济南天文广场工程基坑排水及支护设计

济南天文广场工程基坑排水及支护设计

1天然地基—工程概况济南天篷广场项目位于山东省济南市历下区龙源路90号院。该建筑地下2层,地上13层,建筑面积40000m2,建筑高度61.4m,框架——剪力墙结构,采用天然地基,筏板基础。基坑开挖尺寸为长80.0m,宽53.5m,基础挖深约10.5m。由于济南地区泉眼较多,地下水极为丰富,所以基坑排水及基坑支护为本工程的施工难点和重点。2项目的地理条件(1)下伏燕期闪长岩各风化带场地内第四系地层主要为山前冲洪积成因的黄土、卵石土及黏性土,下伏燕山期闪长岩各风化带。本工程基础持力层设计在第⑤层黏土、卵石(Q3al+pl)层上。在钻探深度范围内与支护有关的地层分为5层,大部为高渗透土层。(2)细水类型本工程地下水为第四系孔隙潜水类型与闪长岩风化裂隙水类型,二者水力联系较强。静止水位埋深3.50m~3.77m。地下水位南高北低,有自南向北迳流趋势。地下水主要由大气降水与地下渗流补给。(3)基坑基础埋深工程周围除北部以及西部外,其它地段均有建筑物。其中,东侧北部1幢17层的高层建筑地下车库的外边线距本工程基坑边线的距离为15.23m,该工程基础埋深6.40m;南部的多层建筑群,最近的距本工程基坑边线的为5.80m,其建筑物基础埋深-4.0m;南侧2幢6层建筑,距本工程基坑边线的最近距离为18.40m,其基础埋深为3.5m;北侧距泺源大街人行道8.2m,路旁分布有各种管线,最近管线距基坑9.30m,管线埋深越-4.0m左右。综合以上工程环境,基坑工程安全等级按一级考虑。3选择布局，应用于现场应用3.1排水平面配置降排水平面布置详见图1。3.2支出计划本工程根据场地周围条件和建筑物结构的要求,为保证基坑开挖及建筑物地下结构施工期间的安全,基坑边坡拟采用土钉墙及复合土钉墙支护体系。3.2.1喷射混凝土及土钉墙面层钢筋网布置(1)侧壁采用放坡系数1∶0.3。(2)喷射混凝土①喷射混凝土厚度为80mm;②喷锚面层喷射混凝土强度等级为C20;③土钉墙面层钢筋网按φ6.5mm@250mm×250mm布置;④钢筋网钢筋为HPB235级。3.2.2注浆、土钉设计(1)土钉拉杆钢筋为HRB335级。锚杆为φs1860级;(2)注浆采用M10水泥浆,水灰比为0.45;(3)土钉设计抗拉力:长度8.8m的土钉为95kN,长度5.8m的土钉为66kN;(4)锚杆设计抗拉力:110.7kN。3.2.3平第一泄漏水孔本工程在边坡上按水平及纵向间距3.0m(水平第一排泄水孔从静止水位下1m开始设置),孔深350mm,外露100mm,插φ75mmPVC管,外包两层细眼滤网设置泄水孔。3.2.4防护结构详情见图2。3.3孔口注浆与速凝砂浆注浆相结合因本工程场地狭小,帷幕的位置离开挖边线较近,所以在锚杆施工时大多数锚杆要穿过止水帷幕,容易造成帷幕外地下水回流至基坑和锚杆无法固定、注浆,从而存在较大质量、安全隐患。针对此种情况,现场采用在水流不大时,先注入孔内一定量的速凝砂浆,再植入锚杆,然后分3次注浆,每次间隔时间不超过0.5h,浆料内掺加速凝剂的施工方法。如果遇到水流较大的锚孔时要停止钻眼,先插入准备好的φ50mm多孔疏水管(多孔疏水管的多空端长度不超过1m),并且缠绕纱布滤水,同时在疏水管的周边注入速凝剂浆料,以达到隔水目的,然后在此孔周边60cm范围内增加2根同样的锚杆进行补强。4减少和排水4.1降水井、疏干井本工程采用大口径管井和坑底集水坑相结合的降水方式进行施工,即沿基坑西北侧开挖线外0.5m、东南侧基坑底边线外1.2m设置降水井22眼,井间距约13.0m,井深设计为13.50m;中间设疏干井3眼,井间距约14.6m,井深设计为14.0m。降水井规格:孔径700mm,井管φ500mm,井管采用混凝土无砂滤水管,管壁外侧回填滤料。4.2管井周边基底设置基坑上口周边砌筑止水台、排水沟,将地表水截止引导至回灌井。管井周边基底设置纵横向盲沟,盲沟截面350mm×350mm,内填石子。各盲沟与基坑内部的疏干井和基坑周边设置的集水坑连接,设置水泵明排,配合降水井和疏干井进行降水。4.3高压旋喷桩止水时间因本场西北侧紧邻趵突泉1km、东北侧紧邻黑虎泉1.5km,泉眼多、地下水极为丰富。单纯采用降水形式将引起地质沉降等不良影响,所以本工程在基坑四周设置高压旋喷桩止水帷幕。止水帷幕桩长12.5m,引导孔间距为1.0m,止水帷幕顶标高为自然地坪-2.0m,下标高为-14.50m。4.4眼回灌井为确保周边建筑物的安全,防止基坑降水所产生的地质变化产生的危害,本工程在基坑止水帷幕外侧设置了16眼回灌井,井深8.0m,规格与降水井相同。进行降水的同时,还应在降水集水管(φ150mm)上设置泄流口,使泄流的水回灌至回灌井内,回灌流量应根据回灌井的水位调节,以保持回灌井内的水位与土石方开挖前未排水的水位基本一致,并保证边坡土体内的含水率不发生变化,保证边坡的稳定。4.5应急措施4.5.1水坑深埋塑料管先在每个渗水的集水坑内在垫层标高以下的中间位置设置400mm×400mm×300mm的降水集水坑,坑四周挖100mm×100mm的滤水层,填充石子且预埋φ40mm的塑料管(塑料管端部外包钢丝网或密目网)。边坡及底板垫层下应挖1条60mm×60mm的引水沟,集水坑内的塑料管通过该沟引至基础底板外侧,塑料管外伸长度为1m,然后采用自吸式水泵抽水外排,以达到降水的目的(图3)。4.5.2管道注浆加固对于基础开挖过程中遇到的泉眼,先将其挖成一个集水坑,设置水泵明排,待基础基底标高开挖至设计标高后,将泉眼挖至基底标高以下。泉眼中心垂直埋设一φ350mm(厚度为不小于10mm)的钢管,钢管外侧焊接止水钢板(止水钢板厚度为10mm,沿径向外出80mm呈圆弧形),插入集水坑内深400mm处。钢管内放置φ50mm的潜水泵进行排水,周边回填石子与垫层交接处满铺2层塑料薄膜或油毡纸进行隔离,垫层上底板防水层做至钢管外侧止水钢板处。待底板施工完成后,将泉眼处的钢管按如下方法封堵:(1)降水运行结束封闭前,先预搅拌1.00m3左右的水泥浆,水灰比0.4~0.5。(2)将钢管内水泵提出,设置3~4台自吸式水泵抽水,钢管内填入瓜子片,瓜子片的回填高度在底板顶标高以下200mm左右。(3)钢管内下入注浆管,注浆管的底端下入深度距坑底200mm左右,并设置压板确保注浆密实。(4)注浆完毕,将自吸式水泵的吸管抽出,水泥浆达到初凝的时间后,抽出井管内压板以上的残留水,并进行2h~4h观测注浆的效果。(5)最后向钢管内灌入干硬性混凝土,混凝土的灌入高度与管口平齐。采用厚10mm的钢板(φ为500mm)与钢管顶部止水法兰采用螺栓拧紧(中间放置止水橡胶片)并焊接牢固,上部浇筑厚100mm的混凝土封闭(图4)。5降水、管井、盲沟、自吸泵降水本工程自2010年6月11开始施工,8月17日