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杭州运河宾馆基坑围护工程

376 2021-01-12 17:42:53


一、工程简介及特点


工程概况∶杭州运河宾馆基坑支护工程为杭州市软土地区第一个成功应用 SMW工法结合钢结构内支撑支护的深基坑工程。基坑平面呈南北向长方形,平面尺寸约50mx 56m,占地面积约 8350m²。本工程为东侧大部分为两层地下室,其余三边环绕-层地下室。地下一层开挖深度为 4.25m.地下二层分别为8.5m和9.4m,核心筒范围内为 10.9m。地下1层与地下 2层高差 4.25~6.65m。


本工程开挖深度深,面积较大,且地处闹市,周边管线、建筑物较多,地质情况复杂,基坑开挖范围主要土层均为淤泥质土,施工阶段控制变形要求高,基坑围护工程的顺利与否直接影响整个工程的成败。因此对基坑围护工程的选型和布置提出了较高要求.


二、工程地质条件


根据运河宾馆岩土工程勘察报告,场区地貌属杭嘉湖冲积地貌单元。现将与基坑支护设计有关的地基土层的分布摘录如下∶


①-1层 填土∶灰色、杂色,松散,湿~饱和,以砖瓦、碎石夹粉性土组成,含建筑垃圾,成分复杂,机构松散,表层大都分布薄层混凝土基础和砖基础,全场分布。层厚 0.7~2. 90m。


①-2层 索填土;灰、灰黄色,松散,很湿,层分以砂质粉土为主,含少量碎石、碎砖、局部缺失,厚度一般为 0.40~1.90m。


②层 砂质粉土夹粘质粉土∶黄褐色,灰黄色,稍密,很湿,含铁锰质氧化斑点,层底段夹灰色粉质粘土,属中等压缩性土,摇震反应迅速,干强度低,韧性低,局部缺失,层厚 0.4~2. 0m。


③-1层 淤泥质粉质粘土∶灰色,流塑层面上可见薄层粉土,含少量朽木等腐殖质。属高压缩性土,切面光滑,干强度高,韧性高,全场分布,层厚5.50~7.80m。


③-2层 淤泥质粉质粘土∶灰色,流塑,层面上可见少量薄层粉土,属高压缩性土,切面光滑,干强度高,韧性高,全场分布,层厚 4.70~6.10m。


⑤-1层 淤泥质粉质粘土∶灰色,流塑,具鱼鳞片状,局部夹薄层粉土,属高压缩性土,切面光滑,干强度高,韧性高,全场分布,层厚9.80~16.20m。


⑤5-z层 粉质粘土∶灰褐色,软塑,含烂木、腐殖质,少量贝壳碎屑,属中等偏高压缩性土层,切面光滑,干强度高,韧性高,全场分布。厚度0.70~3.40m。


基坑支护设计所涉及主要土层的物理力学性质指标详见表1 图1为一典型工程地质剖面。



从本基坑工程的基坑规模、开挖深度、地质条件及周边环境来看,带撑桩墙式支护结构比较适合本工程。经过综合分析后,确定采用SMW工法+钢支撑方案。


1.围护桩设计


基坑东侧地下二层较深处采用SMW工法三轴水泥搅拌桩 螫50mm@600mm,内插型钢作为围护结构,根据基坑开挖深度的不同以及周边环境条件,型钢采用不同的插入深度,以及隔一插一(型钢间距1200mm)和隔一插二(型钢间距约 800mm)两种形式。基坑其余地下一层部分以及坑内地下一层与地下二层高差处采用 SMW 工法三轴水泥搅拌桩花50mm@450mm,内插型钢作为围护结构,型钢釆用隔一插一(型钢间距900mm)形式,并根据基坑开挖深度的不同以及周边环境条件,釆用不同的插入深度。


为进一步增强基坑稳定性,控制变形,地下二层较深部分以及基坑内“阳角”处釆用了水泥搅拌桩进行被动区加固 通过采取被动区加固 加密H型钢等措施,较好地控制了东侧较深部分的位移,减轻了支撑系统向土压力较小的西侧漂移的问题。


对于地下1层与地下2层间距较近的区域,设计通过对地下一层土体釆用被动区加固 设置传力带连接坑内外围护桩等措施,较好地控制了位移。


2. 支撑系统设计


支撑采用钢结构支撑系统。结合基坑的长方形的平面形状,设计采用了对撑结合角撑的支撑平面形式。根据计算支撑轴力,对撑以四根究609mm×16mm 钢管作为一组,每组间距 12m左右,并设置琵琶撑;角撑根据跨度采用双拼或单根究609mm×16mm钢管。第一道支撑局部角撑为挖土方便,采用了混凝土支撑。这样支撑系统的受力明确、合理,又可留出一定的挖土空间,并且节省了围护施工工期。


五、基坑围护典型剖面图


图3为基坑围护结构两个典型剖面图。剖面一为东侧两层地下室围护剖面,采用直径 850mm三轴水泥搅拌桩内插型钢并结合坑内两道钢结构内支撑支护,在坑内设置被动区加固体进一步控制位移。剖面二为其余地下一层范围剖面,采用直径 650mm三轴水泥搅拌桩内插型钢并结合坑内一道钢结构内支撑支护。


第一道支撑顶标高定在一1.50m,并利用压顶梁作为支撑围棋,压顶梁釆用混凝土梁 第二道支摞围標采用双拼H型钢,支撑顶标高定在一6.00m。支撑标高的确定主要考虑控制围护体的变形,减少围护体内力,并考虑挖土施工的方便 及不影响地下室主体结构施工。


六 简要实测资料


本工程于2006年4月进行围护桩施工,现已施工完成 基坑与2006年10月初进行土方开挖,于2007年元月挖至坑底,2007年4月施工至士0.00,2007年5月基坑回填,型钢全部拔除 在整个施工过程中对周边位移 钢支撑轴力等进行了全过程监测。


在基坑的整个施工过程中,地下一层部分的监测点变位均较小,其最大水平变位的最大值20mm;地下二层部分的监测点变位较大,最大水平变位值分别为30.4mm、30.9mm、62.5mm和91. 6mm;其中位移超过35mm的两个点在东北侧第二道支撑角撑与对撑交接处附近,属施工单位在存在土方超挖 违反常规操作所致 地下一层部分临深坑位置较近处的监测点变位值不仅小,甚至还出现负值,最大水平变位值在9〜一24mm0基坑西侧监测点的变位如图4(CX4、5 6),东侧监测点的变位如图5(CX10、11、 12)。


从监测结果看,地下一层部位基坑开挖深度浅,累积变形小,相对而言,水平变位值小。地下二层开挖深度深,施工周期长,累积变形大,基坑暴露时间长,因而总的位移量均超出 30mm。


七、点评

综合分析本工程的设计与施工过程,可得到以下一些结论∶

1. 在杭州软土地区基坑中采用 SMW 工法结合钢支撑支护具有技术先进合理、节省工期、节约环保的优势。

2. 钢支撑的安装施工与基坑土方开挖的施工配合是此类工程成功的一个关键点 在设计阶段也应充分考虑到支撑施工中出现的不利因素。

3. 型钢拔出对周边环境的影响不容忽视,在设计 施工中对此问题均应有充分的重视。

4. 针对本工程中土压力局部不均衡情况,采取了多种技术措施,最终将基坑位移控制在比较理想的范围内。



感谢供稿作者:

陈东、刘兴旺(浙江省建筑设计研究院)