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烟台烟宝钢管热处理漩流池基坑工程

325 2021-01-25 09:49:52



一、工程简介及特点

  1. 工程简介

(1)建筑结构简况

该工程热处理漩流池为圆形筒体结构,主要由内、外两个筒体组成,其中外筒外径 27.6m,池底标高为一24.30m。筒内结构由上层顶板、中部一层泵站平台、一道简内冲渣沟、整流板、托梁及1.0m厚底板和内简等组成。


(2)基坑支护设计

旋流池基坑平面呈筒状,直径为 31.2m,开挖深度约 25.0m,基坑采用 4800@ 1000mm 冲孔灌注桩一φ600 高压旋喷桩止水围护结构,桩顶设计标高一3.0m,灌注桩长一般在 14m~16m,少数桩长 18m,桩的埋置深度要求桩端进入中风化岩深度不小于 0.5m。灌注桩采用 C30 混凝 土,桩纵向钢筋采用 19 根 HRB400φ22,箍筋采 用 HPB2358@200,在桩底端 2m 范围内箍筋间距为100mm,同时每间隔 2m设置-道φ16加强箍。沿竖向设置四道钢筋混凝土环形梁做为圆形基坑支撑骨架,顶部环形冠梁中心在-3.40m位置,截面尺寸为 800mm×1500mm(H×B);第二道环梁中心设在-7.30m的位置,截面尺寸为600mm×1000mm(H×B);第三道环梁中心设在-11.30m的位置,截面尺寸为 600mm×1000mm(H×B);第四道环梁中心设在-14.30m的位置,截面尺寸为 800mm×1500mm(H×B),基坑分5层开挖,结构顺作法施工。灌注桩施工用冲孔方式,施工时采用跳打法,每中间间隔 2 根桩。


(3)基坑降水

根据地勘报告,场地内地下水有上层滞水和基岩裂隙水两种类型,上层滞水主要赋存于场地内填土中,水量较小,地表滞水主要由降雨补给。考虑到基地地下水分布较深.基坑开挖期间主要靠明排解决,在坑底沿周边设置排水沟,并设置一个800mm×800mm 深 1.0m 的积水坑。在基坑开挖的过程中,将浅层地下水及雨水及时组织排到基坑外,坑内不得积水。该区域内存有局部岩层裂隙,根据勘探报告,岩层内含有微承压水,在基坑开挖过程中,对岩石裂隙承压水,采用封堵和导流管并用水泵强排的方式把水排到坑外,确保了基坑开挖。(4)基坑开挖基坑开挖工况如下∶


步骤1∶开挖至一3.80m,浇筑压顶圈梁,并修筑上部边坡;


步骤2∶待压顶圈梁达到设计强度 80%后,分层、对称、均衡开挖至一7.70m,其后浇筑第一道环梁;


步骤3∶待第一道环梁达到设计强度 80%后,分层、对称、均衡开挖至-1.70m,其后浇筑第二道环梁;


步骤4∶待第二道环梁达到设计强度 80%后,分层、对称、均衡开挖至-14.70m,其后浇筑第三道环梁;


步骤5∶待第三道环梁达到设计强度 10%后,分层爆破岩石分层开挖;每层厚度约 1.5m左右,随后用反铲和吊车挖除,此层挖完后,进行下一层爆破。


2. 工程特点

(1)工程地质条件对深基坑工程而言较差,上部回填土为新近场平回填土,密实度差、含有大量块体,下部岩层分布不均、软硬不一,是典型的上软下硬土岩结合地层。


(2)支护结构埋深比基坑开挖深度小,基坑下部进行爆破施工时,加强对基坑及周边环境的监控,使爆破作业对上部支护结构的影响控制在允许范围之内。


(3)上部支护结构由一圈冲孔灌注桩、一道桁梁加三道环形梁组成,该结构形式对受力不均较为敏感,因此,基坑上部土体开挖及下部岩石爆破作业必须分层、对称进行,同时严格控制基坑周边堆载。二、工程地质条件


根据现有地质资料了解,漩流池需要穿越第①层回填土、第②层粉质粘土、第③层残积土、第⑧,层强风化大理岩、第⑧。层中风化大理岩,激流池基底落于第⑧。层。其中∶第①层回填土土层较厚、层厚变化大(8~12m).而且为新近场平回填土,密实度差、含有大量块体;第②、③层土土质较好,但层厚只有1~2m,而且有些部位缺失;岩层埋深较浅,强风化岩分布极不均匀,起伏较大。场地土层主要力学参数见表1。据地质资料介绍,场地内地下水有上层滞水和基岩裂隙水两种类型。上层滞水主要赋存于场地内填土中,水量较小,地表滞水主要由降雨补给。


三、基坑周边环境

热处理漩流池位于场地东侧的公辅设施区域内,北侧约 25m 为新建办公及生活区,东侧约20m为钢管试验室,南侧约 40m为加工车间及废水处理站、西侧约 45m为主厂房。这些周边工程与旋流池同期施工,旋流池施工对其有一定的影响。是基坑开挖期间的重点保护对象。


四、基坑围护平面

基坑平面及基坑监测点布置见图1。


六、实测资料

  1. 监测项目及预警控制指标

(1)监测频率

在基坑开挖之前,先测得各监测项目的初始值。自基坑内开挖开始,施工阶段平均每天1次,特殊情况如监测数据有异常或突变、变化速率偏大及变化速率极小时,适当加密或减少监测频率,以确保及时掌握基坑变形状态和环境的安全。底板浇筑后,逐渐减少监测次数,平均每周1~2次。监测3~4周后,如监测数据变化不大,可再减少至每月1~2次。


(2)监测报警参考值

根据现行规范提出的一级基坑变形的设计和监测控制值,结合工程周边环境条件和设计要求,旋流池基坑提出以下监测预警值作为参考(见表 2)。

2.监测结果分析

在基坑开挖过程中,对基坑及周边环境进行了系统全面的跟踪监测,主要包括围护顶水平位移及沉降、深层土体水平位移、坑外潜水位、钢筋混凝土环梁钢筋应力、地面沉降等。

(1)围护顶沉降和水平位移

围护顶均匀布设8个沉降观测点,分别为 Q1~Q8,并且在压顶圈梁浇注完成后于 2009.1.10开始进行沉降观测,顶圆梁在整个基坑开挖过程中存在一个波浪式下降趋势.随着基坑开挖深度增加,沉降趋于增大,最大沉降量 18mm。但各测点之间的差异沉降很小,直到2009.5.13 日倒台体底板浇筑施工完毕,且随着底板混凝土强度增加,沉降趋于稳定,并出现明显的回弹趋势,墙顶沉降变化曲线见图 3。


同时对压顶圈梁的水平位移进行观测,均朝迎坑面发展,最大变化为 Q4 点,最大水平位移 21mm,约为基坑监控值的 2/3。墙顶水平位移变化曲线见图4。

(2)周围地面的沉降

在基坑周边地面设置2大组(4小组)地表沉降断面。每组沉降断面从基坑围护外侧算起,按5m、10m、20m的间距设置3个沉降监测点,共计设置12个地表沉降监测点, 2 组测点互成 90 度角。


根据监测结果显示,在基坑开挖过程基坑周边地表发生了不同程度变化,其中最大沉降点为 F3-1,最大值为 23mm。地面沉降见图5.


(3)土体深层水平位移

由于在钻孔灌注桩没有埋设测斜孔,因此在围护桩外围埋设4个深层土体位移监测孔,从现场布置位置看Tex1 对应 Q1,Texl的深层位移最大值为一44.67mm,出现在4月22日;Tex2对应 Q3,Tex2 的深层位移最大值为-30.67mm,出现在4月22日; Tex3对应 Q5,Tex3 的深层位移最大值为-32.07mm,出现在4月05日;Tex4 对应 Q7,Tex4 的深层位移最大值为-47.90mm,出现在4月05日;局部点接近监控值。


(4)环梁内钢筋应力监测

环梁钢筋应力监测共4个剖面,每2组测点互成90 度角。每环梁剖面两侧放置 4个钢筋应力计,对称布置,环梁内外侧共放置48个钢筋应力计,4个断面比较均匀地分布在基坑的四个方向,环梁的断面尺寸以及配筋详见图2。根据监测报表,采集的数据钢筋应力最大值只有 156MPa(T2-2北面迎土侧、编号22199),最大应力远远小于钢筋屈服强度值,对于优化设计具有一定的参考价值。(该批钢筋的检验报告可知屈服强度达到 400MPa、抗拉强度有540MPa),钢筋应力发展趋势图见图6、图7。


七、结束语

本工程遇到的上部土层、下部为岩层是典型的地质条件,即所谓"土岩组合"基坑,"土岩组合"基坑地质条件下基坑支护是烟台地区遇到的特殊工程问题,设计、施工难度大,可借鉴的资料较少,尤其是基坑开挖深度远远深于基坑支护结构,基坑下部岩层进行爆破施工时,爆破作业对上部支护结构的影响程度以及基坑整体稳定性是主要的信息化监控指标。


在基坑开挖过程中,对基坑围护结构的变形以及坑外环境进行了全过程的跟踪监测.监测结果表明,基坑围护结构的变形以及对周边环境的影响都在安全可控范围之内,其设计、施工经验对本地区乃至类似工程都有具有一定的参考意义。



感谢供稿作者:

张具寿、范作锋、张俭

(中国二十冶集团有限公司)

本文仅供学术经验分享之用

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