浙江某高层复杂环境深基坑的质量控制

复杂环境深基坑的质量控制摘要浙江理工大学**校区学生公寓加建2＃楼基坑控制技术应用实例，介绍了复杂环境深基坑控制技术的应用及基坑测试布置及测试方法，并提供了该工程较完整的设计、施工、监测资料。该实例可以作为复杂环境深基坑控制技术工程的参考依据。关键词深基坑控制技术测试布置测试方法1工程概况、工程地质条件及周边环境浙江理工大学**校区学生公寓加建2＃楼为十六层高层建筑，建筑总高度55m。上部主体结构采用框架剪力墙结构，基础部分为桩基承台基础，一层地下室。工程桩为φ700、φ800、φ900钻孔灌注桩，有效桩长67m。本工程±0.000相当于黄海高程6.400m，自然地面平均标高为6.600,即相对标高+0.200,基坑开挖面计算标高分别为-5.950、-6.650、-8.000(电梯井)，则计算开挖深度分别为6.15m、6.85m、8.20m(电梯井)，属二级基坑工程。该建筑物南北朝向，建筑用地长为46.8m，宽为25.8m。用地北侧为河道，建筑红线距河道约20m，河道水位约为-1.000。南面为空地。东西两侧分别为已建成使用的7层框架结构学生宿舍楼，学生宿舍楼采用预应力管桩基础，桩底深度约为-13.50。加建2#楼承台埋深低于东西两侧已建宿舍楼承台埋深约为4m。东西两侧山墙距学生宿舍楼山墙外到外约1m。基坑所涉及的工程地质条件：1杂填土：灰黄色，稍湿，松散。成分以粉性土为主，含建筑垃圾和碎石约20%，砾径一般小于200mm,上部含少量的植物根茎。全场分布。层厚1.50～2.50m，层顶标高6.50～6.64m。2–1砂质粉土：灰黄色，稍湿，稍–中密。含云母片，局部夹粉砂，摇震反应快，干强度低，韧性差。全场分布。层厚4.20～5.00m，层顶标高4.14～5.13。2–2砂质粉土：灰色，很湿，稍－中密。含云母片，局部夹粘质粉土和粉砂，摇震反应快，干强度低，韧性差。全场分布，层厚5.20～7.60m，层顶标高-0.16～0.73。2–3粉砂：灰色，很湿，中密－密实。含少量云母碎片和贝壳碎片，局部夹砂质粉土薄层，切面粗糙，摇震反应快，干强度低，韧性差。全场分布。厚度2.90～6.50m，层顶标高-6.87～-5.25。基坑所涉及的水文地质条件：场地地下水上部属空隙潜水，地下水受季节及大气降水条件控制，动态变化较大。勘探期间测得地下水位1.00～1.30m，地下水位年变化幅度约0.5～1.0m。基坑所涉及的各土层主要物理力学参数：各土层的物理力学性质参数表层号岩土名称天然重度KN/m³粘聚力KPa（固快）内摩擦角度（固快）含水量%孔隙比渗透系数cm/sKhKV1杂填土（18）（10）（15）2-1砂质粉土18.51127.527.70.836.8E-056.0E-052-2砂质粉土18.7927.227.30.7997.0E-057.4E-052-3粉砂18.81029.225.80.76综上所述，基坑工程的特点是：（1）基坑开挖深度范围土层主要为杂填土和砂质粉土，砂质粉土土层渗透性大，由于距离河道较近，地下水补给量较大。（2）基坑主要开挖深度6.15、6.85m，相对较浅，但电梯井位置开挖深度为8.2m，开挖深度较大。（3）东西两侧距多层学生宿舍楼太近，彼此之间的桩基、承台高差较大。处理不当可能危及两侧学生宿舍楼的安全使用。2基坑施工技术措施（1）基坑围护措施。基坑南、北两侧中段采用土钉墙围护措施，土钉选用φ48×3.0钢管,L6000或L8000,沿钢管长度方向＠600旋转90°设一对φ8圆孔,圆孔从钢管端头1.0m开始设置,直至钢管前端。喷射第一层C20混凝土厚30-50，土钉＠1400呈梅花形布置，以15°或20°倾角打入土体，土钉注浆采用M10水泥砂浆，然后顺坡面挂绑φ6.5＠200×200钢筋网,喷射第二层混凝土至100厚。土钉墙围护不仅施工相对简单且较经济。基坑东、西两侧呈“[”字形布置采用φ600钢筋砼钻孔灌注桩加支撑围护措施，桩身混凝土等级C25，桩身面挂φ6.5＠200×200钢筋网,喷射100厚C20砼,钢筋网锚入冠梁150,桩身钢筋网采用膨胀螺栓固定.围护桩与土钉墙交接处钢筋网和砼面层均连续。冠梁及角支撑为现浇钢筋混凝土结构，砼强度等级均为C30。较好的控制了土体位移，对东、西两侧学生宿舍楼影响甚小，保证了两侧学生宿舍楼的绝对安全。（2）基坑降水措施。基坑降水是本基坑施工成功与否的关键，根据基坑场地地下水含量大，水位高，补给丰富，渗透性好，降水面积大，坑中局部降水较深、等工程、水文地质条件，基坑降水采用轻型井点结合自渗管井降水措施，基坑四周设置两级轻型井点以截除坑外上部地下水的补给，考虑到电梯井基坑较深，在坑中坑四周设置第三级轻型井点。而自渗管井则灵活布置在各承台之间，根据本地区工程经验，间距控制在12m左右。按照设计要求，轻型井点采用φ48L6000滤管L1200钢管＠1000沉设，在-0.8处设置第一级轻型井点、-3.80处设置第二级轻型井点、在电梯井坑中坑位置-5.65处设置第三级轻型井点。自渗管井采用φ400塑料管，沿管长方向设φ10＠50×50圆孔，外包3层60目尼龙网、1层7目镀锌铁丝网。滤层采用200厚砾砂，管井成孔φ800，孔底标高分别为-11.50、13.50，管井内潜水泵抽水。（3）基坑现场监测。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测是工程建设必不可少的重要环节。本基坑的监测内容主要包括：土体深层侧向位移、基坑周边建筑物的沉降和位移、地下水位、支撑轴力等。基坑测试布置及测试方法（一）、深层土体位移测试1．测试原理深层土体位移测试原理是基于测斜管底处土体位移为零，然后测出一分段（测头的测试长度）内的斜度，则可换算成两端点的相对位移值，于是在点处的绝对位移为：。2．测斜仪的组成①测斜仪:其内部装有加速度计，密封能承受100米水深压力，上下配置两组导轮，便于沿测斜管的导槽升降和定位。②电缆是一种附有标尺的特别电缆，连接测斜器与显示器，向测斜器供电，给显示器传递信号，并兼绳索牵引测斜器升降。③测斜导管是采用聚乙烯铸模成型的塑料管，管径71mm，壁厚6mm，管长2m，内壁开有四条对称导槽，作为测斜管滑动轨道，槽宽5mm，槽深3mm,导槽要求垂直并光滑。3．测斜管的布置测斜管平面布置简图如图1所示，测斜管深度取15m，共布置4个测斜孔。4．测斜管的埋设①依照埋设的位置，选用108提土器开孔，成孔偏斜度不允许大于1°，钻孔应钻至下卧硬土层或基岩内50～100cm,若软土层深厚难以进入硬土层时，钻孔至足够深度，不产生水平位移，视管底端的水平位移为零，作为固定端，否则导管顶端应佼正。②第一根导管管底用塑料板封死，用芯模将两管槽口对准，涂抹粘合剂，固定接头导管，减小槽口纵向扭曲。③将接装好的测斜管平直地移向孔口，底端朝向孔口，用人力或机械拉住两根护绳索，对正施测的方向、均匀弯曲测斜管、绳索随斜管同步放到孔底。埋设孔较深，地面接成全管向钻孔内放置有困难时，可分段在地面接成，整体在孔口埋设时连接。④导管埋至预定深度后，校正导向槽的方向后，在测斜管与钻孔壁之间用粗砂或瓜子片填实至孔口。导管埋设完成后停留一段时间，使钻孔中填土密实紧贴导管，进行零点读数测试，并测量管口高程。测斜管的管口用封盖盖好并做好保护箱，避免测斜管被损坏。5．土体位移测试方法①连接与检查将电缆一端插入测斜器内，拧紧螺帽以防漏水，电缆另一端则插入显示器内并拧紧螺帽、开电源，将功能开关置于电池位置，检查电池电压是否正常，正常后再将功能开关置于工作位置，将测斜管竖起并向正反两个方向倾斜，观察显示器数字有否变化，倾角增大，数字亦增加，表示仪器正常。②测读测斜仪导轮对准测斜管导槽，并轻轻地滑入管底，停止片刻使其稳定，然后平稳地提升测斜仪至开始测读深度，记录显示器读数，这样每隔0.5m测读一次并记录，直至管口。再将测斜仪旋转180，放入导槽内，再按上述方法进行测试。每个测斜管的初始测值应测4测回，每周期观测测2测回。观测成果均取中数值。6．测试频率在深基坑开挖时，正常情况平均每二天监测一次，如出现水平位移速率偏大，每天监测一次。如出现险情，则跟踪监测。(二)、支撑内力测试1．测试原理钢筋应力仪通过导线可以测出钢筋的应力，从而可计算钢筋的应变，根据钢筋和混凝土共同作用原理，再根据混凝土的模量即可计算出混凝土的内力，这样就可算出钢筋混凝土支撑的内力。轴力计通过导线可以直接测出钢支撑的轴向应力。2．测点的布置内力测试由埋设在混凝土支撑中的钢筋应力计和埋设在钢支撑中的轴力计进行。钢筋应力计和轴力计的布设均选择在维护结构最不利受力位置，其依据为设计单位提供的结构位移和轴力分布图，一共埋设2个测点。钢筋应力计和轴力计的布置图如图1所示。3．钢筋应力计的安装根据测点应力计算值，选择钢筋应力计的量程，在安装前对钢筋应力计进行拉、压两种受力状态的标定。将钢筋应力计焊接在被测主筋上，安装时应注意尽可能使钢筋应力计处于不受力的状态，特别不应使钢筋应力计处于受弯状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近的钢筋上，引到地面的测试匣中。支护结构浇注混凝土后，检查钢筋应力计电路电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。4．钢筋应力计和轴力计的测量钢筋应力计和轴力计采用非电量电测技术，其输出是振弦的自振频率信号，由频率计读出读数。基坑每开挖其深度的1/5-1/4应测读2-3次，基坑开挖至设计深度时，每周测读1-2次，一直到地下室底板混凝土浇注完毕，或上层支撑拆除为止。5．支撑轴力的警戒值：混凝土支撑2500kN。：钢筋应力计：：测斜管：：水位管：：钢筋应力计：：测斜管：：水位管：图1监测平面布置简图(三)、地下水位的测试1．测试原理地下水位测试采用水位计量测，将水位计放入水位管，当水位计的金属探头接触水面时，水位计发出蜂鸣声，根据探头下沉的距离，即可知道地下水位的位置。进行地下水位下降观测目的在于检测基坑止水帷幕的实际效果，避免基坑施工对周围房屋及地下管线产生过大沉降。2．测点布置 地下水位管平面布置图见附图1，地下水位管埋置深度取10m。水位管共布置7个测点。水位管埋设完毕后，待钻孔淤实，测读地下水位高程。3．监测频率：在深基坑开挖时，正常情况每二天监测一次；如出现险情，则跟踪监测。4．警戒值：基坑开挖引起的基坑外水位下降总量