《深基坑“半逆作法”施工实践》由会员分享，可在线阅读，更多相关《深基坑“半逆作法”施工实践（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1深基坑深基坑“半逆作法半逆作法”施工实践施工实践钟卫斌1.2（1.中国地质大学研究生院, 武汉 430074； 2.中国一冶 ，武汉 430081）摘要摘要： 涟钢超薄板带钢轧机水处理车间旋流沉淀池是一地处岩溶地区的安全等级为一级的超大、超深深基坑，工程采用“半逆作法”施工工艺和独到的支护结构体系，该技术的综合运用在国内尚数首次，工程十分成功，本文介绍了该新技术从设计到应用的 全过程，可为同类工程提供参考。关关键词： 半逆作法半逆作法; 支护结构；深基坑支护结构；深基坑Construction Practiceof “semi-inverse mode” for Deep Footing G
2、rooveZHONG Weibin 1.2(1. Graduate Student Institute of China Geological University; Wuhan 430074. China; 2. No. 1 Metallurgical Construction Company, Wuhan 430081, China)Abstract: The cyclone sedimentation tank in the water treatment shop of super-thin strip rolling machine of Lianyuan Steel Plant i
3、s a kind of super big and deep footing groove which is located at the karst area with safety class I. By adopting “semi-inverse” construction process and unique support structure system in this project (the first time to adopt this kind of technology in China), it is proved to be very successful. Th
4、is article introduces the whole course of this new technology from design to application, which can provide reference to the similar projects.Key words: Semi-inverse practice; support structure; deep footing groove1 引言引言工业与民用建筑及市政地下工程中的深基坑工程技术近十年来在工程实践和理论研究方面均取得了很大发展,目前国内应用较多的深基坑支护技术2有桩墙内支撑支护结构、桩墙预应
5、锚杆支护结构、重力式水泥土挡墙结构、土钉墙支护结构和沉井结构等，选择深基坑工程技术方案主要考虑工程的“安全”和“经济”效果。深基坑开挖产生的土体位移引起周边建筑物、构筑物、管线的变形和危害，对此，必须在设计阶段提出预防和治理对策，并在施工过程中采取必要的手段和应变措施来确保基坑和周边设施的安全2。涟钢超薄板带钢轧机水处理车间旋流沉淀池工程是我国钢铁冶金行业目前已知直经最大、地质条件最复杂（岩溶地质）的地下工程，我们通过采用“半逆作法”施工工艺和独到的支护体系进行施工，技术先进，施工工期比合同工期提前近一个月，无安全事故发生，且质量优良，取得了良好的经济效益和社会效益。2 工程和地质概况：水处理
6、车间旋流沉淀池工程为涟钢超薄板带钢轧机工程的配套工程，为内外三圆筒结构，内筒为二钢筒，外筒为钢筋砼结构，倒圆锥台形底板。池底标高为-25.4m（文章所有标高均为相对标高）,池内经为 30.0m，池壁厚1.0m,底板厚 2.5m，池壁及底板均采用 C30抗渗砼，抗渗等级 1.2Mpa，为级深基坑，池与连轧系统通过一冲渣沟连接。旋流沉淀池与周边其它建构筑物距离均较近，东侧距平流池 7.1m,南侧距主厂房烟道基础 7.4m,西侧距主厂房 28.0m，北侧距管廊 25.5m,旋流沉淀池与周边工程必须同时、平行施工，具体平面情况见图 1。3中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中 中中中中 中
7、 中7100280074002800025500N中1 中中中中中中中中中中Chart I: Location plan of cyclone sedimentation tank根据岩土工程勘察报告，该场地地层结构为：表层为杂填土和素填土，上部为第四系全新统冲积粉质粘土和粘土，中部为第四系坡残积粘土和残积粘土，下部为石炭系壶天群灰岩，此层为层状构造，强中等风化程度，节理裂隙及溶蚀裂隙发育，岩石坚硬，岩溶形态主要有溶沟、溶槽、石芽和陡坎等，溶洞、溶隙较为发育，溶洞、溶隙多为软塑流塑状态的含砾粘土充填，局部为半充填或空洞，各层的岩性特征见表 1。抗剪强度 时代与 成因地基岩土名 称地层 代 号地
8、层 厚度 (m)状态或 密度天然重度 (KN/m3)承载力标 准值 fk(kPa)压缩模 量 ES（Mp a）C（Kpa ）（0 ）电阻 率 m杂填土松散Qml素填土0.3 2.8稍密18.51205.523.017.0 Q4al粉质粘土11.4可塑19.01606.024.018.0136.3 1可塑18.51808.038.016.5粘土22.0 2.7硬塑18.521012.050.016.0Qal+pl 含粘土砾石01.0中密18.420011.538.0 粘土可塑17.51706.540.016.0Qal+el含砾石粘土2.0 5.1软塑17.01103.523.015.0116.0
9、C中等风化灰 岩较破碎 较完整27.045004表 1 各层的岩性特征一览表Table I: Schedule list of rock characteristics of different layers根据勘察报告，该区域地下水丰富，按其特征主要分为上层滞水、潜水、岩溶水。上层滞水主要赋存于人工填土层和第四系冲洪积粘土及第四系残坡积粘土层中；潜水主要赋存于第四系全新统冲积（Q4al）粉质粘土层；岩溶水主要赋存于石炭系（ C）灰岩裂隙和岩溶中。上层滞水和潜水的补给源为大气降水和工业用水。岩溶水主要受区域地下水的控制，接受地下水迳流补给，与地表涟水河水系有一定的水力联系。地下水埋深在 1.0
10、3.2m 之间，在勘察期间对土层和岩石分别进行了抽水试验，其试验结果分别见表 2、表3。表 2 土层抽水试验结果Table II:Result of water pumping test of soil layer表 3 岩溶裂隙水抽水试验结果Table III:Result of water pumping test of karst crack据此，进行深基坑开挖之前，必须进行降水、止水施工2。3 基坑支护方案及施工工艺的确立该旋流池直径大、埋深深、石方爆破量大，四周均有建构筑物，距离较试验次数每次实测 K 值（米/日）综合 K 值（米/日）第一次0.331第二次0.3740.330.38
11、地下水类型岩性水流方向涌水量 Q 1/s渗透系数 K m/d静水压 P kpa岩溶裂隙水灰岩NE0.3030.05979101.3255近，周边工程基础埋深较浅，基底标高均高于-6.0m，且平行、同时施工,依据工程地质报告，旋流池部位地质条件复杂、地下水位较高，因此，选择合理的支护方案和施工工艺直接关系到本工程的安全、质量、进度和造价。根据具体工程实际和地质情况，我们通过反复分析比较及验算，提出了一个全新的、既经济又安全可靠的支护结构体系和“半逆作法”施工工艺。本支护结构体系是一个由支护桩、冠梁、护壁和腰梁等四种结构共同作用的整体受力结构体（具体见附图 2） 。由于本支护受力模式相当复杂，因此
12、我们在进行支护结构受力计算时对计算模型采取了相应的简化和模拟，计算土压力采取的是极限平衡法和弹性支点法，利用弹性支点法计算支护结构的内力和变位，各层土体的 c、值根据地质报告提供的数据取值3，具体如下：本支护结构设计以 1.0m 直径人孔桩均布池周作为支撑系统的骨架，桩中心距离 1.8m，桩顶标高-4.0m，桩底标高约为-10.0m 左右（以桩嵌岩0.5m 为准） ，桩顶采用压顶冠梁将支护桩连成整体，将本体池壁厚度的一部分在桩内侧逆作形成护壁，护壁与支护桩有效连接形成整体，边挖土石方边护壁，从上至下施工，利用护壁圆拱的受力特点将其作为内支撑并挡土、止水，每挖一定深度土石方护一带壁，上下带护壁纵
13、筋均采用焊结，护壁一直施工至较完整岩石（本工程护壁设计至-20.0m） 。护壁砼内应预埋锚拉钢筋，以便护壁和以后的池壁砼连成整体。在桩底标高以上设置一道腰梁将支护桩、护壁连成整体，利用梁的拱形受力特点将其作为内支撑抗倾覆、抗滑移。支护桩、冠梁、护壁、腰梁的几何尺寸、配筋和砼强度等级等参数均据结构受力计算定。6图 2 32000mm0.0001集水井1.2m1.2m铁皮沟钢筋砼护壁51桩顶冠梁N5 人孔桩1-1嵌岩 500mm排水沟流向 厂区排水管降水井支护桩-10.500-8.500腰梁护壁自然地面1:1喷锚冠梁 -3.000-4.000涟钢旋流井支护结构平面布置图 Chart II:Plan
14、 arrangement of support structure of cyclone well of Lianyuan Steel Plant池.0m 以上土方采用大开挖，根据坑内岩石的爆破频率和烈度，边坡放坡系数设计为：，边坡土体采用喷锚土钉支护，土钉采用，土钉打入土体 1.5m，挂网采用 8钢筋网片，喷射砼厚mm，砼强度等级。土石方开挖至较完整岩石后，取消钢筋砼护壁支护，采用喷锚支护4，喷锚锚固体直径为 ，杆体采用 钢筋，锚杆长 1.5m,间距1.5m，挂网采用 80 钢筋网片，锚固体采用灌浆料，水灰比 0.40.45，喷射砼厚mm，砼强度等级。据勘察报告，地下水位较高，且地下水量较丰
15、富，池外围须按设计布置降水井，集水坑、排水沟与之配套（见图 2） ，同时池内设集水坑，采用池外降水和池内排水相结合的降、排水措施,使基坑土石方和本体施工尽可能干作业。74 支护结构施工（概况见图） 图 3 施工概况图 Chart III: Drawing of construction general4.1 支护桩工程：支护桩施工前，降、排水措施必须到位，每根桩底必须探溶，以确定桩底标高，以免桩底虚，确保桩嵌岩不小于mm。由于桩间距离较近，支护桩采取的是分批施工（跳挖法） ，因场地岩溶和土洞均较发育，支护桩施工时桩长范围内如遇溶洞和土洞，必须进行填充处理（可向洞内灌注水泥砂浆，素砼及其它具有良
16、好胶结性能的填充材料） 。支护桩施工，每根桩砼必须一次性整体浇筑，桩与护壁间的连接钢筋可采取植筋或在桩钢筋笼放到位后砼浇筑前预埋完毕，锚固长度符合规范规定。在溶岩地质地区经常遇到桩还未开挖到设计标高就开始入岩，入岩一定深度后又见土层，这种情况下所见岩石是孤石，必须将其穿透，使桩体真正嵌岩。我们在该工程施工中有部分桩底未探溶，坑内土石方开挖后才发现部分桩底空虚（桩座在孤石上） ，给后续工程施工造成了很大的难度和隐患。84.2 冠梁工程冠梁施工前，土方开挖至设计标高后，用mm 厚水泥砂浆找平作冠梁底模，桩顶砼面必须清理干净并凿毛。冠梁纵向钢筋均采用焊接，确保纵向钢筋整体受力均匀，冠梁砼必须密实且一次性浇灌到位，不得留置施工缝，确保梁整体性，砼施工完毕，必须做好砼养护工作，确保砼达到设计要
