欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

基坑支护成本优化节省百万,其实原因是这个……

445 2020-06-02 17:03:45


文章来源:绿地集团结构设计中心,绿地京津冀技术部

基坑工程是一项技术综合性很强的复杂系统工程,它涉及到岩土、结构、工程地质和水文地质等多个学科,涉及土体的强度、变形、渗流、结构体系的稳定,土-水-结构物共同作用,时空效应、环境效应等多方面的问题。因此,基坑支护设计方案的选择是否合理对于基坑工程的安全性和经济性有至关重要的影响。










北辰绿地缤纷城项目概况



天津北辰绿地缤纷城项目位于北辰区永进道北侧,民安路西侧。该工程为商业综合体项目,地上结构为酒店和商业,地下结构为整体两层,局部三层的地下停车场。基坑总面积约为27000m2,其中地下二层区域基坑面积约为18000m2,该区域的基坑深度为11.2m~12.7m;其中地下三层区域基坑面积约9000m2,该区域的基坑深度为15.2m。

基坑北侧,地库外墙距用地红线最近约为8.0m,最远处约为14.0m,红线外为空地;基坑西侧,地库外墙线距离用地红线最近约为10.0m,红线外为空地;基坑南侧,地库外墙线距离用地红线约8.5m,红线外为永进道市政绿化;基坑东侧,地库外墙距用地红线约21.0m,红线外为空地。除场地南侧永进道外,其他侧道路为规划道路,现为空地,无地下管线。



工程地质和水文地质条件


对于基坑支护设计来说,必须对场地内土层的分布及性质充分的了解,这样才能够使基坑支护设计方案更具有针对性。对于本项目来说,基坑深度范围以内的土层主要以粘土和粉质粘土为主,坑底以下主要为粉质粘土和粉砂。基坑深度范围内的粘土和粉质粘土土质较软,对于挡土结构的内力影响较大,属于不利因素;但该两层土的透水性较差,尤其是粘土基本上属于不透水层,对于基坑的止水来说是非常有利的。基坑坑底以下的粉砂层,属于微承压含水层,其承压水头较高对于三层地下区域危害较大,需要妥善处理。需要特别注意是,本场地内潜水水位埋深约为3.5m,而现场踏勘后发现潜水水位埋深仅为1.5m。该项指标的差异对于基坑的止水措施及边坡的安全都有一定的影响。


基坑典型土层分布情况如下所示:


基坑工程优化思路与成果

原支护方案:地下二层区域采用钻孔灌注桩+一道钢筋混凝土支撑,φ850三轴水泥搅拌桩止水的支护方案;地下三层区域采用钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土支撑,水泥土连续墙止水的支护方案。通过对场地内工程地质和水文地质的分析,技术部会同工程部、合约部、设计院、顾问公司进行了充分的沟通,在保证安全的前提下优化设计方案,降低无效成本,主要从以下几个方面进行了优化:

1、钻孔灌注桩方面

原设计中退台卸荷的深度为2.5m,由于基础外边线与红线之间的最小距离尚有8m,因此为了充分利用场地条件,优化后退台卸荷的深度为4m,卸荷平台的宽度为2m,如此不仅可以减少支护桩的桩长,同时支护桩的配筋和支撑内力可大幅的降低。典型优化剖面下图所示:


   

(a)优化前剖面


        

                        (b)优化后剖面                      

灌注桩总体优化成果如下:  


    

2、止水帷幕及降水方面
原设计中两层地下区域止水帷幕为φ850三轴水泥搅拌桩,桩顶随退台深度位于地面下2.5m,处于现场实际水位以下,不合理存在一定的安全隐患。通过对勘察报告的分析,优化后止水帷幕采用φ650三轴水泥搅拌桩,桩顶上抬至地表下1.5m,止水帷幕的长度保持不变。三层地下区域原设计止水帷幕采用水泥土连续墙,设置在基坑的外圈,三轴水泥搅拌桩与水泥连续墙搭接位置采用高压旋喷桩堵缝。该做法未将地下两层区域和地下三层区域完全分开,开挖地下三层区域时需要对深坑区域持续降水,会影响二层区域地下结构的施工;同时,该做法降水面积较大,长期降水对周边环境影响较大。除此之外,该做法存在多个冷缝,后期开挖后漏水的风险较大,而且水泥土墙的工程量大并不经济。
通过分析对该土层的反复分析,最终采取水泥土连续墙将地下三层区域单独分隔出来,使其成为独立单元,不仅增加了安全储备、减少了对周边环境的影响,且在一定程度上节省了工程造价。

优化前降水分区


优化后降水分区

3、支撑体系方面

支撑体系都采用对撑及角撑的钢筋混凝土内支撑,在原方案的基础上,对支撑的布置进行了适当的调整,减少一些阳角,避免出现应力过度集中而导致支撑出现破坏的情况。同时,对支撑的截面和截面的配筋进行了适当的优化。优化前后的对比情况如下:

4、竖向支撑体系方面

竖向支撑体系均采用钢格构柱最为支撑构件,对下部灌注桩的桩长进行了一定的优化。重点对钢格构柱与支撑的连接节点进行了优化,原方案节点做法复杂,施工不方便且造价高;优化后,做法简单,造价低而且使后期的施工效率大大提高。节点做法对比图如下所示:

优化前节点做法

优化后节点做法


结语

基坑支护工程对于大多数工程来说都是临时性的,但因其技术复杂,涉及范围广,事故频繁,具有很强的区域性、特殊性和综合性,往往导致工程成本高昂。因此深入分析工程条件和特点,进行精细化的优化设计提高方案安全可靠性、经济合理性对工程质量、成本及进度至关重要。

面对大型复杂深基坑工程,京津冀事业部技术部综合考虑安全、经济、施工条件等多方便因素,对天津北辰绿地缤纷城项目的深基坑支护结构设计进行了充分的分析研究。通过对方案的精细化设计,共降低成本600余万,对降低地下工程的降本增效工作取得了显著成果。