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1、一、進水泵房工程概況進水泵房位處廠區的西北側，占地面積為306m2，進水泵房為格柵段、過渡段及泵房段，格柵段、過渡段埋深14.65m、泵房段埋深15.3m。基坑呈多邊形，作業場地狹小，在基坑西南側距離不足 20m處有一座10kV 的高壓電塔，根據進水泵房的兩詳勘點顯示，穿過土層主要是淤泥質土層、粉質粘土層、中砂層和粘土層，其中中砂層厚度達到10m，故基坑隔水為該工程又一難題。二、進水泵房的工程特點1基坑埋置較深，深度為14.65 15.30m，是目前湛江市政工程中最深的基坑。2地下水位較高，場地穩定水位深度為1.50m。3地質情況十分復雜，該地區原是由海灘沉積而成，因此，含有深厚的土力性質極差2、的淤泥質土和高塑性粉質粘土，將給基坑開挖及維護帶來很大困難。三、地質及水文條件1地質條件工程場地為濱海堆積地貌，經人工改造變成漁塘、污水河等洼地，現經人工堆填平，地面平坦。根據鉆孔揭露，可將場地內巖土層自上而下劃分為人工填土、第四系沖積層、第四系湛江組海陸交互沉積層等三大類，如圖1：（1）人工填土層：呈灰、褐紅、灰黃、灰白等雜色，結構松散，由粉土、粉質粘土、礫砂、碎石塊、磚塊、混凝土塊及生活垃圾等組成。（2）淤泥質土、淤泥：呈灰黑色，流塑軟塑，飽和，粘性好，含腐植質及粉細砂。（3）粉質粘土、粘土：呈褐紅、淺灰、灰黃等色，可塑，粘性好。（4）中砂：呈灰白、灰黃、淺灰等色，飽和，稍密，局部含少量粘3、粒、礫石。（5）粘性土：呈黃褐色、灰白、褐紅等雜色，中部可見鐵質層。圖 1 地質圖2水文條件：擬建區地下水水量豐富，從揭露的地層分析，其主要含水層為中砂層，水量豐富。地下水埋藏類型為承壓水，補給與排泄以側向滲流為主。四、基坑支護設計1支護方案設計（1）支護方案設計原則為了做到其他構筑物的同步施工，首先做好圍護結構的隔水措施，防止水、土流失。第二應減少圍護結構自身的側向變形。第三應要防止坑底土在水頭壓力的作用下向上隆起或產生管涌現象。由于該工程基坑巖體的土層覆蓋厚度不一，其可塑、軟塑等土層厚度分布不均，而且土體物理力學指標變化很大，這樣很難做出符合工程實際的計算。因此，只能根據本工程基坑內的情況4、，再結合以往成功的工程經驗近似取基坑地面以下C、值加權平均值作為初步計算的依據，待施工開挖時根據實際再作適當的調整。因此，該工程的設計原則是：動態設計、動態施工、動態管理。巖土名稱中砂中砂粉質粘土粉質粘土淤質粘土粘土素填土柱狀圖 土 層 厚（m）6.82.73.23.92.81.12.3zz 土 層 深 厚（m）2.33.46.210.113.316.022.8鉆孔柱狀圖施工過程中應隨時對開挖和鉆孔取得的土體資料和水文資料進行分析、比較，發現與設計所取土體物理力學性能及水文資料不符或出入較大時，應及時調整設計方案和施工方案，以確保設計方案的可靠度。（2）支護方案比較考慮到進水泵房與進水渠道緊密5、相連接，進水渠道的基礎為獨立基礎，如果全部明開挖，進水渠道區域將大范圍換填砂石料，而且，15m多的深基坑施工，若采取大放坡開挖，土方開挖量過大，將影響周邊構、建筑物基礎施工。另外，雨季施工存在安全隱患，不宜采取該方法。結合現場條件，進水泵房所處區域周邊22m范圍內沒有建筑物及構筑物（除進水渠道），不適于放坡開挖，考慮到進水泵房基坑開挖的難度、基坑支護的可行性、工作量、工期、經濟性等因素，采取 3m放坡，12m直槽開挖。2圍護結構設計計算（1）土的力學指標取值根據地質詳細勘察報告，結合各土層的近似特點C取 10.55kPa，=16.85。（2）擋土樁入土深度計算由于土層多為淤泥質土，粘結力不大，6、且在基坑工程中由于采用了大口井降水，采用用郎肯土壓力的水土合算法計算。主動土壓力系數：)245(02tgKa=55.0被動土壓力系數：)245(02tgKp=816.15000q=97KN/mABODECEaEp40003000圖 3 示意圖在實際工程中由于圍護墻的變形，將使圍護結墻與土體之間產生相對位移與摩擦力。被動區的土破壞后土體棱柱體是向上隆起的，而圍護墻則對破壞棱柱體產生向下的摩擦力，從而使被動土壓力 增 大，計 算 時 可 根 據 土 體 的 力 學 指 標 取 用 一 個 被 動 土 壓 力 修 正 系 數，koc=1.5，則724.25.1816.1pK。圖 3 中q為考慮從整平7、的工作面，到現地面3m高土體對擋土樁的影響mkNq/573191及在施工過程中由于機械設備（挖掘機根據不同型號一般取平均接地比壓為 3060kPa）和一些施工材料（如：模板、腳手架等）的堆置而引起的附加荷載mkNq/402。取mkNqqq/9721計算時根據等值梁法引入新的假設條件：基坑開挖至第一道支撐的底面標高，此時可按懸臂墻計算上段的負彎矩，在計算此時的主、被動土壓力時，因滲流流徑比較長，可不計算滲流效應，且在進水泵房基坑開挖前進行了大口井降水。當設置第一道撐后，繼續開挖至第二道支撐的底標高此時根據一道支撐的受力結構計算第一道支撐的內力，其中假設O點為鉸接。當設置第二道撐后，繼續開挖至基坑8、底標高此時根據第一道支撐的受力不變來計算第二道支撐的內力。根據靜力平衡條件來求的土壓力平衡點位置及樁的入土深度。根據等值梁法基坑開挖至第二道支撐底部時擋土樁樁及鋼管橫撐的受力如下圖4 EpEaCEDOBAq=97KN/m30004000YN1h圖 4 mYKqKCKYKCKYaaaPP84.12)7(2)7(21)7()7(31)4(01YKYqYYEYNMaaO解得mKNN/6.57684.553.20848.9041根據等值梁法在第一道支撐受力不變時，加設第二道支撐基坑開挖至基坑底部時擋土樁樁及鋼管橫撐的受力可得下式：mYKqKCKYKCKYaaaPP86.32)7(2mKKPXaP13.9、9)55.0724.2(1962.5736)(60所以擋土樁的入土深度mYX98.12取樁長為 13+12=25m（3）樁上最大彎矩計算:hP0XYN2N1E5000q=97KN/mABODCEaEpHMmax40003000圖 5 當mHm127時（圖 5）=21222221NNqHKckcHkHaaa=0當 H=11.614m 時maxM=mkN64.1285（4）、擋土樁配筋、橫撐截面積形式、腰梁計算灌注樁配筋計算采用樁徑為mm1000的灌注樁2785000mmA混凝土采用30C,2/5.16mmNfcm鋼筋采用HRB（）鋼筋2/310mmNfy擬采用 2225 鋼筋，AS=10793.10、7mm2由式Msinsinsin323ssycmAfAfmKN64.1285可得配筋符合要求。橫撐計算根據計算作用在撐上的最不利荷載N2=（6/2+2.58）576.6/2=1608.7kN，安全系數取1.2。ml6)28.92.16(522，42225.244682.1cmElNI采用 d=402，t=11 無縫鋼管符合要求腰梁計算腰梁擬采用雙榀Q235型工字鋼，計算簡圖如下：將兩鋼管撐之間的腰梁看作一兩端固定的超靜定梁，見圖6qABL圖 6兩橫撐之間的距離為l，作用在腰梁上的傳遞土壓力看成均布荷載q，由于在本工程中兩橫撐受力大小接近，計算時取均布荷載q=576.6，橫撐布置間距ml24.311、5/2.16根據靜定梁受力最大彎矩產生在兩端：mkNMMBAAB41.504選用235Q鋼材，滿足結構要求選用雙榀45a 工字鋼即可。3基坑穩定性驗算圖 7（1）基坑抗隆起驗算：假設基坑土體沿圖7 的ABC那樣的曲線滑動，致使基坑隆起。根據滑動線理論：（取 16.850，H取 15m）。所以根據計算檔土插入的最小深度：0tm4符合要求（2）基坑流砂管涌檢算：根據詳勘報告，在泵房深基坑處穩定水位為5.16.1m，基坑在原基坑整平后地下水位與整平工作面平齊所以當t112HKHw=4m時不發生管涌。五、基坑支護直槽圍護體系為長25m、1000mm 鋼筋混凝土灌注樁，支撐體系為d=402 鋼管橫撐。由12、于基坑比較深，通過計算在本工程中采用兩道鋼管橫撐。在密排的灌注樁一側嵌入長22m、500mm高壓旋噴樁和混凝土灌注樁形成止水帷幕。采用兩道 d=402 無縫鋼管橫撐加雙榀45a 工字鋼形成內撐。見圖8 橫撐H400050003000q1q2ABC直徑500高壓旋噴樁450*100*12鋼板450*100*12鋼板150970970*150*12鋼板鋼板支架|=12600*450500*150*12鋼板500*150*12鋼板5050120210450210970*150*12鋼板膨脹螺栓?16 L=100混凝土灌注樁Ad402鋼管撐Ad402鋼管撐45a工字鋼直徑1000混凝土灌注樁圖 8 六13、土方開挖深基坑開挖是從上到下分段、分層、分單元進行，開挖機械主要是12m臂長的挖掘機1 臺。圍護結構轉角局部結合人工挖掘完成。（1）工況 1：懸臂段基坑開挖(附加荷載為97kN/m)根據進水泵房支護結構計算結果，進水泵圍護樁采用=1000mm 的混凝土灌注樁，混凝土設計強度為C30，主要受力筋為2225mm鋼筋，混凝土灌注樁可承受的最大彎矩為M=1335.87kNm，懸臂段基坑開挖到最大深度h=4.8m，其受力見圖9。q=97KN/mYh工況1MmaxEpEa圖 9（2）工況2：懸臂段基坑開挖到最大深度h=4.8m 后施工第一道支撐,由于彎矩的分布成H的三次拋物線形，將出現彎矩的位置近似看成14、拋物線的中點。其受力見圖10 hYq=97KN/mEaEpMmax工況2N1N1H圖 10（3）工況 3：基坑開挖到7.64m 深度時施工第二道支撐,此時圍護樁上的最大彎矩處在第一道支撐處及第一道和第二道支撐之間，施工第二道支撐基坑直接開挖到底部。其受力見圖11 N1工況3MmaxEpEaq=97KN/mN2N2N1圖 11 七、基坑監測1基坑施工監測的主要內容因為工程進入基坑開挖期間，由于坑內土體的荷載減少，坑內外土、水壓力不平衡，可能會導致產生坑外土體和基坑本身的一定變形，因此擬將整個監測過程分為兩個階段：基坑開挖期間，須對基坑圍護結構的沉降和位移進行監測，監測頻率在開挖期間要每天觀測一次15、。非開挖期間每隔天測一次。2基坑頂部沉降和位移監測（1）測點布置在基坑周邊上設置沉降和位移觀測點，根據建筑物具體情況確定觀測點數，一般每邊46 點，共布置沉降和位移監測點24 點。（2）測試手段采用水準儀和全站儀進行測試。沉降采用閉合線路二等水準測量；位移全站儀進行測試。（3）測點埋設在基坑開挖時用鋼筋在圍護壓頂上布設沉降和水平位移監測點，用紅油漆標注。在施工期間，為保證監測數據的準確無誤，現場測點的保護也是一個重要環節。從基坑開挖到主體結構施工到安全部位，通過監測反應，基坑的水平和豎向變形都很小，符合國家規范要求，同時基坑圍護結構也經受了雨季的考驗。九、小結1鉆孔灌注樁施工中，遇到砂層極易發16、生孔壁坍塌，產生擴孔現象；一旦出現較大范圍的擴孔則可能導致后續施工的高壓旋噴樁難以緊密搭接，產生漏水隱患，同時出現大范圍的擴孔也浪費了混凝土材料。在本工程中利用鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁的圍護方式成功穿越近10m的砂層未引起樁體縮頸和擴頸，但在后續的高壓旋噴樁搭接并不很理想，在基坑開挖過程當中出現了漏水、漏砂的現象。結合本工程的施工經驗，鉆孔灌注樁嵌高壓旋噴樁形成的止水帷幕比較經濟，但是在樁身比較長的情況下，樁體的垂直度比較難控制，容易形成樁間空洞，造成漏水隱患。在基坑比較深的情況下，可以利用鉆孔灌注樁嵌高壓旋噴樁形成的止水帷幕，但在外圍加打一排或兩排高壓旋噴樁對基坑的止水效果會更好。2在開挖深度17、比較大的基坑，在地質條件比較好的情況下宜采用沉井或地下連續墻結構，沉井施工工期短，圍護結構安全可靠；特別是地下連續墻為受力與防水結構合二為一，甚至可兼作永久結構，沉井或地下連續墻結構施工步驟簡單，工期短，搭接少，整體性好，剛度大。與鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁復合結構相比較，還是具有一定優勢。3坑底開挖的問題坑底開挖高程的控制涉及到經濟與安全兩方面問題，本工程由于基坑開挖到坑底時滲水量比較大，利用長臂挖掘機在滲水覆蓋處多處超挖3040cm不等。排除積水后利用海砂回填夯實。基坑的超挖既增加了工程造價，有拖延了工期，這是經濟方面問題。更重要的是，坑底的超挖使圍護結構的擋土高度超過設計計算的高度，致使圍護18、結構超負荷工作，無形中增加了安全隱患。4加快主體施工進度，減少深基坑開挖后由于時間過長的側向變形。基坑開挖后，盡快進行結構主體的施工，同時在施工過程中適當提高結構混凝土標號，縮短養護時間，使深基坑中的主體結構盡快完成，及時回填。5基坑側壁出現漏水的處理基坑側墻若出現滲漏水，如流量小，可在圍護結構中打入注漿管，壓入堵漏漿液，例如，油溶性聚胺脂漿液，該漿液遇水后會急劇膨脹，其形成的聚合體在被水面形成一膠體密封擋墻，對滲漏水流量小的情況下，見效快。當基坑側墻若出現滲漏流量比較大時，可在圍護結構中打入3 4 根導流管，分散水頭壓力，在導流管四周用速凝水泥封堵，等水泥強度達到要求后再壓入堵漏漿液，這樣也能達到封堵的效果。