深基坑施工方案的比选

发表时间:2019/4/2   来源:《防护工程》2018年第35期   作者:李春学
[导读] 后经回填压实处理,并在基坑外围开挖减压槽,减轻止水帷幕侧压力,至9月15日基坑完成,10月10日基础出零米,基坑回填,12月16日结构封顶。

辽宁大唐国际葫芦岛热电有限责任公司  辽宁  葫芦岛  125000
  摘要:深基坑施工在工程项目管理中,存在着各种不确定性因素,而且该项施工往往属于措施项目,不同的施工单位有着不同的施工优势和施工经验,所采用的施工方案是不同的,对于建设方而言,对施工方案的比选有着至关重要的意义,关系到项目目标能否实现,所以在方案比选过程中需要全面考虑各项因素,在各个方面综合比选后确定方案,本文以葫芦岛热电循环水取水泵房深基坑为案例来阐述深基坑施工方案比选需要考虑的因素。
  
  
  1 工程概况
  辽宁大唐国际葫芦岛热电一期工程2×350MW超临界海水直流冷却燃煤发电供热机组,取水泵房位于葫芦岛北港工业区汉江路与港前路交叉口西北角,距海域50m,其地层由上到下分别为吹填砂、淤泥质土、中砂、粗砂,平均厚度分别为5.5m、3.0m、1.5m、38m,基岩位于地面以下48m处;该区域处于滩涂潮间地段,地下水类型为第四系孔隙潜水,含水层为砂类土,具有较好的通透性。地下水略具承压性,以大气降水、地下水的侧向补给为主,以侧向径流、蒸发为主要排泄方式。前期勘测为2015年9月,地下水埋深约为2.50m~3.60m左右,地下水高程一般在0.50m~1.70m之间,平均高程约1.10m。场地南侧为碎石筑成的海堤,具有较好的透水性,故场地受海水潮汐的影响较大,地下水位的最大变化幅度可达2.00m。
  该取水泵房结构顶标高+20.6m,底标高-9.2m,结构下为100mm厚度的混凝土垫层,地面原始平均标高5.0m,结构为方形钢筋混凝土箱型结构,结构边长38m。由结构物尺寸可以确定基坑底边长44m,深度14.3m,该基坑属于一级基坑。
  2 基坑施工方案初步比选
  根据结构图纸与地质勘察资料,组织相关技术人员和专家对该基坑的施工方案提出初步几种方案,分别对各个方案的优缺点进行讨论,主要做各方面的定性分析。
  本工程程初步提出的方案有:刚性桩(钢筋混凝土灌注桩、SMW工法桩)与内支撑支护方案、截水帷幕与放坡开挖方案、分级放坡开挖方案、重力式挡墙支护方案、水泥土墙与预应力锚杆支护方案。
  对初步方案进行分析如下:
  刚性桩与内支撑支护方案:本方案可靠性高、占地面积小、对地层适应性好、施工基本不受外界影响;但是施工速度慢、内支撑影响结构施工、施工专业化程度高、造价高。
  截水帷幕与放坡开挖方案:本方案采用截水帷幕拦截地下水的渗透,帷幕内侧采用放坡开挖,施工速度快、可靠性高、造价低;但是需要较大的施工场地、对周边建筑为存在较大的影响、由于开挖面积大需要投入较多的降水措施。
  分级放坡开挖方案:本方案为按照不同的土质采用不同的的开挖坡度,分台阶进行放坡开挖,施工造价低、施工速度快、专业化程度低;但是施工降水困难、周围地面变形较大、坡面需要做防护、开挖面积较大。
  重力式挡墙支护方案:本方案为直立式支护方式,占地面积小、可靠性高、施工工序单一、受外界影响小;但是造价高、施工进度慢。
  水泥土墙与预应力锚杆支护方案:本方案为重力式挡墙是与锚杆支护的组合方案,造价低、施工速度快、开挖面积小;但是本方案对施工队伍的专业化程度要求高、工序较多、受外界影响因素较多。
  根据现场条件,由于本工程邻近市政道路及周围存在重要结构,首先否定了分级放坡开挖方案;刚性桩与内支撑支护方案工期接近6个月,不能满足本工程工期目标。
  3 基坑施工方案详细比选
  经过方案的初步比选后,对剩余的三个方案进行详细设计,然后计算工程量,分别从安全可靠、技术可行、经济合理、工期满足要求方面进行详细分析,剩余三个方案技术经济指标如下表:
  

  (1)安全可靠方面。三种方案根据相关理论计算,通过各种技术手段均能达到规范要求的安全系数,但是从工程实施过程中(支护体现尚未完成前)存在安全风险的角度考虑,重力式挡墙支护方案最为可靠。
  (2)技术可行性方面。三种施工方案均为岩土工程施工的常规工艺,从技术方面均可行;但是受现场用地制约,按照截水帷幕与放坡开挖方案施工,现场用地难以布置,故该方案不可行。
  (3)经济合理方面。根据剩余2种方案的实体工程估价,水泥土墙与预应力锚杆支护方案最优。
  (4)工期方面。水泥土搅拌墙与预应力锚杆支护方案工期最短,但施工过程中存在恶劣气候条件影响的不确定性因素,将该因素考虑后,工期与重力式挡墙支护方案相同。
  综合以上,采用水泥土搅拌墙与预应力锚杆支护方案造价最低、工期最短,施工工序虽多,但工序较为传统,不存在较大难度,决定采用该方案实施。
  4 工程实施情况
  取水泵房基坑自2018年7月10日开始土方挖掘,实施过程中正值雨季,8月11日基坑2m至—1m边坡喷护及锚索应力检验,并通过验收。12日开始下层开挖,按《泵房基坑专项方案》要求,该层开挖深度为-1m至-4m层,边坡角度为70°,本次开挖顺序为先南侧、东侧,后西侧、北侧,在确认安全的前提下,开挖、喷护流水作业,至12日完成南侧边坡喷护,至13日前夜完成另三侧边坡喷护。13日夜间开始下雨,雨量较大且持续时间较长,13日喷护的水泥浆液未完全固化,致使水泥浆流失,失去防护作用,造成基坑-1m至-4m侧壁土层在水饱和状态下坍塌。后经回填压实处理,并在基坑外围开挖减压槽,减轻止水帷幕侧压力,至9月15日基坑完成,10月10日基础出零米,基坑回填,12月16日结构封顶。
  参考文献
  [1]谢平 《软土地区深基坑设计与变形分析技术》(中铁四局集团海外分公司).

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