水泥土重力式挡土墙支护技术在淤泥质软土地基中的应用

水泥土重力式挡土墙支护技术在天津**地区海相淤泥质软土地基中的应用**【摘要】在天津**地区海相淤泥质软土地质条件下，深基坑采用水泥土重力式挡土墙支护技术进行施工有相当的难度和技术风险，如果通过信息化施工，根据工程施工过程中反馈的信息情况及时采取相应的技术措施，同样能够保证深基坑施工的安全。【关键词】海相淤泥质软土地质水泥土重力式挡土墙深基坑支护结构1概况1.1工程概况天津开发区**街三期۰**工程位于天津经济技术开发区**街与**路交口，分东、西两块完全对称的地块区，总建筑面积144000m2，其中地下室约35000m2，基础为桩-承台-筏板基础，主体为框架剪力墙结构。主楼地下一层、A楼地上十九层、B、C楼地上九层，中央车库地下二层。本工程基坑开挖面积约25000m2（东西区每个基坑约12500m2），施工场地自然地面较为平坦，主楼实际开挖深度为5.2m，电梯坑、集水坑部位实际开挖深度为7.2m，中央车库实际开挖深度为8.6m，电梯坑、积水坑部位开挖最大深度达10.6m。1.2工程周边环境情况北侧：紧邻红线，基坑外侧为绿化带，市政电缆沟、供热管线紧邻支护结构，局部管线在水泥土重力式挡土墙内的将支护结构改为钢筋混凝土钻孔灌注桩；东侧：有已竣工的25层**大厦，距本工程基坑最小距离为4.5m；西侧：距建筑红线约为2m，红线外为市政道路；南侧：距建筑红线约为10m，红线外为市政道路。图1基坑周边环境示意图1.3工程地质条件根据勘探结果分析：基坑开挖区①层为人工填土层，由粉质粘土、淤泥质土组成，场地西侧局部分布由砖块、灰渣、废土等组成的杂填土，土层厚度约为1.5~2.5m，土层水平方向分布不均匀；②层为全新统上组陆相冲基层(Q43ml)，主要由粘土组成，局部夹粉质粘土，土层厚度约为1~2m，土层水平方向分布不均匀；③层为全新统中组海相沉积层(Q42m)，主要由淤泥、淤泥质粘土组成，土层厚度约为6~10m，属天津**地区典型的海相淤泥质软弱土，具有高含水量、高压缩性、低透水性、低抗剪强度等特点。2基坑施工的难点与重点2.1施工场地狭小本工程基坑西侧紧贴规划红线，北侧紧贴市政绿化带，东侧的**大厦已经竣工，距基坑仅3.5m，同时，南侧仅有的10m宽狭长空地将作为基础施工阶段的钢筋加工场地和材料堆场。因此施工时必须对现场进行合理规划，对施工顺序必须合理安排。同时要加强基坑围护结构及周围环境的变形监测，以便及时指导施工。2.2地质条件差该工程地处海相淤泥质软土地区，上部回填土土层水平方向不均匀，填土成分复杂，土质情况较差。基坑围护结构所处的土层主要为淤泥层及淤泥质粘土层，由于饱和的淤泥层及淤泥质粘土层具有很高的灵敏度，有明显的触变、流变等特性，对基础施工极为不利。2.3结构设计与支护设计不协调由于设计、施工阶段的工期很紧，致使结构设计与支护设计存在不协调的状况，在基坑支护结构桩施工完成后，结构设计提出局部基坑加深的要求主楼部位基坑每15m左右加设了一个电梯坑和集水坑，使局部开挖深度由5.2m加深到7.2m，因此增加了原有支护结构的不安全性。2.4周边环境条件差北侧、西侧紧邻规划红线，市政电缆沟、供热管线紧邻支护结构，局部管线还占据了支护结构位置，如果基坑变形过大致使市政电缆沟、供热管线破坏，后果将非常严重；基坑外侧为市政绿化带，基础施工阶段正处于绿化浇水养护期，浇水量过大将直接威胁到基坑的安全。2.5基坑施工重点在天津**地区采用水泥土重力式挡土墙支护技术的工程实例不多，而且有因施工技术措施不完善造成基坑支护结构破坏而发生坍塌的事故发生。而且象本工程中央为二层地下车库，周围为一层地下室，中部采用钢筋混凝土钻孔灌注桩内支撑体系，外围采用水泥土重力式挡土墙支护技术尚属首次，没有类似工程经验可以借鉴。尤其是在该工程基础施工前3个月，附近有一基坑开挖面积仅3000m2，开挖深度仅4.5m的工程，采用与本工程相同水泥土重力式挡土墙支护技术，由于周边绿化带过量浇水，造成基坑支护结构位移达60cm，挡土墙数处剪裂，由于及时采取补救措施，才没有发生基坑坍塌事故，给我们起到了警示作用。因此，在饱和海相淤泥质软土地区进行基坑施工时如何能够确保基坑围护结构的安全、尽量减小基坑围护结构的位移从而保证周边环境的安全、合理安排土方开挖施工，成为本工程施工的几大重点。3基坑支护设计方案3.1支护设计方案的选择选择合理的支护结构型式是保证基坑支护体系安全性、经济性的关键，基坑支护体系的安全性是方案选择的前提，同时我们必须在保证安全的前提下尽可能选择成本较低的方案，为投资方降低工程造价。由于本工程基坑形式比较特殊，中部为深坑，周围为相对较浅的基坑，根据天津**地区的软土地质条件和该地区深基坑工程经验，有两种方案可供选择：第一种方案，深、浅坑均采用钻孔灌注桩结合内支撑体系，该方案在该地区的应用比较成熟，可以通过相关软件进行受力和变形验算，而且有大量的工程实例借鉴，安全度较高，但工程造价相对较高；第二种方案，深坑部位采用钻孔灌注桩结合内支撑体系，浅坑采用水泥土重力式挡土墙支护形式，该方案工程造价相对第一种要低，但存在一定的技术风险，通过软件进行受力和变形验算，水土合算、水土分算均能满足要求，但近几年在该地区采用重力式挡土墙支护形式的部分工程施工情况并不理想，个别工程还发生了挡土墙脆断坍塌事故。经过专家论证，认为只要通过信息化施工手段，采取有效的技术措施，合理安排施工顺序，在实施过程中根据监测数据及时调整和完善支护方案，第二种方案可以实施。3.2深坑支护结构体系根据深浅坑相结合的特点，在深浅坑结合部位采用Φ700钻孔灌注桩结合帽梁及内支撑体系，桩长15m嵌固长度11.5m，东侧无浅坑部位在外侧辅以2.7m宽格构式重力挡土墙，坑底采用水泥搅拌桩进行被动土加固措施，加固宽度5.1m，深度为5m。图2基坑支护平面布置3.3浅坑支护结构体系浅坑有工作面的部位采用2.7m宽水泥土重力式挡土墙支护形式，挡土墙悬臂5.2m，嵌固深度12m，没有工作面的部位采用钻孔灌注桩悬臂支护外加水泥搅拌桩止水帷幕，坑底采用水泥搅拌桩进行被动土加固措施，加固宽度5.1m，深度为5m。图3支护结构大样3.4支护补充方案前面已经介绍，在支护设计方案已经部分实施，挡土墙施工完成后，结构设计提出基坑局部加深要求，将开挖深度由5.5m加深至7.5m，而且当期类似工程相同支护设计方案的4.5m基坑开挖出现问题，对原支护设计方案进行补充完善势在必行。考虑到深基坑工程的不确定性和差异性，确定了适合本工程的补充方案。对东侧挡土墙采取分段试挖，监测其变形情况，在帽梁上部加设1m高混凝土结构反沿，减小挡土墙的悬臂高度；南北两侧挡土墙根据东侧实施情况，分段开挖，控制每段开挖宽度，及时封闭垫层，并在垫层中加设钢筋混凝土暗梁，暗梁间距按6m左右设置，在挡土墙根部加设1m高混凝土结构反沿，减小挡土墙的悬臂高度。4基坑施工技术措施4.1土方开挖技术措施根据工程设计特点和结构设计要求，必须先施工地下车库结构，至负二层外墙完成后方可施工主楼底板。土方开挖时采取如下措施：1）先开挖地下车库部位土方，主楼部位按1:2放坡处理，根据工程进度安排逐步进行主楼土方开挖施工，尽量减小南北两侧支护结构暴露时间；2）车库部位土方按照“对称开挖”原则进行，防止内支撑体系向一侧位移情况发生；3）主楼土方按照“分段开挖”原则进行，每段控制在15m左右，在该段垫层、暗梁、反沿施工完成且强度达到C20以上后方可进行下一段土方开挖施工；4）为了保证挡土墙的安全，在土方开挖到坑底标高至垫层、暗梁、反沿混凝土强度未达到强度前，采用［40槽钢按4m左右间距设置抛撑对挡土墙进行临时加固；5）提前同市政部门进行沟通，要求在土方开挖期间，控制北侧绿化带的浇水量，减小绿化浇水对支护结构的影响。4.2基坑降水措施东西区各设置51口坑内降水井，井深15.1m，管径500mm；设置10口坑外观察井，井深10m，管径500mm。在基坑开挖前30天开始降水，保证开挖作业面没有明水，并且地下水水位低于基坑底1000mm。基坑土方开挖前在基坑周边设置挡水台，防止坑外场地水流入坑内。4.3信息化施工措施深基坑工程常受到大量不可预见因素的影响，因此土方开挖全过程都必须将基坑边坡和环境安全放在第一主要的位置，必须按信息化施工的原则组织施工。支护系统变形等方面的监测是信息化施工一个重要的环节，对其安全保障起着至关重要的作用。本工程主要对支护结构水平位移、基坑整体位移、周围建筑物和地下管线变形、支护桩桩内钢筋应力、地下水位、支护结构的水平变形等六个方面进行了监测，并成立了以建设、监理、设计及施工等单位主要人员组成的信息化施工领导小组，建立了畅通的信息反馈渠道，根据监测数据情况及时调整方案和采取应对措施。5实施效果由于针对**地区海相淤泥质软土的特性，采取了一系列的施工技术措施，整个**金融街三期۰**工程基坑施工取得了非常好的实际效果。首先，通过完善的支护施工技术措施，以及及时制定补充方案，弥补了结构设计与