浙醫(yī)二院急診中心基坑工程深基坑支護設(shè)計

1基坑平面布置浙二醫(yī)院應(yīng)急中心位于浙二醫(yī)院，南為水泥路，東與現(xiàn)有醫(yī)療機構(gòu)相連，西與現(xiàn)有郵政辦公樓相連。主樓地上6層,設(shè)2層半地下室,基坑設(shè)計開挖深度為13.0m,局部電梯井范圍開挖深度為14.8m?；悠矫娌贾靡妶D1。設(shè)計±0.000相當(dāng)于黃海高程9.60m,基礎(chǔ)底板面標(biāo)高為-11.9m,地下一層板面標(biāo)高為-7.65m,夾層標(biāo)高為-3.3m,基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ),筏板厚度為1.6m,工程樁采用鉆孔灌注樁(一柱一樁),基坑圍護體系采用800mm厚地下連續(xù)墻(兩墻合一)加2道鋼筋混凝土支撐(局部3道)組成。2基坑支護設(shè)計本基坑工程的周邊環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜。東側(cè)為醫(yī)院現(xiàn)有急診樓及放射樓,二者均為樁基礎(chǔ),急診樓工程樁為400mm×400mm預(yù)制方樁,樁長為8.7m,放射樓工程樁為?325mm沉管灌注樁,樁長為5.0m,老樓基礎(chǔ)距離新樓地下室外墻0.28～2m,大樓內(nèi)有許多貴重儀器和設(shè)備,如直線加速器、核磁共振、CT等,對變形相當(dāng)敏感,變形過大將影響儀器的正常工作,特別是直線加速器,其混凝土側(cè)壁如果開裂而引起輻射泄漏,后果將非常嚴重?；游鱾?cè)為已建的門診科教綜合樓,設(shè)2層地下室,埋深10m,圍護樁為一排?800mm鉆孔灌注樁與一排?1000mm高壓旋噴樁,基坑與現(xiàn)有門診樓的墻面距離為1135mm。基坑南側(cè)為解放路,基坑距離規(guī)劃解放路人行道最近處約6.8m,人行道下面埋設(shè)了大量的市政、電力、電信和煤氣等管道。所以圍護設(shè)計應(yīng)合理控制圍護體的變形,確保基坑鄰近建筑物及設(shè)施的安全和正常使用,確保醫(yī)院功能的正常運轉(zhuǎn)?；佑绊懮疃确秶鷥?nèi)的地基土主要為填土、粉土和砂質(zhì)粉土,詳見表1。填土組成復(fù)雜,砂質(zhì)粉土強度高,壓縮性低,但滲透性能很強,圍護設(shè)計應(yīng)對基坑的防滲止水、抗管涌、淺層障礙物及不良地質(zhì)等對圍護體施工的影響等予以充分考慮。本工程基坑坑底位于⑤-1砂質(zhì)粉土中。3擋土設(shè)計方案比選本工程開挖深度較深,場地占地條件有限,大放坡和土釘墻方案沒有實施的可能。采用常規(guī)的大直徑鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕的施工質(zhì)量難以保證(一般采用高壓旋噴樁),由于基坑較深,止水帷幕樁與樁之間在較深處的搭接如不滿足設(shè)計要求,則挖土至坑底后,由于坑內(nèi)外的水頭差很大(有可能超過15m),地下水很容易在止水帷幕的薄弱點突破,從而產(chǎn)生大量流砂、涌砂或涌土現(xiàn)象,基坑鄰近建筑物及設(shè)施的安全將很難保證。本工程任何部位都不能允許發(fā)生這種現(xiàn)象,否則后果將非常嚴重。因而采用地下連續(xù)墻作為擋土結(jié)構(gòu)兼防滲帷幕比較適合本工程。地下連續(xù)墻在本工程中起到擋土結(jié)構(gòu)、止水帷幕、地下室外墻、抗浮功能4種作用。由于場地非常緊張,地下連續(xù)墻將作為主體結(jié)構(gòu)地下室側(cè)墻,即“二墻合一”。該方案將地下室外墻與圍護墻合為一體,使基坑面積達到最大,其止水效果要優(yōu)于高壓旋噴樁或素混凝土樁。地下連續(xù)墻還可作為地下室的抗浮樁,由于基坑周邊部分地下室范圍無上部結(jié)構(gòu),原設(shè)計考慮底板外挑3.6m,靠壓土來解決上浮問題,采用地下連續(xù)墻后可將挑板取消,經(jīng)濟效益可觀。綜上分析,權(quán)衡利弊,結(jié)合工程特點和現(xiàn)場情況,最后選定采用800mm厚地下連續(xù)墻作為基坑支護結(jié)構(gòu),擋土兼防滲墻,同時為地下室外墻,即“二墻合一”方案。為有效控制基坑的變形,沿豎向設(shè)置2道(局部3道)鋼筋混凝土支撐。為盡量減少地下連續(xù)墻施工對鄰近建筑物的不利影響,設(shè)計考慮采取如下技術(shù)措施。(1)為方便導(dǎo)墻及地下連續(xù)墻成槽施工,在坑外沿基坑周邊設(shè)置一級輕型井點,以降低坑外地下水位,減小坑內(nèi)外的水頭差。(2)緊鄰建筑物的基坑?xùn)|側(cè)的單元槽段長度做適當(dāng)控制(一般控制在5m以內(nèi))。(3)成槽前,采用單頭水泥攪拌樁對淺層不良土體進行槽壁加固,加固深度9m,水泥摻量10%。(4)對東面緊鄰極重要建筑物——放射樓和急診樓,采用高壓擺噴樁進行加固處理,可以同時起到鄰近建筑物基礎(chǔ)加固和地下連續(xù)墻槽壁加固的雙重作用。該方法在鄰近工程浙醫(yī)二院腦科中心大樓得到成功應(yīng)用,可以確保緊鄰建筑物的安全。4地下連續(xù)墻與壁式框架的連接(1)地下連續(xù)墻作為擋土結(jié)構(gòu),具有抗彎剛度大、整體性和防滲性能好、成墻施工時對周圍環(huán)境影響小,以及能適應(yīng)各種土質(zhì)條件等特點。采用二墻合一方案,能充分利用紅線范圍內(nèi)的面積作為地下室使用面積,同時能減少圍護體本身的寬度,改善場地條件。(2)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計在地下連續(xù)墻邊設(shè)置了壁式框架,地下連續(xù)墻與壁式框架整體連接,地下連續(xù)墻與地下室基礎(chǔ)底板采用接駁器連接。(3)本工程地下連續(xù)墻底端落在⑤-2砂質(zhì)粉土上,為防止地下連續(xù)墻在施工階段沉降過大,以至影響到預(yù)埋件的精度,設(shè)計考慮地下連續(xù)墻的鋼筋籠中預(yù)留注漿管,待地下連續(xù)墻施工結(jié)束后,對地下連續(xù)墻底部進行高壓注漿,一方面可以減少墻底沉渣的影響,另一方面可提高墻底土體的承載力,提高地下連續(xù)墻在底端以上一段范圍的側(cè)摩阻力,減少后續(xù)施工階段地下連續(xù)墻的沉降。(4)為確保地下室的干燥和美觀,在地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)做內(nèi)襯墻,襯墻采用磚砌,襯墻和外墻之間在樓面處做一條排水溝,地下室各樓層間水溝用豎管連通,并接至地下積水坑,當(dāng)外墻有細微滲水現(xiàn)象時,滲透出來的水即可通過溝管流至積水坑內(nèi)。(5)采用水平內(nèi)支撐能有效地控制地下連續(xù)墻的側(cè)向變形和墻后土體的沉降,保證墻體的側(cè)向位移在地下室使用允許范圍之內(nèi),保證鄰近建筑物及設(shè)施的安全和正常使用。(6)采用“二墻合一”,圍護墻與地下室側(cè)壁墻合二為一,節(jié)省了工程造價。5護岸結(jié)構(gòu)分析5.1基坑支護系統(tǒng)及支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算(1)地下連續(xù)墻在不同工況下的內(nèi)力及變形計算;(2)坑底土體抗隆起穩(wěn)定驗算;(3)基坑整體穩(wěn)定驗算;(4)圍護體系抗傾覆驗算;(5)抗管涌驗算;(6)坑內(nèi)支撐系統(tǒng)及豎向立柱內(nèi)力、變形及穩(wěn)定計算;(7)地下連續(xù)墻、壓頂梁、圍檁的配筋計算;(8)主體結(jié)構(gòu)樓板在施工工況的驗算。5.2工程施工階段土壓力(1)基坑計算開挖深度取13.0m。(2)基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)的地面超載取15kN/m2;其余兩側(cè)按實際建筑物的基礎(chǔ)埋深及荷載計算相應(yīng)的附加壓力。(3)各土層物理、力學(xué)指標(biāo)根據(jù)表1取值。(4)土壓力計算:在施工階段,采用朗肯土壓力理論進行計算,水土分算,同時還考慮了土的成層性,即根據(jù)地質(zhì)剖面的土層分布情況,分別采用相應(yīng)的抗剪指標(biāo)計算土壓力?？油庠O(shè)計水位取地表下3.0m。在使用階段,采用靜止土壓力,水土分算。5.3支護墻樁基支護施工驗算本工程圍護結(jié)構(gòu)計算采用浙江省基坑規(guī)程推薦的方法對以上計算內(nèi)容進行了計算,主要采用考慮分工況施工的桿系有限元法對圍護墻的內(nèi)力、變形進行計算;用省規(guī)范推薦的方法對基坑的整體穩(wěn)定、抗管涌、抗隆起等進行了分析;用有限元法對支撐系統(tǒng)的內(nèi)力及變形進行了分析。5.3.1土體抗力及彈性抗力按朗肯土壓力理論計算作用于圍護墻上的土壓力。將支撐視作可變形的彈簧,在被動區(qū)設(shè)置土彈簧以模擬被動區(qū)土體抗力,彈性抗力按“m”法計算。本程序模擬實際土方開挖及支撐施工情況,用增量法求解各工況地下連續(xù)墻的內(nèi)力及變形分布。可完整考慮鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力、支撐拆除及換撐等對地下連續(xù)墻內(nèi)力及變形的影響。從計算結(jié)果看,在基坑土方開挖及地下室施工過程中,地下連續(xù)墻的最大側(cè)向位移均小于3cm。5.3.2層粉質(zhì)粘土由于本工程止水帷幕均穿透滲透性能較差的⑥層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,進入⑦層粉質(zhì)粘土,故按省規(guī)范11.2.3條第(2)點驗算,結(jié)果均滿足要求。按照省規(guī)范11.2.3條第(1)點(即認為樁端土仍為透水層)計算得到的管涌抗力分項系數(shù)也大于1.5,滿足要求。5.3.3向kwz型該內(nèi)容包括2部分:一是圍護墻底端地基承載力,經(jīng)驗算對4種情況(A-A、B-B、C-C、D-D)Kwz分別為2.4、2.1、2.5、3.2,均大于2.2,滿足要求;二是基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性,經(jīng)驗算對4種情況KL分別為2.1、1.8、2.5、2.9,均大于1.6,滿足要求。5.3.4護墻抗傾斜穩(wěn)定試驗的計算經(jīng)計算,4種情況的抗力分項系數(shù)分別為1.6、1.8、2.1、2.4,均大于1.15,滿足要求。5.3.5整個基本穩(wěn)定試驗各剖面最不利的滑動圓弧均通過圍護墻底端,相應(yīng)的抗力分項系數(shù)均大于1.3,滿足規(guī)范要求。5.3.6支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析應(yīng)用有限元分析軟件對第一及第二道支撐系統(tǒng)內(nèi)力、變形及穩(wěn)定性分別進行計算,并據(jù)此對支撐及圍檁進行設(shè)計。6施工期間6.1鄰近建筑物沉降本工程高壓擺噴樁歷時32天,共完成高壓擺噴樁36根,噴射882延米。在施工過程中,經(jīng)監(jiān)測鄰近建筑物最大沉降為4mm,一般都穩(wěn)定在2mm。高壓擺噴樁在施工時垂直度控制達到了預(yù)期的效果,既保證了地下連續(xù)墻順利進行施工,又確保了鄰近建筑物基礎(chǔ)加固和其內(nèi)精密儀器的正常運行,加固是成功的。6.2地下連續(xù)墻施工本工程地下連續(xù)墻采用利勃海爾成槽機施工,歷時41天,共完成45幅地下連續(xù)墻,共238.44延米,施工期間鄰近建筑物的最大沉降為3mm,一般都穩(wěn)定在2mm。6.3半支撐和4000m本工程基坑土方開挖歷時67天(其中春節(jié)休息8天),共完成2道半支撐和40000m3土方?；油练介_挖施工期間鄰近建筑物的最大沉降為4mm,一般都穩(wěn)定在2mm。7地下連續(xù)墻施工小漏點及坑外井點降水問題通過對該工程的施工,我們已經(jīng)積累了在復(fù)雜地質(zhì)條件下進行基坑開挖支護的一些經(jīng)驗,供今后類似工程借鑒,同時也有以下幾點體會。(1)正確的施工方案和設(shè)計是基坑支護成功的有力保證。本工程采用兩墻合一的基坑支護設(shè)計,實踐證明是行之有效和成功的。在該工程北面某處地質(zhì)情況復(fù)雜,化糞池和下水道較多,加上該處地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜,由于場地狹小沒有施工設(shè)計的坑外井點降水,由于地下水的作用,水泥攪拌樁成型也不理想,基坑開挖過程中在該處形成小漏點,雖然迅速止住并完成修補工作,這說明了在復(fù)雜地質(zhì)條件下(尤其地下水很豐富)進行坑外井點降水是有必要的,需引起重視。(2)在基坑開挖后,墻面的平整度和垂直度都比較好,這說明采用先進的成槽機能夠滿足“兩墻合一”