混合土层的深基坑设计及施工关键技术

1、Word文档 混合土层的深基坑设计及施工关键技术 1 工程概况 某核电站排水虹吸井（CC井）工程为半全埋置式地下结构，地下部分埋深约20 m，地面出露高度0.5 m。CC井地基为微风化岩，局部软土区域实行开挖换填为块石混凝土的方式进行处理，以保证地基的匀称性。自CC井到闸门井的排水隧洞采纳盾构法施工，CC井兼作盾构始发井，其尺寸为40.5 m39.3 m，最大开挖深度20 m。 本工程基坑自上而下涉及的地层主要为：人工填土层、黏土层、2淤泥质黏土、粉质黏土、 2微风化二长浅粒岩。CC井基础底面为 2层，属均质弹性地基。 前期设计及施工方案论证过程，主要存在以下重点： 1）场地内存在多个项目同时

2、施工，因此建设方规定了基坑开挖最大范围，需在此范围内实行合适的基坑围护支护工艺，与相邻标段相协调。 2）CC井作为盾构始发井，需要考虑基坑围护设计与盾构施工的协调。 3）按核电厂设计原则，CC井基础必需坐落在自然岩层地基上。由于本工程岩层沿基坑南北向斜向分布，造成基坑南侧（盾构出洞侧）局部挖深较深，施工中应针对该处基坑的开挖实行特殊措施，确保基坑平安。 2 基坑设计方案比选 2.1 初步方案的提出 在初步设计方案中，CC井基坑实行了围护锚桩局部混凝土角撑的形式，主要设计原则为1-4： 1）考虑到基坑北侧与相邻标段排水箱涵基坑相连接，且岩层埋深较浅，为此，该侧基坑采纳岩层爆破放坡的开挖方式，边坡

3、按10.25一坡究竟，便于爆破出渣施工的工作面绽开（图1）。 2）基坑东西两侧开挖范围上部在土层内、下部在基岩内区域，上部土层实行分层开挖、分层支护。该区域围护结构采纳1 000 mm1 500 mm吊脚灌注桩14道高压旋喷土锚形式，便于土方开挖的便捷作业。土锚竖向间距3.1 m，水平间距为1.5 m（3.0 m），灌注桩桩底进入微风化岩不小于0.6 m（中风化岩不小于1.6 m）。下部岩层爆破区域留岩宽度大于2 m，以保证围护嵌固稳定。岩体内放坡开挖，坡比10.25。围护桩后采纳2排高压旋喷桩止水至岩面（图2）。 3）基坑近南侧开挖范围全部在土层内，土方分层开挖、分层支护。围护结构采纳1 2

4、00 mm1 500 mm灌注桩5道高压旋喷土锚，土锚竖向间距3.1 m，水平间距1.5 m，桩底进入微风化岩至少0.6 m（中风化岩至少1.6 m），围护桩后采纳2排高压旋喷桩止水至岩面（图3）。 4）基坑南侧为排水隧洞盾构出洞位置。结合施工范围红线及盾构施工的埋深要求，表层采纳一级放坡卸土至2.5 m。深层围护采纳1 200 mm1 500 mm灌注桩4道支撑。为尽量与基坑东西侧挖土挨次相协调，上2道支撑实行高压旋喷土锚，土锚竖向间距为3.1 m，水平间距为1.5 m。中心标高同东、西两侧第1、第2道土锚。土锚设为水平锚杆，主要是为了避开与盾构隧道在空间上的交叉。下2道支撑实行钢筋混凝土角

5、撑形式，主要是考虑基坑下部盾构隧道占据空间较大，锚杆无法搭设。围护桩后采纳2排高压旋喷桩止水至岩面。盾构出洞加固采纳高压旋喷桩满堂加固（图4）。 本方案的优点为：充分利用基坑北侧相邻的箱涵施工段作为出渣通道，基坑总体采纳放开式开挖，便于爆破和出渣作业；土方开挖量相对较节约；施工可满意整体工程进度要求。 但同时该方案也带来如下问题5-7： 1）基坑南侧由于底部为盾构出洞位置，难以设置锚杆体系，采纳了混凝土角撑支撑形式。受结构空间限制，在盾构出洞前需将混凝土支撑体系凿除并进行换撑，施工较繁琐。 2）混凝土角撑层高较小，对挖土工况不利，且南侧因基岩面较深，需进行深挖换填处理，施工空间狭小，问题更加突

6、出。 3）由于混凝土角撑跨度大，需在中部设置格构立柱，但格构柱位于岩层爆破开挖区。由于基坑为分层开挖，爆破作业时上部混凝土支撑体系已形成，爆破施工不行避开地会对格构柱产生振动影响，这成为基坑施工中的一个平安隐患。 2.2 优化方案的提出 综合以上因素，主要对基坑南侧围护形式进行了进一步优化，主要设计原则为合理利用场地内允许的开挖范围，将南侧改为3级放坡开挖形式。底部实行重力坝挡土（图5）。 为协调基坑施工与盾构出洞之间的关系，规定了盾构出洞前的结构施工挨次： 1）土方开挖至CC井底板标高后，施工CC井主体结构底板及外墙。 2）盾构出洞之前，结构内部未施工空腔处采纳钢筋混凝土支撑进行临时换撑。

7、3）对工作井外墙外进行土体回填加固处理，满意盾构出洞地基强度及止水要求。 对盾构出洞工况，基坑也进行了必要的处理（图6）。 方案调整后的优点为：取消了基坑南侧原混凝土支撑形式，调整为分级放坡开挖方式，使该区域土方开挖与整体基坑土方开挖更加协调。取消了中间格构柱，便于基坑范围内岩层爆破施工的进行。同时，也更加有利于基坑南侧局部深坑的处理。虽增加了部分土方开挖量，但综合总体施工效率来看，施工效果优于初步方案。 3 基坑南侧局部深坑开挖施工针对性措施 按核电厂设计原则，CC井基础必需坐落在自然岩层地基上。本工程岩层沿基坑南北向斜向分布，且实际岩层分布线与勘察结果略有差异，造成基坑南侧（盾构出洞侧）局

8、部挖深较深。本工程经优化后最终确定在南侧采纳放坡开挖底部重力坝挡土的方案。靠近重力坝范围的局部超挖，对南侧基坑的稳定会产生较大影响。 考虑到实际基岩埋深状况的不匀称性，为避开大范围超挖对边坡构成较大影响，实际施工中实行分块支撑、抽条开挖的形式（图7）。 第1阶段：依据现场实际状况，对三角区北侧45 m区域已外露的基岩区域进行清理，沿基岩清理出一块东西向的长条形区域，对该区域先进行素混凝土换填，作为支撑受力带；将三角区处重力坝凸出侧进行削平整理。 第2阶段：在完成上述工作后，在图示区域安装钢支撑，钢支撑采纳0.5 m钢管，设置8道，间距5 m；该支撑为可拆卸钢结构；围檩实行40#工字钢。 第3阶段：在第2阶段支撑安装完成且北侧回填素混凝土达到设计强度后，首先对分区进行开挖换填素混凝土，待换填混凝土达到设计强度，再对分区进行开挖换填，最终对分区进行换填。 开挖换填过程中，加强对南侧放坡区域的监测及应急措施处理。假如监测数据超过报警值，应当马上实行应急措施，如增加支撑数量、减小分块开挖宽度、砂包回填等。 按上述步骤进行抽条开挖后，整个基坑南侧的位移量掌握在