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某工程基坑开挖问题及处理措施

2020-05-14 来源:小侦探旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 某工程基坑开挖问题及处理措施 刘卫兵 (安徽省港航勘测设计院经济技术开发公司,安徽合肥 230011) 摘要:文章介绍了预制桩施工引起的基坑开挖问题,并对该问题进行合理治理,采用塑料排水板方法消散打桩引起的超静孔隙水压 力,解决了高孔隙水压力下基坑的开挖问题。观测结果及实践表明,塑料排水板处理桩基工程快速经济,是一种较理想的方法。 关键词:超静孔隙水压力;塑料排水板;开挖;地基处理 中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1673—5781(2007)05—0780—02 在软土地基中,如果打桩速率过快,产生的挤土 理力学指标见表1所列,典型剖面如图1所示。 表1土层基本物理力学指标 土层编号 土层名称 ③ ③一1 ④ ④一2 ⑤ ⑤一2 ⑥一1 ⑥一2  ^/kPa (%)一/(kN・m- )E I /(%) IL效应将会影响周围的土体,导致土体和桩体隆起及侧 向移动。打桩引起的土体内部超静孔隙消散过程非 常复杂,初期消散速率迅速,但后期缓慢。研究表 明口],打桩后群桩中心10 m处2个月后孔隙水压力 才消散50%。打桩后的基坑开挖方式与土体内部孔 黏土 黏土淤泥质土33.0 42.0 45.0 18.5 18.0 1 7.5 18.3 18.1 18.5 1.00 18.0 1.10 1 7.6 1.10 11.7 一 0.79 一 一 0.40 0.80 120 100 1.3O 0.91 0.53 0.6O 一 8O 100 — 一 粉质黏土 38.0 粉质黏土粉土夹细砂细砂 42.1 30.5 一 隙水压力消散程度密切相关,若处理不当,将会加速 土体和桩体的隆起与侧移,随着土体超静孔隙水压力 的消散,土体重新固结,桩体和上部结构将会产生附 加沉降,因此预制桩施工后的基坑开挖是一个比较复 杂的工程问题。本文首次采用塑料排水板处理预制 桩施工后基坑开挖过程中产生的预制桩抬升及侧移, 为塑料排水板的应用增加了新的领域,对类似工程有 着参考意义。 粉质黏土 30.5 0.85 11.6 13O m 19.0 0.82 8.5 m 8 6 4 2 0 4 { m 19.0 一 一 一 18O 300 400 ⑦ ⑨ 砾卵石 粉砂质泥岩一 25.0 20.0 20.5 一 一 —— 0.65 15.2 ——1工程及地质概况 某电厂拟建2×300 Mw发电机组。主厂房桩 基础设计采用预制钢筋混凝土方桩,锤击法施工,桩 截面尺寸500 mm×500 mm,桩长27 m左右,分两 节,中间采取焊接,桩间距1.8~2.2 m,地面高程约 10.0 m(黄海高程,下同),桩顶标高约为4.8 m(约在 地下5 m),桩端持力层为⑨层强风化泥岩。强风化 泥岩上部主要土层为淤泥质土。淤泥质土呈流塑一软 勘探点同距,m 图1典型断面剖面图 预制桩施工过程中没有采取相应的工程措施,施 工过程中沉桩速率过快,最高达15根/d,也没有采取 跳打,预制桩施工后即进行基础开挖,局部基础开挖 塑状,高压缩性,中灵敏度。 本工程场地地貌属长江河漫滩相,地形平坦,原 始地面标高8.0~10.0 m。场区内有人工开挖形成 的沟塘,深度一般在2.5 m左右。场地地下水为孔 后形成约5.0 In深的基坑,开挖后发现:基坑内预制 桩出现明显的偏位和抬升,偏移50~190 am,抬升 20 ̄50 am,基坑开挖面上也出现明显的土体隆起现 隙型潜水,地下水位高程约为7.4 m。地基土基本物 收稿日期:2007—04—25 作者简介:刘卫兵(1965一),男,安徽六安人,安徽省港航勘测设计院工程师 780 《工程与建设》2007年第2l卷第5期 维普资讯 http://www.cqvip.com 象。开挖区域部分预制桩偏位情况,如图2所示。 恩 口 施工方桩 %5%31[  ̄432 [] 偏移后方桩 图2开挖区域部分预制桩偏位情况 低应变检测结果表明,已开挖的300余根预制桩 中,近8O%为Ⅲ类和Ⅳ类桩,不同程度地存在脱焊和 断桩现象,该区域预制桩已基本丧失承载力,剩余的 预制桩施工及其它区域开挖暂停。 2工程原因及地基处理措施 前期预制桩施工使得地基土层中产生了较高的 超静孔隙水压力,以及在超静孔隙水压力未得到有效 消散的情况下开挖是预制桩出现偏位和抬升的根本 原因。消散地基土层超静孔隙水压力的方法很多,本 工程曾采用井点降水、袋装砂井等措施。由于受到淤 泥层缩孔影响,处理深度只有6~8 m,上部土体(浅 部)的部分超静孔隙水压力得到一定消散,深部土体 未有明显消散,工程效果不明显。 根据场地地质报告及工程状况,针对基坑开挖出 现的预制桩偏位、抬升及土体隆起现象,地基处理采 用塑料排水板消散打桩引起的超静孔隙水压力凹]。 插板深度约20 m,基本穿透④层软土,间距1 mX 1 m,满布[3],板间设置300 mm(宽)X 200 mm(深) 的排水盲沟,沟内填中粗砂,分区设集水井。 3地基处理观测结果分析 地基处理过程进行了土层超静孔隙水压力观测, 开挖过程进行了深层土体位移观测,场地超静孔隙水 压力消散情况见表2所列。 表2开挖前场地超静孔隙水压力消散情况 排水板施工前 u 排水板施工后 u 消散速 位置 /(kPa・dI1) /(kPa・d一 ) 率比值 观测结果表明:①排水板施工前,场地超静孔隙 水压力消散缓慢,消散速率为0.20~O.50 kPa/d,平 均为0.33 kPa/d,最快为区域3(只进行了部分预制 桩施212)。②排水板施工后,场地超静孔隙水压力消 散速率明显加快,消散速率为1.26~2.43 kPa/d,平 均为1.85 kPa/d,是未打排水板前的4.22~6.30倍 (平均为5.61倍)。③区域1和区域2超静孔隙水 压力消散速率相比其它区域较小,主要是由于两区域 部分地区在桩基处理时曾多次开挖和回填,扰动土体 结构,排水板施工结束后因场地原因盲沟开挖效果不 十分理想所致。 4基坑开挖条件探讨 。 目前,基坑开挖条件尚没有统一标准。理论上, 若土层中超静孔隙水压力小于将要开挖完成面的上 覆有效土压力,开挖将不会出现土体上浮现象。为了 保证基坑的稳定性,还需进行边坡开挖稳定性分析。 当土层超静孔隙水压力与上覆土层有效自重之比小 于6O%,边坡稳定性安全系数大于1.2时可进行分 层开挖,开挖时要控制速率并加强观测。当前土层超 静孔隙水压力与上覆土层有效自重之比;区域1为 95%(已开挖);区域2为63%;区域3为42%;区域4 为6O%;区域5为36%。 5 结束语 (1)打桩引起的土体超静孔隙水压力短时间内 难以消散,塑料排水板方法可快速有效地消散地基土 体中的高孔隙水压力,处理过程可不需加载,处理措 施简洁经济。 (2)预制桩施工后的基坑开挖问题需慎重对待, 实际工程中必须结合现场监测数据科学决策,基坑开 挖条件的选取有待于进一步研究。 (3)深厚饱和软黏土中预制桩施工引起的超静 孔隙水压力较高,预制桩施工前可根据工程情况打设 塑料排水板,有效消散打桩引起的超静孔隙水压力, 保证预制桩顺利施工,也有利于后期基坑的开挖。 (参考文献] Eli 胡中雄.土力学与环境土工学[M].上海:同济大学出版 社,1997. Ez]地基处理手册编写委员会.地基处理手册(第2版)I-M].北京: 中国建筑工业出版社,2000. Ea]徐永福,傅德明.结构性软土中打桩引起的超孔隙水压力I-J].岩 土力学,2000,21(1):53—55. I(-rN与建设》2007年第21卷第5期 781 

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