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水闸工程基坑支护设计选型

 论文栏目:基坑支护论文   更新时间:2015-10-15 15:19   点击:

1工程概况

本工程为某水闸重建工程,位于广州市市中心某河涌涌口珠江边。现状水闸建于20世纪60,70年代,已运行近50年,机电设备老化严重,经过水闸安全鉴定评定为四类闸,因此对其进行拆除重建。重建时,水闸防洪(潮)标准为200年一遇,排涝标准为20年一遇24h暴雨不成灾,水闸级别为1级。水闸设计流量采用20年一遇洪峰流量42.8m3/s。考虑以后涌口泵站的建设,重建闸址位于现状水闸西侧。经计算,水闸宽度为8m。水闸沿水流方向包括C30钢筋混凝土铺盖段、闸室段、消力池段、C30钢筋混凝土海漫段、抛石防冲槽段,闸室段为钢筋混凝土整体结果,铺盖和消力池段为U型槽结构。场地原为绿化,地势比较平坦。基坑周长约131m,水闸基坑最大开挖深度为8.60m。结合本工程基坑周边环境,根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),表3.1.3“支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般”,确定本基坑安全等级为二级,重要性系数为1.0,安全使用时间为1年。基坑南侧为珠江前航道,该段前航道堤岸已按200年一遇防洪(潮)标准完成整治。距基坑北侧约28m,为某1级公路,宽约30m,地面高程为7.50~8.30m。场地周边较少地下管线,在原水闸轴线西侧33m处有1条供水管,供水管南北走向,管径为φ1600。其基坑北面有一110KV高压电线塔架,距离基坑较近。根据《华南快速路黄埔大道匝道排水改造工程岩土工程勘察报告》,工程场地岩土层按成因类型、岩性、状态等,自上由下可分为填土层(Qml)(层号为1)、冲洪积成因(Qal+pl)淤泥(质土)、淤泥质粉细砂(层号为2)、砂土(层号为3)、粉质粘土(粘土)(层号为4)和残积成因(Qel)粉质粘土(粘土)(层号为5),基岩为白垩系上统大塱山组(K2d)细砂岩夹粗砂岩、砾岩(层号为6)。本场地临珠江,砂层颗粒组成变化较大,细砂、粗砂中多夹有粉土薄层。基坑开挖后排水边界条件发生变化,地下水涌水量可能将增大。施工中应尤其注意。综合土工试验成果和地区经验,基坑支护设计工程岩土设计参数建议值。

2基坑支护方案选型

2.1设计原则

(1)确保基坑支护结构的安全,特别是保证周边建筑物的安全,基坑周边地面沉降报警值为20mm,控制值30mm;基坑侧移报警值为25mm,控制值30mm。(2)本工程基坑要高度重视支护结构止水措施的可靠性以及抢险预案的可行性。(3)施工具有可行性,能够确保合理施工工期。(4)提倡“环境岩土”的理念,贯彻文明施工的原则,减少对周边环境的污染。(5)贯彻“信息化设计、信息化施工”的原则,通过采取多项监测措施,如支护桩测斜,基坑支护结构水平位移,地面沉降监测,地下水位监测等,来提供准确的施工信息,使得基坑工程的设计和施工能顺利进行。

2.2方案选型

(1)若采用全部放坡开挖的话,需要临时占地比较多,本工程位于市中心,用地紧张,大大限制了其使用范围。(2)内锚杆锚固段位于淤泥质夹砂层,锚固力小,锚固作用小,类似于排桩的悬臂结构,且所需锚固范围较大,对周边地基影响较大。(3)地下连续墙造价高,且施工复杂。故推荐选用顶部2m放坡开挖加排桩加内支撑进行支护,采用该支护结构,需对基坑土体的水平位移控制严格。鉴于此,经同类基坑比较,因此决定采用上部先放坡开挖2m,再利用f1000钻(冲)孔桩,结合f300钢管内支撑作为基坑支护,基坑止水采用f600高压旋喷桩密排止水。这样比单一采用灌注桩支护缩短了工期,节约了成本。

3基坑支护各个断面结构计算说明

根据场地的周边环境条件、各断面开挖深度及结构重要性,选取闸室段和消力池段2个断面进行基坑支护结构计算。闸室段、消力池段开挖深度分别为7.70m和8.60m。计算时,考虑地面均布超载20kPa。基坑外地下水位为地面下为2.5m深,坑内地下水位为0.0m深。支护采用上部2m放坡开挖+φ1000@1200钻孔灌注桩,桩顶高程6.00m,桩顶设冠梁,尺寸(宽×高):1200mm×600mm。支护桩嵌入强风化岩层,嵌固深度不小于1.0m。排桩后采用直径为600mm的高压旋喷桩进行支护桩间止水,在冠梁处设置1道钢支撑,基坑内以对撑为主。设计计算采用理正深基坑软件对支护结构进行验算,计算结果。经过计算,闸室段、消力池段基坑支护,φ1000@1200钻孔灌注桩的计算长度分别为11.7m和13.0m。且本基坑支护方案满足设计要求。

4建议

(1)当地下水位变化比较大时,应尤其重视基坑止水设计。(2)基坑工程作为一个系统工程,需要业主、监理、主体结构设计单位与基坑支护结构设计单位和施工单位的通力合作才能顺利完成,并为下一步施工创造良好的条件。

作者:娄红岩 单位:广州市水务规划勘测设计研究院

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