近年來，隨著鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，深基坑技術(shù)被越來越多的廣泛應(yīng)用于設(shè)備基礎(chǔ)安裝等項(xiàng)目中，臨近既有建筑物的深基坑開挖和支護(hù)施工實(shí)例也越來越多。在眾多工程實(shí)例中，臨近深基坑開挖面一邊存在既有建筑物或構(gòu)筑物的情況較多，但雙邊都存在既有結(jié)構(gòu)，且縱向連續(xù)開挖，形成四周土體不利條件的情況較少。本文通過對(duì)工程實(shí)例的研究，通過理論計(jì)算及工程實(shí)效描述在四面不利土層結(jié)構(gòu)下深基坑開挖項(xiàng)目支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置及過程監(jiān)控方案的制定，為類似工程開挖及防護(hù)提供數(shù)據(jù)參數(shù)和具體辦法。
7米深基坑項(xiàng)目工程概況
廣州動(dòng)車段工程三級(jí)修庫D84線因設(shè)計(jì)工藝優(yōu)化原因，將原地面架車設(shè)備改為地坑式架車機(jī)，并在已竣工的鋼結(jié)構(gòu)庫房?jī)?nèi)進(jìn)行開挖深度達(dá)7米的深基坑項(xiàng)目支護(hù)與開挖工作。7米深基坑沿鋼結(jié)構(gòu)庫房既有管樁基礎(chǔ)縱向排列，共18個(gè)，全部為矩形結(jié)構(gòu)。每個(gè)深基坑的坑壁縱向最小間距為3.9米，深基坑坑壁橫向與既有鋼結(jié)構(gòu)管樁基礎(chǔ)的承臺(tái)邊緣最小距離1.43米。7米深基坑沿鋼結(jié)構(gòu)庫房右線縱線分布，定名為D84線。與其縱向平行分布的庫房左線定名為D83線，D83線上已經(jīng)施工完成的設(shè)備基礎(chǔ)基坑深度達(dá)4米，D83線與D84線間（已完成的4米深基坑與將要開挖的7米深基坑）坑壁橫向間距最小4.3米。因施工場(chǎng)地狹小，兩線間范圍要作為施工運(yùn)輸通道及物料堆放區(qū)，形成的堆載對(duì)坑壁結(jié)構(gòu)安全也產(chǎn)生極為不利的影響。根據(jù)地質(zhì)柱狀圖及地質(zhì)補(bǔ)充勘探可以發(fā)現(xiàn)7米深基坑位置軟弱土層較厚，雜填土富水系數(shù)高，地下水位埋藏較淺。以上地質(zhì)及結(jié)構(gòu)不利條件都對(duì)深基坑施工結(jié)構(gòu)安全造成影響。
地質(zhì)及結(jié)構(gòu)受力典型不利基坑的分析
在以上18個(gè)7米深基坑中以7號(hào)坑受力及地質(zhì)條件最為復(fù)雜，因此重點(diǎn)對(duì)7號(hào)坑試驗(yàn)坑的方案設(shè)置、受力情況、結(jié)構(gòu)防水等方面予以介紹及分析。7號(hào)坑位置下臥深厚淤泥層，屬于Ⅰ類復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)，基坑側(cè)壁緊鄰管樁基礎(chǔ)1.83米，基坑側(cè)壁安全設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)，其他三邊弱側(cè)安全等級(jí)為二級(jí)，基坑位地下水位埋層較淺，水位標(biāo)高-1.15---1.70?；颖谶吘壘o鄰材料運(yùn)輸通道，基坑上部堆載不允許超過10Kpa，而運(yùn)輸小車及材料總載重較難控制在此范圍內(nèi)?；釉O(shè)計(jì)需考慮基坑開挖過程土體變形、樁基礎(chǔ)施工擠壓變形、地下水浮力引起的結(jié)構(gòu)變形等因素。
為加強(qiáng)過程監(jiān)測(cè)，特別制定了基坑監(jiān)測(cè)7大項(xiàng)目主要為：①基坑頂部水平位移②基坑頂部沉降③基坑深層位移（測(cè)斜管）④水位⑤承臺(tái)沉降⑥承臺(tái)水平位移⑦支撐軸力。同時(shí)根據(jù)報(bào)警指標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)：(1)靠管樁側(cè)及管樁承臺(tái)水平速率超過2mm/d，位移總量超過10mm；（2）其他側(cè)水平速率超過4mm/d，位移總量超過35mm；（3）管樁側(cè)深層水平位移（測(cè)斜）速率超過2mm/d，位移總量超過10mm；（4）其余三側(cè)深層水平位移（測(cè)斜）速率超過4mm/d；（5）沉降速率超過2mm/d，位移總量超過25mm；（6）支撐軸力超過設(shè)計(jì)限值80%等情況需加密監(jiān)測(cè)次數(shù)，并停止施工，對(duì)基坑結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)一步分析，并采取加固支撐和維護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的措施。
靠近既有鋼結(jié)構(gòu)管樁基礎(chǔ)的AB側(cè)分析：
內(nèi)力位移包絡(luò)圖：
根據(jù)基坑地質(zhì)和周邊環(huán)境情況，并結(jié)合管樁基礎(chǔ)的變形要求，總體上采取單排鉆孔灌注樁加1～2道內(nèi)支撐的支護(hù)方式進(jìn)行，并對(duì)基坑底部分進(jìn)行高壓旋噴樁再加固處理，樁間設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕。鑒于基坑施工空間受限，基坑主體墻在防水完成后緊靠排樁完成。
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
支護(hù)樁：靠管樁側(cè)即AB側(cè)采用Ф700mm@900mm鉆孔灌注樁，其它側(cè)均采用Ф600mm@800mm鉆孔灌注樁。
內(nèi)支撐：為控制靠近管樁側(cè)支護(hù)體系變形，設(shè)兩道內(nèi)支撐：第一道支撐設(shè)于冠梁層，間隔約5～7m布置，第二道設(shè)于-4m處且正對(duì)管樁處布置，內(nèi)支撐均采用HN450×200型鋼。兩道支撐均需施加預(yù)應(yīng)力，第一道支撐預(yù)應(yīng)力施加值230kN，第二道支撐預(yù)應(yīng)力施加值300kN。
冠梁及腰梁：樁頂設(shè)一道鋼筋混凝土壓頂冠梁，靠管樁側(cè)冠梁寬B=800mm，高H=600mm；其它側(cè)冠梁寬B=700mm，高H=600mm。腰梁設(shè)于-4m處，在有管樁處設(shè)一道長(zhǎng)約1m的H型鋼，焊接在嵌入樁體鋼板上。
坑底被動(dòng)區(qū)加固：大部基坑底部處于淤泥層，雖已經(jīng)過攪拌樁處理，但比較稀疏，不能滿足水平向受力變形要求，為控制樁體變形過大，在正對(duì)管樁基礎(chǔ)坑底采用Ф500mm高壓旋噴樁加強(qiáng)處理，樁長(zhǎng)4m，樁頂位于坑底。
結(jié)構(gòu)抗浮等加強(qiáng)措施：為配合主體結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)，在冠梁層預(yù)留鋼筋Ф14@200。為防止主體結(jié)構(gòu)下沉，結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)時(shí)底板鋼筋與支護(hù)樁連接。由于基坑上部存在厚層雜填土，透水性高，特別是在雨季時(shí)，開挖基坑涌水量較大，故沿鉆孔灌注樁中間設(shè)一道止水帷幕，要求樁體至少深入淤泥層2m。鉆孔樁靠基坑側(cè)采用掛網(wǎng)噴射混凝土封閉止水。高壓旋噴樁采用單管高壓旋噴工藝，與鉆孔灌注樁間隔布置，要求成樁直徑不小于500mm，孔距為900mm，高壓旋噴采用32.5普硅水泥，水灰比采用1：1，水泥摻入量165kg/m。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算
通過對(duì)最不利的工況3的整體穩(wěn)定性和抗隆起驗(yàn)算，達(dá)到結(jié)構(gòu)整體安全設(shè)計(jì)驗(yàn)算的目的。
抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：
Ks=1.394>=1.200，滿足規(guī)范要求。
抗隆起驗(yàn)算：
Prandtl(普朗德爾)公式(Ks>=1.1～1.2)，注：安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB9258-97(冶金部)：
Ks=5.359>=1.1，滿足規(guī)范要求。
5、結(jié)論：
本文主要采取的是最不利條件分析法，即通過深基坑開挖過程中最不利側(cè)受力分析，進(jìn)而對(duì)最不利側(cè)最不利工況進(jìn)行分析，將所有不利條件疊加并著重對(duì)特定情況采取有效措施和驗(yàn)算途徑，達(dá)到基坑結(jié)構(gòu)整體安全穩(wěn)定的目的。
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