联石湾船闸工程基坑支护方案分析

       1.工程概况
本项目为改扩建工程，建设内容主要包括拆除回填旧船闸、新建船闸及配套工程等。通航标准为Ⅲ级；设计最大船舶等级为珠江干线1000t级；船闸闸室有效尺寸：166m×16m×4.5m（长×宽×门槛水深）。
新建船闸轴线南侧为旧船闸，北侧为联石湾水闸，西侧为磨刀门水道，东侧为前山水道。在新船闸建设工程中，旧船闸仍需保证正常运行以及旧船闸、水闸的稳定，因此，必须对新建船闸基坑进行支护。
2.基础资料
2.1工程地质
工程主要地质特征如表1。
2.2墙前、墙后水位
基坑墙前水位按基坑底高程以下0.5m考虑，即-7.356m（1985国家高程基准，下同）。基坑墙后水位根据勘察结果：地下水位高程一般为0.5m～2.1m（相应埋深为0.1m～3.5m），因基坑施工整平高程为0m，所以墙后水位取0m。
3.基坑支护设计
3.1建筑物级别
由于本基坑周边建筑物为现状船闸，基坑边与旧船闸相距28m，大于3倍基坑深度，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012表3.1.3，本基坑支护结构的安全等级取三级。重力式水泥墙的安全系数见表2，基坑变形控制值见表3。
经计算，基坑水平位移控制值为150mm，周围沉降控制值为120mm。
3.2结构方案
基坑工程支护方案很多，目前比较常见的支护方案有：无围护放坡开挖、桩墙支护、锚喷土钉支护、重力式支护结构、中央开挖施工法、开槽施工法、墙前被动区土体改良加固法、逆作法、沉井法、组合型支护等。
本工程船闸主体结构区域淤泥层和淤泥质粉质粘土层较厚，层底高程在-26m～-33m之间，淤泥呈流塑状～软塑状，锤击数N<4击，具有含水率高、压缩性高、孔隙比大、灵敏度高、强度低和压密固结时间长等不良特征。淤泥质粉质粘土层下为粉质粘土、中粗砂、全风化花岗岩、强风化花岗岩。
根据本工程地质情况、工程总体布置和基坑开挖深度等因素，本着“安全适用，经济合理”的原则，本工程基坑支护方案选用采用重力式水泥墙与灌注桩连续墙结构进行技术经济比较。
3.2.1方案一 水泥土搅拌桩格栅支护墙方案
基坑顶高程为原地面整平高程0.0m，底高程为-6.856m。支护主体结构采用水泥搅拌桩格栅，支护墙搅拌桩直径为φ700，搅拌桩相互搭接，搭接宽度不小于200mm，形成厚度为10.2m的封闭的格栅状水泥土挡墙，可将搅拌桩和桩间土视为一个可以共同作用的整体，用水泥土重力式挡土墙进行计算。为增加支护墙的整体性，两侧支护墙顶均设C20厚200mm的砼压顶。为增加墙前被动土压力，基坑内也作搅拌桩处理，采用直径为φ700搅拌桩，2.5m×2.5m格栅布置。格栅结构布置图见图1～3。
3.2.2 方案二 灌注桩连续墙+水泥土搅拌桩格栅支护墙方案
本方案闸首与闸室采用不同的支护方案。闸首与方案一相同，采用水泥土搅拌桩格栅支护。闸室采用灌注桩连续墙作为基坑支护结构，灌注桩连续墙同时也作为闸室墙结构的一部分，以节省工程投资。
上下闸首基坑支护采用水泥土搅拌桩格栅支护墙，具体布置同方案一。
闸室基坑顶高程为现状地面0.0m，基坑底高程为-6.256m，基坑高度6.256m。闸室基坑两侧均采用直径φ1800mm灌注桩连续墙支护，桩间距2.0m，灌注桩桩顶高程为-1.40m，桩底高程为-48.0m，桩底入强风化岩不小于3.6m。灌注桩顶现浇3.6m（宽）×1.4m（高）帽梁，每隔4m设一道1.0m（宽）×1.4m（高）横撑。为减小土压力，灌注桩连续墙前后施打φ700水泥搅拌桩，间距1.3m，梅花型布置。基坑开挖且闸室底板砼浇筑后拆除横撑，基坑支护断面见图4～5。
3.2.3方案比较
上述两种结构方案在技术上均是可行的，优缺点比较见表4。
根据以上方案比较，推荐结构方案一水泥土搅拌桩格栅支护墙方案。
4.施工方法
4.1施工工艺
（1）工程水泥搅拌桩施工工艺采用浆液拌法（简称湿法），水泥搅拌桩采用双向搅拌头成桩。
（2）水泥搅拌桩的水泥强度等级选用42.5级及以上的水泥，本工程水泥土试块28天龄期、边长为70.7mm的立方体无侧限抗压强度平均值不小于800kPa。
（3）水泥搅拌桩的水泥浆水灰比选用0.5～0.6。
（4）采用“四搅四喷”工艺施工，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。
（5）搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩顶设计标高0.5m。
（6）在开挖基坑时，应将水泥搅拌桩桩顶以上土层及桩顶施工质量较差的桩段采用人工挖除。除上述部位外，基坑其余部位的桩头不需挖除。
（7）水泥搅拌桩成桩的桩径和桩长不得小于设计值。

       　（8）水泥搅拌桩的桩位施工允许偏差：挡墙基础边桩沿轴线方向为桩径的±1/4，沿垂直轴线方向为桩径的±1/6，其他情况桩位的施工允许偏差为桩径的±40%。桩身的垂直度允许偏差为±1%。 

　　（9）施工配备注浆泵的额定压力不宜小于5.0MPa。
（10）搅拌头翼片的枚数、宽度与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度需相互匹配，确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
（11）水泥搅拌桩复合地基在挡墙基础与桩之間在设置的褥垫层的夯填度不应大于0.9。
4.2施工重点
桩顶标高为+ 0，底标高为-19.5m，土质为淤泥，淤泥层均厚约15m，桩底进入淤泥质粘土层约3～5m。基坑开挖深度6.9m，由于水泥搅拌桩能承受较大的垂直荷载，但容易剪切破坏，抵抗水平力较弱，对于近7m深的基坑来说，结构安全风险大。
对策：
（1）增加基坑支护整体强度。可取消部份格栅墙支护水泥搅拌桩，增加SMW工法桩（三轴搅拌桩+工字钢）。
（2）加强基坑支护施工管理，确保支护施工质量。加强支护结构的水泥搅拌桩施工质量控制，通过试桩、典型施工等确定施工参数，专人从严控制水泥用量、搅拌时间及搅拌速度等，确保桩基质量符合要求。
（3）优化基坑监测方案、严格监测过程管理。根据实际情况，进行监测数据分析，确定合理的监测点布置方案；对监测数据及时进行整理分析，严格控制基坑开挖速率，开挖应根据监测数据主导施工，开挖过程加强基坑监测，确保基坑的稳定性。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)