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国家动漫产业综合示范园项目01-03地块基坑工程实例

432 2021-03-18 13:04:37


一、工程特点简介

天津生态城市政景观有限公司拟建国家动漫产业综合示范园,包括工业用地、餐饮旅馆用地、教育用地、住宅用地以及其他商服用地,建筑面积合计72.8万m²。按各规划目标场地划分为9个地块,本项目针对01地块门户区和02-01、02-02、02-03地块研发与孵化区进行基坑支护设计(图1 )。

拟建场地位于中新天津生态城南部片区,场地原为大面积坑塘,后吹淤至现地面,场地内吹填淤泥未经处理。


01地块门户区由01-01、01-02、01-03三个部分组成,其中01-01部分拟建物主要为办公楼,该办公楼中间的8层主楼,高37.20m,两侧4层办公楼,高18.60m,其下分布有一层地下室,现场内地坪标高最高处为大沽4.24m,设计坑底标高为大沽-0.75m,基坑深度最深4.99m,主楼地下室间设有设备管道,其基坑深度按499m考虑;01-03地块为地下车库,与中新大道间距约28.9m,现场内地坪标高最高处为大沽4.62m,设计坑底标高为大沽-2.15m,基坑深度最深为 6.77m。


02 地块为研发与孵化区,本次仅涉及其中三个地块,分别为02-01地块(研发与孵化办公楼)、02-O2 地块(研发与孵化办公楼)及02-03 地块(研发与孵化办公楼)。


02-01 地块现场内地坪标高最高处为大沽4.24m,主楼实际坑底标高为大沽-1.93m,局部电梯井大沽-3.53m,基坑深度按最深处6.17m考虑;地下车库场内地坪标高最高处为大沽 3.85m,实际坑底标高大沽 -1.68m,基坑深度最深5.53m。


02-03地块现场内地坪标高按大沽4.0m考虑,坑底标高为大沽-1.70m,基坑深度 5.70m。02-03地块现场内地坪标高按大沽 4.0m考虑,坑底标高为大沽-1.70m,基坑深度5.70m。本工程的特点是∶

(1)基坑支护面积大,分为3个地块。

(2)现场在基坑开挖深度范围内大面积分布有新吹填、处于流动状态的淤泥层,土质极其软弱。

二、工程地质与水文地质条件

1、工程地质条件

根据天津市勘察院《天津生态城市政景观有限公司国家动漫产业综合示范园岩土工程详细勘察报告》,本场地缺失全新统新近组坑底淤积层(地层编号2),古河道、洼淀冲积层(地层编号3),全新统上组沼泽相沉积层(地层编号5)。该场地埋深50.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为8层,按力学性质可进一步划分为12个亚层。其中人工填土层(Qml)全场地均有分布,厚度变化较大,一般为1.80~3.90m,2019、2021、2023、 2024号孔附近厚度较大为4.30~5.30m,2033号孔厚度较小为0.80m,底板标高一般为 1.00~-1.10m,2022、2033、2090号孔底板标高为3.10~1.54m。主要由冲填土(地层编号1)组成,呈褐灰色,流塑状态,无层理,含腐殖物,主要由淤泥、流泥组成。各土层土性指标统计如表1所示,上部土层抗剪强度指标统计见表2。


该工程的特点是,在基坑开挖深度范围内分布有一层吹填土,吹填年限不足一年,且吹填土未经真空预压等处理方法处理,土质极软,强度极低,呈流动状态。


2、水文地质条件

勘察期间静止水位埋深 0.80~1.20m,相当于标高 3.28~2.86m。

表层地下水属潜水类型,主要由大气降水补给,以蒸发形式排泄,水位随季节有所变化。一般年变幅在 0.50~1.00m 左右。


根据勘察地下水位资料,结合天津地区地下水位变化特征∶场地地面标高按4.00m考虑,本场地抗浮设防水位可按大沽高程 3.50m考虑。若室外地面标高发生变化,抗浮设计水位应作相应调整。


根据室内试验结合各层土性质,提供埋深 15.00m以上各层土渗透系数及渗透性见表3。

三、基坑周边环境情况

工程所在场地为新进吹填区域,并在规划道路位置采用填土挤淤的方式填筑了临时道路,填筑的土料深度未穿透吹填土层。场地南侧 40m 以外有中新大道。

四、基坑围护平面图

在制定基坑围护方案时,考虑了如下因素∶

(1)基坑距现有临时道路 10m左右。

(2)基坑支护的目的是保护基坑周围环境,但本工程在基坑开挖影响范围以内无需要保护的建筑物、道路、地下管线等。唯一的永久性道路中新大道距基坑 40m 以上,在基坑开挖的变形影响区以外。

(3)如采用灌注桩+水平支撑的方案,支撑工程量大,造价高(近 4000万元),工期长。

(4)在极松软、流动状态的吹填土地基上打桩,功效低。灌注桩施工必须采用穿过吹填土层的护筒,且护筒在混凝土具有一定强度之前不能拔出(但混凝土具有强度后又难以拔出)。

(5)基坑开挖深度虽然 6m左右,但需要支挡的仅是出于流动状态的吹填土。现方案采用垂直支护、开挖反而不一定安全,围护桩变形大时易引起恐慌。

(6)现状地面地下大部分区域,吹填土分布深度 3m左右,其下为工程地质较好的粉土层,承载力高,在采取降水措施的前提下,完全可以放坡开挖,然后在硬土层上打桩。

(7)在北京,当有基坑时,大量采用先开挖(仅留保证灌注桩所需的桩顶混凝土超灌高度的土方后挖)、后打桩的方法,大量减少了灌注桩的空孔施工深度(即在设计桩顶标高之上的钻孔深度)。

(8)由于土方迟早要挖除,先挖、后挖并不影响工期,但减少的灌注桩钻孔工程量可节约大量工期、造价,还可大量减少泥浆排放。

(9)面积越大的基坑,当存在基坑先放坡开挖一定深度的条件时,先挖后打的优势越明显。

(10)在天津已开始应用,例如天津 117大厦,开挖面积达9万m²的基坑,就是先开挖 6m 后再打桩。


因此,现场各基坑,大部分在基坑外已采用填土挤淤的方式填筑了临时道路,填筑的土料深度虽未穿透吹填土层,但存在着进行利用的可能。可在现状道路基础上,对道路进行进一步填土加强,形成重力坝,起到基坑与基坑之间的挡土墙作用。


其中02地块的重力坝(包括新设置及利用已填筑道路)平面布置见图2(a),03 地块的重力坝布置见图 2(b)。


五、基坑围护典型剖面图

(1)A-A 剖面

-A剖面处,吹填土厚度较大,达到 4.2m,已形成的道路填料未穿透吹填土层。故需对重力坝进行加深、加宽,并设置一排钢板桩,起到抗水平滑移的作用,如图3所示。

六、点评

实际实施时,由于先挖出各地块基坑内吹填土,在吹填土外运过程中,在重载汽车的反复碾压下,图3、图5所示的道路路面均产生了显著的下沉,最大下沉深度达1~2m,道路填土把其下的吹填土几乎完全挤出,满足了抗水平滑移的要求。因此,取消了钢板桩及道路加宽的措施,达到了很好的技术经济效果。

本工程因地制宜地利用现场临时道路作为重力坝,顺利地完成了基坑的开挖、桩基础与地下室的施工。具有如下特点∶

(1)利用现场的道路和现场施工修筑的临时道路作为挡土围堰,与土的吹填过程正好相反,但异曲同工。

(2)在现状地面打桩,即使表层吹填土拌石灰,也很难满足重型设备行走(混凝土罐车、吊车等 ),也避免了打桩机械在软土顶面行走苦难造成的施工降效。

(3)提前挖除吹填土至相对较好土层顶面,实施降水,然后在好土层顶面打桩,避免了桩孔穿越流动状态的吹填土带来的施工困难、措施多、工期长等问题,而且大量减少了灌注桩的空孔施工深度(即在设计桩顶标高之上的钻孔深度)。

(4)与先打桩后开挖的方案相比,在打桩前挖除软弱土,可避免吹填土无法分层开挖而导致在开挖过程中造成工程桩倾斜问题的发生。

(5)土方先行开挖不占用总工期。

(6)大量节约支护经费和支护施工工期。

(7)降水还可促进现场内的道路下地基土固结,减少道路正式铺路面以后的工后沉降。