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西安旅游国际中心基坑支护及降水工程

333 2021-01-14 13:04:37


一、概述


本工程场地位于西安市长安中路与南二环路交汇处东南角,原为小寨饭店,与西安音乐学院隔长安路相对。本建筑为酒店式公寓兼商业,地下3层,地上28层,建筑面积为 110466m²。基坑开挖东西方向约90.0m,南北方向约65.0m,基坑开挖深度约16.5m。该基坑西邻长安南路,基坑开挖底边距离慢车道5.0m;东邻已建锅炉房和一幢18层高层住宅楼;南邻小寨工人文化宫,部分建筑未拆除完;北邻长安大学新建教学楼和临街建筑,基坑开挖底边线和周围建筑物及道路相关关系见图1。


从图上可以看出本场地周围环境复杂,建筑物和构筑物较多,且基坑开挖期间长安南路正在进行地铁施工,支护结构如何和地铁施工协调不发生冲突也是这个工程设计的关键。


二、场地岩土工程地质条件

1. 地层结构及岩性描述


拟建场地地形较平坦,因拆迁,场地局部仪盖较厚的建筑垃圾。拟建场地地貌属于黄土梁洼,基坑开挖深度范围内土层的组成自上而下为∶填土、黄土、古土壤、粉质粘土、中砂、粉质粘土、中砂、粉质粘土,第⑦、⑧和⑨层粉质粘土层中夹有中砂湖层或透镜体.②层和③层黄土局部具有湿陷性。典型地质剖面如图2所示。各岩土层物理性质较均,场地岩土层主要物理力学参数见表 1.



2. 地下水


根据本场地勘察报告提供的相关资料知,勘察期间(4 月份)本场地实测地下稳定水位埋深为7.30~9.80m,属潜水类型。勘察期间为中水位期,地下水年变化幅度约1.5m补给,本设计施工期间为6月。地下水补给来源主要为大气降水及地表水渗入,排泄方式以径流排泄、蒸发及人工开采为主。

三、基坑支护及降水方案 

1.基坑支护方案

如此复杂的周边建筑物环境、场地地层条件和16.5m 的基坑开挖深度在西安地区尚不是很多,根据以往的工程经验和规范建议的支护方式,可采用排桩+锚杆、地下连续墙等支护方式,但是工程造价太高。因此,在满足安全施工的前提下,为了降低工程总造价、在确定支护方案时,在综合分析各段基坑周边环境条件和施工条件后,采用了多种支护方式相结合的复合支护结构。基坑北侧西段、南侧东侧和北侧采用护坡桩+锚杆的支护结构,北侧东段和东侧采用复合土钉墙支护结构,基坑支护结构布置详见图3.



(1)基坑北侧西段、基坑西侧和南侧


基坑北侧西段有一2层住宅楼距离基坑边只有 8m,基坑西侧靠近长安路,南侧紧邻已有4层建筑.边坡安全等级考虑为一级,支护结构采用抗变形能力较强的排桩+锚杆的支护结构,可以有效地控制基坑开挖过程产生的变形,保证基坑开挖期间建筑物和道路的正常使用。支护结构设计桩长 24.0m,桩径 0.8m,桩间距1.5m,护坡桩主筋为16925,爽螺旋筋间隔0.15m,帆16焊接加劲筋间隔2.0m,混凝土强度等级C30;分别在地面下 5m、8.5m和12m的位置设置了3排预应力锚杆,锚杆长度 21.0m,倾斜角15°。支护结构制面详见图 4。



B型复合土钉墙支护结构为竖向共设置8排土钉及3排预应力锚杆,土钉及锚杆竖直向间距1.4m,水平间距1.5m,面层网筋为师.5mm@200mm,加强筋为1916mm与土钉匹配布置,面层喷射混凝土厚度为100mm,土钉长度 12.0~15.0m,土钉钻孔直径 130mm,采用32.5R水泥浆重力注浆;在地面下4.3m、7.1m和9.9m处分别设置一道长18.0m的预应力锚杆,锚杆钻孔直径 150mm,采用 32.5R水泥浆压力注浆。


目前被基坑已经回填,基坑开挖以及基础施工过程中,土钉墙复合结构支护的边坡稳定性及水平变形情况良好,均达到设计要求。实践证明本支护是成功的,是土钉墙复合结构在西安地区基坑深度超过 12.0m 的基坑支护结构中应用的成功范例之一。


2. 基坑降水方案


本基坑降水深度达10m,经过计算沿基坑周边布置降水井 20 口,井深30.0m,井间

距约15.0m,井径0.8m.井管外径0.6m;在两井中间间隔布置 10个水位观测孔,观测孔直径 0.15m.深 25m。


为了减少对周围建筑的沉降影响,采用了以下措施∶基坑开挖前至少两周进行基坑降水,延缓降水时间;降水分两阶段进行,第一阶段降到现水位下5.0m.第二阶段降到设计水位。实际施工时第一阶段降水顺利完成,且根据沉降观测资料反馈情况,周边建筑物沉降均在容许范围内。但是进行第二阶段降水时,基坑局部范围内基坑坡壁总有水渗出,后来发现是由于在地面下约15.0m处存在厚度约1.0m的渗透性较差的粘性土,有上层滞水尚未疏干,采用了以下的处理措施,最终保证了基础施工的正常进行。


首先,在基坑边设置砂石导渗沟,并用排水管接入降水井,使基坑外部的上层滞水经砂石沟及排水管流入降水井。从而截断渗水来源。其次、在基坑内开挖多条导渗沟,将渗水排至沟内积水坑,用水泵抽到基坑外下水井。

四、基坑变形观测

由于本工程基坑开挖深度较深,且地下水水位降深较大,为保证邻近建筑物的安全.本工程自基坑开始开挖至基础施工完成,对该基坑周边邻近的建筑物进行必要的位移和沉降观测,以及时了解支护结构的工作情况及邻近建筑物的使用情况,同时通过监测结果来监测施工过程的安全性,通过信息化施工,达到安全施工的目的。其观测点的布置如下∶


(1)在基坑的四角布置 8 个基准点,作为基准观测点;


(2)支护结构的位移观测∶在土钉墙墙顶及护坡桩桩顶上布设水平位移观测点21个,每 15m 设置一个点∶


(3)邻近建筑物沉降观测∶在基坑周边已有建筑角点及沉降敏感部位设置沉降观测点 34个,每栋建筑物设置4~6个点,沿长安街设置4个点,定期对其进行沉降观测。观测仪器使用瑞士产 WILD—N3 精密水准仪。


基坑北侧的观测资料洋见表2和表3.



从上面观测资料可以看出,基坑四周位移均在规范要求的范围内,基坑北侧的复合土钉墙支护结构最大位移为3.6mm,西侧靠近主干道,施工基础时,护坡桩桩顶最大位移 4.6mm,支护结构位移量均在规范给出的警戒值40mm范围内。沉降对周围的建筑物的影响也很小,建筑物最大沉降值为5.6mm,且每栋建筑物的不均匀沉降均在规范要求范围内(基坑稳定后继续观测了2 个月,位移基本保持不变)。


从观测资料可以看出本工程基坑位移值不大,变形也没有突发性,但有些工程基坑突然出现大变形,致使地面出现裂缝,危及基坑稳定性。所以在基坑支护过程中必须进行变形观测,发现问题,及时解决。另外,基坑变形实测值超过理论计算值时,要采取必要的措施进行加固处理。


五、结论


1.土钉墙复合结构在该场地的应用实践证明,土钉支护技术在西安地区的适宜性及良好的市场性。总体来讲,土钉墙支护技术安全、经济、施工方便、工期短等优点显而易见,土钉墙支护技术在西安地区的应用前景广阔,并会继续为西安地区建筑行业的发展提供强有力的支撑。


2.从观测数据来看,基坑变形非常小,土钉墙+预应力锚杆的支护结构代替桩锚支护是成功的,大大节约了支护的成本。


3.合理布置预应力锚杆的位置和张拉力对控制基坑变形起着很大的作用。


4.通过实测位移结果指导支护结构在开挖过程中变形较小,周边建筑物沉降满足设计要求,说明设计方案的合理性。


5.变形观测在基坑支护中是非常重要的.它能够及时 准确的预报深基坑开挖过程中随时会出现的险情,能使我们及时发现问题 及时采取措施,预防险情的出现,保证深基坑支护结构施工的安全性,是基坑工程中不可缺少的一部分。




感谢供稿作者:

杨丽娜、田树玉、王勇华、杨晓鹏

(机械工业勘察设计研究院)