粉砂為中密,標貫擊數(shù)高達21～29擊,且該層厚度在10m以上,可攪性差,常規(guī)的雙軸深攪鉆機無法施工,至少應(yīng)選用大功率(50kw以上)雙軸深攪鉆機先行試成樁,并且不排除采用三軸深攪鉆機的可能性。實施中最終采用55kw雙軸深攪鉆機成樁。 

 

    基坑南面長邊的基坑邊距離南面居民住宅最近距離僅為5米多,而此處僅用單排深層攪拌樁,施工風險較大,建議改為雙排深層攪拌樁的止水方案以確�；�坑安全。該建議被設(shè)計師采用,設(shè)計方案修改為鉆孔灌注樁間增加二重管高壓旋噴,樁長同深層攪拌樁,以增加止水帷幕的保證率。 

 

    基坑東側(cè)與已建大樓的支護樁、原已建大樓地下室結(jié)合處采用常規(guī)壓密注漿方案,且注漿深度僅超過開挖面,存在風險,建議將壓密注漿為二重管高壓旋噴樁。 

 

    基坑南側(cè)應(yīng)加設(shè)觀察井和回灌井,及時觀察,根據(jù)水位變化情況采取有效措施以確保周邊建筑物的安全。 

 

    東南側(cè)東西向居民樓位于大、小場區(qū)轉(zhuǎn)角部位(基坑東南側(cè)陰角部位)的樁頂標高處采用三角形拉梁板,以增強角度剛度,減少圍護結(jié)構(gòu)變形造成坑外地面沉降量。該建議被設(shè)計師采納。 

 

    設(shè)計要求深層攪拌樁按照-20m標高并進入④層土作為樁長控制,但實際④層土存在層厚不均勻的狀況,因此,監(jiān)理建議均按照20m樁長控制。 

 

    根據(jù)工勘報告資料的工程地質(zhì)6-6’、5-5’剖面反映,在基坑西側(cè)(內(nèi)河)相應(yīng)部位的③層粉質(zhì)粘土夾粉砂很薄,僅0.2～1.8m厚,故該段的深攪樁無需加長,反而可減短,樁進入④層土2m即可。該建議未被采納。 

 

    實施過程中的一些施工方案、施工工藝調(diào)整:鑒于②層粉土夾粉砂層標貫擊數(shù)高達21～29擊、承力較大(高達160kpa)、深攪樁樁長太長(樁長20m)等特性,深層攪拌樁在一開始施工時就遇到鉆頭鉆進和提長困難的難題。結(jié)合當?shù)氐氖┕そ?jīng)驗并經(jīng)過設(shè)計、監(jiān)理的共同商討,將一根樁分成若干段進行施工,即按正常雙軸深攪四攪二噴的工藝,每次攪拌下沉或噴漿攪拌提升都一次完成整個樁長。

 

改進后的施工步驟為:第一次攪拌下沉到-6m、接著就噴漿提升到地面、再攪拌下沉到-8m、再噴漿提升到-6m、再攪拌下沉到-10m……以上類推直到設(shè)計樁底標高,最后從樁底噴漿攪拌提升到地面。這樣改進后的施工步驟不增加施工時間,也不增加材料用量,同樣能保證每個斷面都還是四攪二噴的工藝要求。改進后再也沒發(fā)生鉆進、提升困難的現(xiàn)象。

 

為確保攪拌樁的質(zhì)量,監(jiān)理嚴格控制噴漿提升速度、灰漿水灰比、每段之間的搭接。另外,施工承包單位利用普通雙軸深攪樁機進行改裝,采用55KW×2動力頭,并對機身加高、機盤機身加固、傳動軸管加粗等處理。但畢竟是改裝,傳動軸管的剛度不是太理想,容易造成垂直度不能滿足驗收規(guī)范的要求,容易造成止水帷幕在深層位置搭接不好的情況。因此,對于深層攪拌樁鉆進過程中,鉆桿的垂直度控制作為重點控制要素。 

 

    在基坑南側(cè)由于受距離因素的限制,設(shè)計是采用單排攪拌樁止水,在灌注樁之間打二重管高壓旋噴樁加固的方案。因灌注施工結(jié)束后樁頂標高在-3.05處、且灌注樁間的凈間距較小(150～200mm),在灌注樁間定旋噴的施工位置較困難。綜合上述情況,只有先將基坑邊的灌注樁開挖出來,且只能開挖到錨筋頂部,并且將上部的浮漿鑿除,使灌注樁完全暴露,然后就好定旋噴樁的施工位置。 

 

    當高壓旋噴樁施工到基坑東側(cè)時,由于鉆孔灌注樁施工時已緊貼原已建大樓的基礎(chǔ)邊緣施工,設(shè)計的旋噴樁在灌注樁外側(cè)連排搭接施工,加固直徑為Ф800,間距為500mm。經(jīng)查閱原大樓的基礎(chǔ)圖,其底板為2m厚的鋼筋混凝土。按正常的旋噴鉆頭是無法鉆穿的。針對這種情況,首先將旋噴施工的位置測定好,在測定的位置上用鉆孔取芯鉆頭將2m厚的砼鉆穿,然后再施工旋噴樁。 

 

    基坑東南側(cè)的居民樓在開挖至第三層土方時一度出現(xiàn)了沉降加速的勢態(tài),監(jiān)理組織了多次專家論證,專家均認為與坑外補水回灌、坑內(nèi)井點降水的有非常大的關(guān)系,因此調(diào)整了該部位補水和降水的施工方案:在居民樓西側(cè)和北側(cè)增設(shè)5口全濾管回灌砂井(直徑Φ400,井深達8m)以增加滲流量;坑內(nèi)的井點降水管往坑中心移動,減少“水漏斗”坡度,同時,加大坑外水位監(jiān)測頻率至每天4次,根據(jù)水位觀察井的監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整(減少)井點降水量,以滿足墊層施工要求為準。調(diào)整施工方案后,東南側(cè)居民樓的沉降趨于穩(wěn)定。 

 

 

    4.1執(zhí)行專家論證制度,做好風險事前控制。針對基坑支護工程危險風險源較多、危險性較大的特性,有針對性地組織專家論證,廣泛聽取專家、參建各方意見和建議,如本案中先后組織了設(shè)計方案和專項施工組織設(shè)計兩次大范圍的專家會審論證并根據(jù)專家意見和建議完善,實施過程中針對周圍建筑物沉降加大的趨勢又組織了三次專題專家論證并根據(jù)專家意見調(diào)整施工方案。 

 

    4.2加強基坑監(jiān)測,以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工。本基坑監(jiān)測委托有資質(zhì)的專業(yè)監(jiān)測單位實施,并保持監(jiān)測的連續(xù)性,在進入關(guān)鍵施工工序時增加監(jiān)測的頻率,及時整理、分析原始數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)及時發(fā)布至施工承包單位和設(shè)計單位等,施工承包單位根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)計單位指導意見以及專家指導意見適當調(diào)整施工步驟以及采取相應(yīng)的預警措施;在基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)信息化管理。自土方開挖開始至基坑監(jiān)測完成,本基坑監(jiān)測的一個點位監(jiān)測次數(shù)最大達到213次。 

 

    4.3制定合理的施工順序,重點控制土方開挖�；�坑土方開挖施工順序是基坑實施過程中一個重要控制環(huán)節(jié),對基坑安全起到關(guān)鍵作用�；�坑土方開挖應(yīng)采用“整體合圍,分層分段開挖”,即圍護體系完成后方挖土,土方開挖的順序、方法與設(shè)計工況相一致,基坑開挖嚴格按照“時空效應(yīng)”理論分層、分段挖土,力求減小對支護結(jié)構(gòu)的變形影響,并根據(jù)監(jiān)測反饋信息調(diào)整挖土計劃,緊緊圍繞土方量、工作面、混凝土量這三個關(guān)鍵詞組織起科學、高效、安全的平面流水、立體交叉作業(yè),做好土方、支撐(施工與拆除)、土建之間的界面協(xié)調(diào)工作。 

 

 

    結(jié)合基坑所在地的周圍環(huán)境狀況、地層巖土特性,實施前做好事前控制,優(yōu)化基坑支護設(shè)計方案和施工方案,是基坑實施成功的前提;實施過程中做好事中控制,根據(jù)基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)和施工的實際情況及時調(diào)整施工方法和施工工藝,是基坑實施成功的保障。