濱海地區(qū)電廠深基坑支護(hù)方案研究

張先雷，鄭 陽

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

0 引 言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，工業(yè)發(fā)展和日常生活對于電力的需求日益提高，基礎(chǔ)發(fā)電設(shè)施的建設(shè)也成為了解決電力供需平衡的關(guān)鍵因素之一，而且不僅僅是我國，電力建設(shè)也是其他國家發(fā)展的重中之重。與此同時，基于電廠的特殊性，其在進(jìn)行選址時需要考慮的因素很多。在東南亞很多國家，因受制于地理位置，電站的建設(shè)地點通常地質(zhì)條件較為復(fù)雜，甚至有些地方并不利于電站的建設(shè)；但受實際條件的限制，為了保證施工的順利推進(jìn)和后期電廠的順利運營，在此類地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)修建電廠，對地基基礎(chǔ)的處理就變得尤為關(guān)鍵。本文以東南亞某電站SMW工法樁支護(hù)為例，分析SMW工法樁在濱海地區(qū)軟土地基中的適用性。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

擬建基坑位于東南亞某國濱海地區(qū)，結(jié)合地勘資料可知該區(qū)多為軟土地層，且深度大于30 m，不利條件較多。另外，該基坑距離最近的大型建筑只有不到30 m，因此對基坑變形也有嚴(yán)格要求。北側(cè)和西側(cè)臨近海邊灘涂，距離為50 m和60 m。

擬建基坑開挖深度為11.25 m，平均地下水位2 m。考慮周邊動靜荷載加權(quán)取荷載為15 kN/m2，自地表加載。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地勘資料，并結(jié)合基坑開挖過程中的巖土分層，可確定基坑開挖部分巖土層自上而下分別為①雜填土②淤泥③淤泥質(zhì)土④粘性土，共4類土層。地下水位位于基坑開挖面以下2.0 m，位于雜填土層內(nèi)(見表1)。

表1 土層參數(shù)

1.3 工程主要難點

該擬建工程位于濱海軟土地區(qū)，土層較為復(fù)雜，易產(chǎn)生較大的沉降變形，支護(hù)難度大。同時，靠近周邊大型建筑物，對沉降控制要求極為精確。另外，濱海地區(qū)地下水位高，需要充分考慮基坑降排水通暢并避免海水對基礎(chǔ)的腐蝕作用。

2 工程方案

2.1 工程支護(hù)方案

根據(jù)基坑的相關(guān)信息以及開挖土層情況，綜合考慮工程的各項難點，決定采用一級放坡+SMW工法樁+兩道內(nèi)支撐的支護(hù)方案(見圖1、圖2)。

圖1基坑支護(hù)剖面示意圖2基坑支護(hù)平面示意

支護(hù)方案優(yōu)點如下：

(1)采用一級放坡是結(jié)合基坑開挖要求及土層條件綜合考慮的，在第一層雜填土中進(jìn)行放坡，要求放坡坡高2.5 m，坡度1.5。

(2)SMW工法樁是由型鋼和水泥土攪拌樁組合形成的一種復(fù)合型的維護(hù)結(jié)構(gòu)，在該基坑工程中采用，具有抗?jié)B性好、剛度高、經(jīng)濟適用等優(yōu)點。本工程SMW工法采用3φ850@600三軸水泥攪拌樁，采用P42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比28%，水灰比為1.5～2.0，內(nèi)插700×300×13×24H型鋼，鋼材牌號Q235B。水泥攪拌樁采用套接一孔法施工。攪拌樁中心樁距為900 mm，樁頂標(biāo)高為-2.5 m，樁體嵌固深度為21.25 m。

(3)采用內(nèi)支撐可以有效控制基坑內(nèi)變形以及周圍建筑物的沉降變形。本工程根據(jù)基坑的深度設(shè)置兩道混凝土支撐，每層支撐澆筑應(yīng)整體澆筑；兩道混凝土支撐中心距開挖面分別為2.95、7.95 m。

2.2 施工技術(shù)方案

根據(jù)所確定的支護(hù)方案，結(jié)合施工工藝與工程實際，制定整個施工過程分為九個步驟，即共有9個工況(見表2)。

在施工過程中，應(yīng)牢牢把握以下關(guān)鍵點：

(1) 基坑開挖前要求采用明排法，排出基坑內(nèi)滯留地下水。同時，遵循坑外不降水、坑內(nèi)降水的原則，坑內(nèi)采取明排水與深井排水相結(jié)合的方法。

表2 施工工況

(2) 攪拌樁成樁應(yīng)均勻、持續(xù)、無頸縮和斷層，嚴(yán)禁在提升噴漿過程中斷漿，特殊情況造成斷漿應(yīng)重新成樁施工。內(nèi)插型鋼應(yīng)保證平整度和垂直度，插入前須在型鋼表面涂抹減摩劑。

(3) 型鋼插入宜依靠自重插入，也可借助帶有液壓鉗的振動錘等輔助手段下沉到位，嚴(yán)禁采用多次重復(fù)起吊型鋼并松鉤下落的插入方法。

(4) 本工程應(yīng)加強信息化施工，施工過程中應(yīng)由專業(yè)監(jiān)測單位進(jìn)行監(jiān)測，施工期間根據(jù)監(jiān)測資料及時控制和調(diào)整施工進(jìn)度和施工方法。遇到異常問題及時采取措施。

3 支護(hù)效果驗算

對基坑支護(hù)方案進(jìn)行支護(hù)效果的理論計算，主要包括對基坑的截面驗算和整體穩(wěn)定驗算。

(1)截面驗算，包括三個方面。

三方面驗算均符合要求，故截面驗算滿足要求。

(2)整體穩(wěn)定性驗算，主要包括三個方面。

整體抗滑移穩(wěn)定性驗算：

整體抗傾覆穩(wěn)定性驗算：

基底抗隆起穩(wěn)定性驗算：

三方面驗算均符合要求，故整體穩(wěn)定性驗算滿足要求。

4 實際檢測結(jié)果

通過經(jīng)典理論公式對基坑支護(hù)的支護(hù)效果進(jìn)行驗算，結(jié)果顯示支護(hù)方案效果良好。為進(jìn)一步對方案的可行性進(jìn)行驗證，利用模擬軟件對基坑支護(hù)方案進(jìn)行參數(shù)化模擬，得到基坑開挖支護(hù)工況全部完成之后(即將2-內(nèi)撐拆去后)基坑壁的內(nèi)力位移包絡(luò)圖如下所示(見圖3)。

圖3內(nèi)力位移包絡(luò)圖

根據(jù)以上分析，可得到以下結(jié)論：

(1)基坑外壁受主動土壓力作用，最大可達(dá)到343.33 kN/m；基坑內(nèi)壁受被動土壓力作用，最大可達(dá)到335.67 kN/m，最大值均出現(xiàn)在攪拌樁樁底。

(2)基坑內(nèi)部水平向位移在-2.5 m標(biāo)高處最大，即在樁頂位置的水平位移值最大，達(dá)到40.14 mm；結(jié)合規(guī)范規(guī)定以及現(xiàn)場實際情況，位移變化滿足要求。

(3)基坑壁所受彎矩隨土層信息變化而不斷變化，受彎方向也發(fā)生多次變化，但總體較為穩(wěn)定，最大彎矩可達(dá)到197.9 kN·m。

(4)基坑壁所受剪力隨土層信息變化而不斷變化，且分層明顯。在第二、三層土層，即淤泥、淤泥質(zhì)土層中，剪應(yīng)力方向隨深度變化發(fā)生多次改變，剪力受力環(huán)境復(fù)雜。但總體而言，剪力絕對值始終在152.91 kN以下波動，遠(yuǎn)低于土層的極限抗剪強度，不會對基坑安全質(zhì)量造成影響。

5 結(jié) 論

本文以濱海地區(qū)某電廠深基坑為例，根據(jù)其工程實際情況以及開挖土層信息，設(shè)計了一級放坡+SMW工法樁+兩道內(nèi)支撐的支護(hù)方案，并通過經(jīng)典理論公式計算驗證與工程模擬軟件計算內(nèi)力位移包絡(luò)圖，論證了支護(hù)方案的可行性。另外，對類似的高地下水位軟土地基深基坑設(shè)計有以下幾點經(jīng)驗：

(1)對上層土質(zhì)較好地層，可嘗試一定坡度范圍內(nèi)放坡，保證力學(xué)性能的同時，兼顧工程的經(jīng)濟性。

(2)SMW工法樁作為一種成熟的支護(hù)方式，可廣泛應(yīng)用于同類型高水位軟土地基深基坑，對不同的地質(zhì)地層，調(diào)節(jié)不同的嵌固深度，即可得到優(yōu)良的擋土支護(hù)效果。同時，作為止水帷幕，對外層地下水的抗?jié)B性能也很突出。

(3)考慮到軟土地基深基坑變形較大的普遍問題，可采用一道或多道混凝土內(nèi)支撐的形式，對基坑變形控制有很大的積極作用。同時，據(jù)工程實際可決定是否作為永久支護(hù)，始終發(fā)揮支護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賴忠良.雙排樁在相鄰為施工場地的基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].福建建筑,2015(6):97_100.

[2] 吳連杰.復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑設(shè)計方式及優(yōu)化分析[J].建筑技術(shù)開發(fā),2017,44(15):118_119.

[3] 劉曉峰.混凝土內(nèi)支撐加SMW工法樁在軟土深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].福建建筑,2013(5):94_96.

[4] 楊建華.SMW工法在復(fù)雜條件下基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2017,42(7):132_137.