圍填海區(qū)域深基坑隔水設(shè)計(jì)施工技術(shù)
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摘要:目前通過圍海造陸拓展土地資源是一種有效手段，但在填海區(qū)進(jìn)行地下空間建設(shè)也面臨吹填后上部土質(zhì)砂性較重、地下水與海水聯(lián)通的問題，在此區(qū)域進(jìn)行樁基施工、隔水降水施工等難度較大，需要在圍護(hù)設(shè)計(jì)與施工時(shí)加以考量，確?；影踩?。
關(guān)鍵詞:圍填海區(qū)域，深基坑，隔水降水，水位控制
引言
隨著城市化進(jìn)程的加快，城市土地資源緊張等諸多問題逐漸顯現(xiàn)，沿海地區(qū)受到土地資源限制發(fā)展的矛盾尤為突出。目前通過圍海造陸拓展土地資源是一種行之有效的手段，但在填海區(qū)進(jìn)行地下空間建設(shè)也面臨著如下問題:圍海區(qū)域基本為灘涂地質(zhì)，在進(jìn)行吹填后形成了上部吹填土，下部軟土及砂土的構(gòu)造特點(diǎn)，上部土質(zhì)砂性較重，在此區(qū)域進(jìn)行樁基施工難度較大;同時(shí)因場(chǎng)地臨海，在地下水與海水聯(lián)通情況下，進(jìn)行基坑隔水及降水難度較大;另外由于圍護(hù)外側(cè)水土壓力受海水潮汐影響呈周期性變化，需要在填海區(qū)圍護(hù)工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)加以考量，確?；影踩?，最終總結(jié)形成類似圍填海區(qū)域大型深基坑隔水降水設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)，以期提供借鑒。
1背景工程概況
1．1工程概況
背景工程位于上海市浦東新區(qū)洋山保稅區(qū)內(nèi)，建設(shè)內(nèi)容為:1號(hào)冷庫(kù)、2號(hào)冷庫(kù)、3號(hào)冷庫(kù)、4號(hào)倉(cāng)庫(kù)、辦公樓、1號(hào)門衛(wèi)、2號(hào)門衛(wèi)及連通平臺(tái)等建筑單體，場(chǎng)地道路，地下管線等，設(shè)置1層地下室?；右?guī)模:本基坑總面積約為22000m2，劃分為兩部分，1號(hào)～3號(hào)冷庫(kù)區(qū)域?yàn)锳坑，面積為18016m2，總延長(zhǎng)米為664m，開挖深度4．25m;4號(hào)倉(cāng)庫(kù)及綜合樓區(qū)域?yàn)锽坑，面積4437m2，總延長(zhǎng)米279m，開挖深度4．5m，5．25m。
1．2環(huán)境概況
本工程位于上海市浦東新區(qū)洋山保稅區(qū)內(nèi)，北臨海旺路，東接洋浩路，南臨揚(yáng)帆路，西靠匯港路，工程往南500m即為海岸線。
1．3地質(zhì)概況
本工程開挖范圍主要位于砂質(zhì)粉土層，基地內(nèi)土層分布如表1所示。本工程淺層地下水屬潛水，平均水位埋深一般為0．32m～0．84m。綜合地下水類型埋藏特征，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，按不利原則考慮，場(chǎng)地內(nèi)地下水位埋深取自然地坪以下0．5m。另第⑦層分布有承壓含水層，埋深較深，基坑最大開挖深度為5．25m，故不涉及第⑦層承壓水。
1．4不良地質(zhì)條件
基坑開挖范圍內(nèi)的土層有①層圍海填土，②3層砂質(zhì)粉粉土。第①層圍海填土，結(jié)構(gòu)松散，成分復(fù)雜，開挖時(shí)易產(chǎn)生塌落等現(xiàn)象;第②3層土為飽和粉性土，滲透性相對(duì)較強(qiáng)，場(chǎng)地地下水較淺，造成流變和坍塌等不良地質(zhì)條件。
2基坑設(shè)計(jì)與施工
2．1圍填海區(qū)域大型深基坑隔水降水的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
圍護(hù)結(jié)構(gòu)針對(duì)性設(shè)計(jì):本基坑總面積約為22000m2，劃分為兩部分，普遍開挖深度最深為5．25m，屬超大面積基坑?；又苓厛?chǎng)地條件寬松，環(huán)境保護(hù)要求較低。因基坑南側(cè)500m距離即為海岸線，為減少基坑受海水潮汐影響的時(shí)間、控制基坑開挖時(shí)因潮汐影響而產(chǎn)生的變形，需對(duì)該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下因素:1)采用重力式擋墻的圍護(hù)形式。由于基坑普遍開挖深度最深為5．25m，且周邊環(huán)境條件寬松，保護(hù)要求低，為減少基坑受海水潮汐影響的時(shí)間，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用重力式擋墻的圍護(hù)形式，重力式擋墻的圍護(hù)形式已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及施工經(jīng)驗(yàn)，利用其自重?fù)跬?，可不采用支撐體系，對(duì)于挖土施工較為便利，提高施工速度，減少基坑暴露時(shí)間。2)重力式擋墻前肢加長(zhǎng)隔斷透水層。為減少潮汐作用影響，采取重力式擋墻前肢加長(zhǎng)至不透水層以下1m，以起到隔水的效果，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，縮短施工工期(如圖1所示)。3)采用深淺結(jié)合的方式進(jìn)行坑內(nèi)疏干降水。基坑淺層水位采用輕型井點(diǎn)進(jìn)行坑內(nèi)疏干降水，降水深度控制在普遍深坑底以下0．5m～1．0m。本工程輕型井點(diǎn)在基坑內(nèi)采用環(huán)圈井點(diǎn)與單排線裝井點(diǎn)相結(jié)合的布置形式，基坑內(nèi)部間隔約15m均勻布置，井點(diǎn)水平距離1．5m，此方案作為基坑大面積快速降水使用。重力式自流井在基坑內(nèi)布置21口，布置間隔普遍30m～50m，深坑區(qū)域需重點(diǎn)布置。如圖2所示設(shè)置降水管井的目的在于人工降低給定范圍內(nèi)的地下水位，以便基坑后期施工能夠在疏干和安全的條件下進(jìn)行，由于基坑相鄰海岸線，考慮水位會(huì)受潮汐水位影響，故采取此方案對(duì)深層水位進(jìn)行降水，保障基坑后期施工安全。
2．2圍填海區(qū)域大型深基坑隔水降水的施工要點(diǎn)
1)圍護(hù)施工。在基坑開挖范圍內(nèi)的土層有①層圍海填土，②3層砂質(zhì)粉土。第①層圍海填土，結(jié)構(gòu)松散，成分復(fù)雜，開挖時(shí)易產(chǎn)生塌落等現(xiàn)象;第②3層土為飽和粉性土，滲透性相對(duì)較強(qiáng)，場(chǎng)地地下水較淺，造成流變和坍塌等不良地質(zhì)條件。故在基坑圍護(hù)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)和采用適當(dāng)?shù)氖┕こ绦?。雙軸水泥土攪拌樁應(yīng)連續(xù)搭接施工，相鄰樁施工間歇時(shí)間不得超過16h。施工必須堅(jiān)持兩噴三攪的操作順序，且噴漿攪拌時(shí)鉆頭提升(下沉)速度不宜大于0．5m/min，鉆頭每轉(zhuǎn)一圈提升(或下沉)量以10mm～15mm為宜，最后一次提升攪拌宜采用慢速提升。攪拌樁垂直度偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%。水泥土攪拌樁須達(dá)到28d齡期且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，基坑方可進(jìn)行開挖。本工程采用重力式擋墻的圍護(hù)形式，采用雙軸攪拌樁施工，因存在較厚的粉、砂性土，建議采用大功率的雙軸攪拌樁設(shè)備，確保成樁深度及質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工前在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試成樁，以確定攪拌樁的深度、噴漿量、噴漿速度、提升量、提升速度等參數(shù)，以保證樁體質(zhì)量，隔水效果。2)降水施工。土方開挖前需進(jìn)行基坑降水，基坑采用輕型井點(diǎn)結(jié)合重力式自流井(如圖3所示)進(jìn)行坑內(nèi)疏干降水，降水深度控制在普遍深坑底以下0．5m～1．0m。待圍護(hù)體施工完畢形成閉合體后，基坑內(nèi)部采用輕型井點(diǎn)(如圖4所示)進(jìn)行15d的預(yù)降水，水位降至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，方可進(jìn)行土方開挖。重力式自流井在基坑開挖前4周必須開鑿?fù)瓿??；娱_挖時(shí)，坑內(nèi)的重力式自流井應(yīng)全部開放，并有提前3周的預(yù)降水時(shí)間?；觾?nèi)降水必須待形成封閉的止水帷幕后方可進(jìn)行，降水過程中加強(qiáng)觀測(cè)，避免降水對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響。抽水系統(tǒng)安置完畢后，進(jìn)行試抽水，達(dá)到要求后方可轉(zhuǎn)入正常抽水?？紤]基坑降水受潮汐影響較大，抽水須具有連續(xù)性，抽水時(shí)地下水將源源不斷流至管井，使重力式自流井濾網(wǎng)不致堵塞為原則，除遇特殊情況外，降水施工應(yīng)24h連續(xù)工作。降水過程中，每天定時(shí)測(cè)量觀測(cè)井內(nèi)水位并詳細(xì)記錄，以指導(dǎo)降水作業(yè)及挖土施工。待基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高、澆筑墊層時(shí)，仍需保留部分井點(diǎn)進(jìn)行不間斷抽水。待結(jié)構(gòu)全部完工，停止抽水后，采用法蘭盤蓋板封井并采用比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度高一級(jí)的混凝土找平(如圖5所示)。3)土方開挖?；油谕翍?yīng)遵循分區(qū)、分層、對(duì)稱開挖的原則，墊層未封閉時(shí)間應(yīng)控制在48h之內(nèi)，圍護(hù)墻無墊層暴露長(zhǎng)度不宜大于30m。基坑內(nèi)明排水溝及集水坑不得設(shè)置于基坑周邊，距離圍護(hù)體距離應(yīng)至少保證大于1m。開挖過程中發(fā)現(xiàn)圍護(hù)體接縫處滲水應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵措施。
3實(shí)施效果
基坑內(nèi)部由于重力式擋墻前肢加長(zhǎng)至不透水層，根據(jù)不同的開挖深度，分別采用輕型井點(diǎn)和重力式自流井，深淺結(jié)合進(jìn)行坑內(nèi)疏干降水，基坑內(nèi)水位一直保持在開挖面以下不小于0．5m。通過對(duì)基坑進(jìn)行持續(xù)降水，故坑內(nèi)極少發(fā)生積水的情況，整體降水效果非常理想，開挖面以上土體始終保持相對(duì)干燥狀態(tài)，開挖過程也比較順暢，順利推進(jìn)了施工整體進(jìn)度(如圖6所示)?；油练介_挖階段，通過分層分區(qū)的開挖原則，限制開挖暴露長(zhǎng)度，及時(shí)澆筑墊層和底板結(jié)構(gòu)，充分利用“時(shí)空效應(yīng)”原理，圍護(hù)墻頂?shù)奈灰频玫接行У目刂?，周邊道路均未發(fā)生開裂、沉降等情況，確保了基坑施工的安全，減小了對(duì)周邊環(huán)境的影響，基坑位移變形情況均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。
4結(jié)語
本工程通過采用重力式擋墻的圍護(hù)形式，對(duì)重力式擋墻進(jìn)行前肢加長(zhǎng)措施后，再配合采用重力式自流井與輕型井點(diǎn)相結(jié)合的降水方案，大大降低整個(gè)基坑開挖過程中的降水周期，提高了施工效率，降低了成本，并將潮汐對(duì)基坑產(chǎn)生的影響降到最小。實(shí)踐證明，采用此方案在基坑施工期間，未出現(xiàn)位移變形過大、降水報(bào)警等問題，根據(jù)降水監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，水位均在安全開挖水位之下，始終處于可控受控狀態(tài)，從而使工程安全、質(zhì)量得到保障。
參考文獻(xiàn):
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