閱讀 2886 次 紅河劇院深基坑膨脹土施工綜合技術(shù)

紅河劇院深基坑膨脹土施工綜合技術(shù)

孫維波

云南官房建筑集團股份有限公司  云南昆明  661100)

    紅河劇院工程位于蒙自縣城南路與紅河大道旁，北邊的新建景觀河道是紅河州五大中心核心工程，紅河州標(biāo)志性建筑。建筑面積39485.39m²，由1201座主劇場、611座音樂廳、332座藝術(shù)場、2個181座和2個967N的電影院及圍繞的圓廊4區(qū)組成。其中主劇場地下-l3.5m、-l0.3m標(biāo)高層為舞臺機械臺倉和樂池機械臺倉，-8m、-5.5m標(biāo)高層為設(shè)備用房，-4m、-3.6m標(biāo)高層為2個181座電影院門廳，藝術(shù)劇院地下-9.7m、-6m標(biāo)高層為樂池機械臺倉,-3.6m為門廳及休息廳，音樂廳地下-5.7m、-5.10m標(biāo)高層為合唱演員升降臺、儲藏室及靜壓箱，-2.9m、-3m標(biāo)高層為門廳、休息廳等。基坑開挖建筑平面尺寸為64．1mxl08．3m，基坑開挖深度為-8.95m、-ll.85m、-9.7m、-15.15m．局部最深-l7.35m，共4個等級分為深基坑部分和淺基坑部分，設(shè)計樁基為人工挖孔樁。

1.工程地質(zhì)特征及地下水條件

    擬建場地地形平坦、開闊，地面標(biāo)高介于l301.27～1302.65m之間，設(shè)計±0．000N l308.2m，即場地地表標(biāo)高為-5.6m，場地屬山間湖積盆地地貌單元。據(jù)鉆探資料顯示，場地自上而下由第四系沖洪積粘性土及上第三系泥灰?guī)r構(gòu)成。根據(jù)野外現(xiàn)場鑒別、原位測試、物理力學(xué)試驗成果將場地劃分為6個主層巖土層，其中11m以上沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。揭露地層的層②粘土層③含礫粘土為主的厚大粘性土、細(xì)粒混合土層、ll～14m段交替沉積較為頻繁，以③1層粉質(zhì)粘土、③2粉土及④1層粉土、④3層粉砂為主的沖積相透鏡狀夾層；l4～19m段的洪積產(chǎn)物④層圓礫為主、④層底部分布厚度變化較大、呈透鏡狀產(chǎn)出的⑤層沖積粘土；l9m以下至50m范圍內(nèi)均由上第三系強風(fēng)化泥灰?guī)r及其風(fēng)化殘積細(xì)粒混合土夾層構(gòu)成，其中強風(fēng)化泥灰?guī)r頂面埋深在26～29m之間。

    1.1場地膨脹土特征

    工程所在地蒙自屬滇南膨脹土分布區(qū)，擬建場地大氣影響深度為5m，均由弱至中等膨脹潛勢的膨脹土構(gòu)成，累積厚度為7.12～9.66m，平均8.47m，分布在①層耕植土和②層粘土，膨脹土脹縮變形量介于54.1-129.7mm之間，膨脹土地基等級屬于D區(qū)III級。

    1.2地下水埋藏條件

    場地內(nèi)地下水埋藏條件較復(fù)雜，地下水靜止水位埋深為0.0～3.5m，地下水以第四系承壓水為主，開挖場地內(nèi)地層中的④層圓礫層為強透水層，承壓水平均高度11．87m，據(jù)地基力報告抽水試驗資料顯示，基坑開挖深度開挖到地面下llm，水位降至12m，基坑涌水量達(dá)4750m²／天，每小時涌水量197.9m³／小時，影響半徑108.45m。

2.工程特點及相關(guān)問題

    1）本工程地處厚大膨脹土分布區(qū)域，大氣影響深度4.5～5m，在不考慮膨脹土脹縮變化影響，坑壁限定高度為3.95m，但基坑挖深在lOm以上，土方開挖的難度；土體暴露后，坑壁開裂、坍塌；同時在開挖中不可避免的膨脹土與水的接觸問題，都要進行必要的處理。

    2)賦存于④層圓礫中的地下水為承壓水，足強透水層承壓水平均高度11.87m．但場地基坑底微透水至不透水厚度僅為1.2～6.2m(尚未考慮電梯井深度)。按基坑開挖深度從現(xiàn)地面下11m計算，基底蓋層的安全厚度僅為5.9。左右，自然基坑基底抗浮穩(wěn)定性極差，所以在工程開挖前在設(shè)計位置施工了大量的抗浮樁，以確保基坑開挖后期的坑底抗浮穩(wěn)定性。

    3)基坑地下水的涌水量及影響半徑都較大，基底圓礫層為強透水層，存在基坑發(fā)生突涌的危險，同時基坑  開挖層中存在石英砂、粗砂層等，要密切注意流砂現(xiàn)象的發(fā)生，因此基坑  排水措施也是本工程的要點。

3.主要施工技術(shù)及措施

    3.1膨脹土的施工處理措施

    工程基坑按深度分為兩部分，淺部(基底標(biāo)高為-8.85m～-5.6m)在場地條件允許的情況下，采取l：1(局部為1：0.25)放坡開挖；深部(基底標(biāo)  高-l5m～885m，局部達(dá)到-17.35m)  采用止水帷幕深攪樁和止水帷幕深攪加芯磚套接而成。在開挖后，坡(壁)面都及時采用掛網(wǎng)噴砼方式封閉，混凝土中摻加速凝劑，減少坡(壁)面暴露的時間，保證坡(壁)面的穩(wěn)定性。

    備足三色布等防雨材料，避免雨水浸濕土體，最大程度降低膨脹土危害，造成基坑支護失效。為避免膨脹土遇水或陽光暴曬出現(xiàn)反復(fù)脹縮的問題．在土體開挖過程中，用C20砼對整個基坑包括基底、排水溝進行噴射全封閉處理，隨挖隨封閉。

    膨脹土的處理措施主要是使其與水隔絕，并減少暴露的時間。說到底就是一個隔水、防水，排水的問題。

    3.2基坑的排水處理措施

    1 )為避免雨季大量地表水進入基坑，在距基坑開挖線外2m處設(shè)置環(huán)形擋水堰，采用水泥砂漿抹面，坑壁至擋水堰之間用Cl5細(xì)石砼封閉，并進行必要的保養(yǎng)。

    2)每層土方開挖結(jié)束后，人工設(shè)置排水明溝和積水坑，及時將雨水及地表水排走，挖至基底時，設(shè)置有一定坡度的排水盲溝，內(nèi)填公分石與周邊排水溝及降水井相連接，接口處加設(shè)鋼筋水篦子。

    3)開挖過程中對鉆探形成的泉眼及時封堵。

    4)土方開挖接近基底時，改為人工開挖，直至基底標(biāo)高，避免擾動基底土層，造成坑底出現(xiàn)流砂、管涌現(xiàn)象。

    5)采用雙排的深攪止水帷幕，有效防止開挖邊線外土體中的水隨基坑的開挖進入基坑中，對基坑安全造成威脅。在施工中，由于深層攪拌樁機械工藝及施工深度已至極限長度，無法穿越地質(zhì)較硬的礫層、鐵質(zhì)膠結(jié)層。首先采用功率比較大和穿透力較強的施工機械CFG(長螺旋)樁機進行引孔，將膠結(jié)層攪松散，穿透到-26.95m的位置，達(dá)到設(shè)計深度，然后采用深攪。

    6)開挖大量的降水(集水)井，及時聚水、排水，保證基坑內(nèi)的干燥。

    7)在施工挖孔樁過程中，遇到砂質(zhì)成分石英砂層、中粗砂、礫砂薄層、粉土層時，根據(jù)實際情況采取減少每次的施工護壁高度，周圍樁孔應(yīng)不間斷抽水，減少土層中水壓力和流動性。

    除此以外，嚴(yán)格按照施工的工藝和標(biāo)準(zhǔn)也是極為重要的。

    本工程基坑支護安全等級為一級，在基坑角點和坑邊每隔l5m左右布置水平和垂直變形觀測點。在施工期間用全站儀對基坑壁變形進行監(jiān)測。

表1變形觀測控制值表

    監(jiān)測頻率為每層開挖前、開挖后和在每層開挖的間隙時間也至少進行一次觀測，在發(fā)現(xiàn)監(jiān)測值明顯偏大時，及時增加觀測次數(shù)，以及時、準(zhǔn)確、完整的掌握基坑變形情況，基坑施工完成后，按每周1～2次觀測，變形相對較大的部位加大觀測次數(shù)，直至回填為止。同時對護壁外觀及可能產(chǎn)生的裂縫也進行了監(jiān)測。

    根據(jù)監(jiān)測結(jié)果表明，坑壁水平位移均在允許范圍內(nèi)，護壁及基底封閉砼無裂縫，基坑施工全過程處于受控狀態(tài)。

4.結(jié)論

    本次紅河劇院的基坑支護工程，在典型膨脹土地區(qū)、地下水埋藏條件較復(fù)雜等不利地質(zhì)水文條件下，采用了分層放坡開挖、噴錨支護、降(集)水井、深攪止水帷幕、表面全封閉砼等施工技術(shù)措施，基本克服了工程的不利因素，目前基坑已回填，基坑支護的成功實施為下一步工作創(chuàng)造了有利條件，同時也達(dá)到了業(yè)主降低成本的要求，取得了較好的效果。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)