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高水位弱透水层深基坑降水与支护技术探讨 摘 要：本文针对兰州化工厂306循环水改造软弱地基的高水位、弱透水性，在深基坑降水围护开挖方面结合工程实际进行了一些探索。关键词：基坑 井点 降水1．引言近20年是我国高层建筑的发展高峰期，多数高层建筑都有一至三层地下室，基坑工程成为中要组成部分，深基坑围护结构和降水方案的设计与施工直接关系到工程成本和工期，关系到能否保证形成地下施工空间及施工安全，顺利保证基坑空间内地基及桩基的安全，保证空间外围安全。但岩土工程还是不够成熟的一门技术，经典理论都在某些简化假定的前提下确定的，具有一定的局限性，一些权威专著规定的应用条件及采用的系数不尽合理，无法正确指导实际施工需要，我们结合中铁十八局职工培训中心工程基坑施工，考虑各种施工荷载及相关因素，根据以往经验进行深入研究分析，对建筑施工手册，地基与基础等专著中规定界限有较大的突破，成功的在高水位，弱透水性深基坑降水围护进行应用，以最低的投入取得很好的实际效果.二.工程概况兰州化工厂306循环水改造位于兰州市西固区，主要包括半地下式泵房、地下式水池、冷却塔和变配电三层楼房等。其中，地下水池部分槽地标高-0.8m，挖深5.45m，其地层为第四系全新统及更新统地层属软弱场地土，地下水位埋深1m左右，土层分述如下:1. 素填土:以粘性黄土为主，含有少量砖渣，厚度为2.5m，强度低且不均匀。2. 粉制黏土:灰黄色，饱和，可塑状态，大量锈染，顶部少量黑褐色粉制黏土，土质不均夹灰色软芯.厚度为3.26m，土层底板埋深5.12m左右。3. 粉制黏土:灰色，饱和，软塑状态，有较多锈染，夹有机物厚度为4.57m，土层底板埋深9.69m左右。4. .粉土:灰色，饱和，中密状态，土质不均，夹黏土斑，本土层厚度为7.5m，底板埋深12.5m。基坑施工必须采取边坡支护及降水，特别是主楼东西两侧是附楼施工的主要通道.由于场地的狭窄，无法放坡大开挖，更需重点加强。三.支护及降水设计(一) 地质报告建议支护方式经天津市地址工程勘察院研究和计算，建议基坑开挖时，采用砼灌注桩长度12.5m.1. 基坑边坡防护设计根据拟建物基坑开挖深度H=5.0m，假设护坡桩总长度为11.0m.按规定的统计方法及地区经验，对11.0m范围内土层的C，φ值及容重r值进行厚度加权平均值计算，其统计结果见下表.埋深(米) C (Kpa) Ф (0) R (KN／m3)0.0----11.0 10.84 19.20 19.405.0----11.0 10,.52 14.40 19.42根据朗金土压力理论，护坡桩所受土压力如图所示其主动土压力参数:Ka=tg2(450-Ф／2)=0.51被动土压力参数:Kp=tg2(450+Ф／2)=1.66临界深度:Z0=2Cr(Ka)1/2单宽主动土压力为:Ea=1/2r(H+t)2Ka-2C(H+t)Ka1/2+2C/r=442.2(KN/m)单宽被动土压力为:Ep=Ep1+Ep2=1/2rt2KP+2C(H+t)Kp1/2=884.25(KN/m)现将主动土压力Ea，被动土压力Ep分别对桩端e点取矩，要求被动土压力Ep对e点产生的力矩安全系数K=1.5，则Ea，Ep对e点取矩的平衡条件为:1/3(H+t-Z0)Ea=1/K(1/3tEp1+1/2tEp2)经计算得t=6.21(m)则:L=H+t=5.0+6.21=11.21(m)经计算求得t=6.25m，护坡桩实际入土深度一般要比计算值增加20%则护坡桩长度:L=H+1.2t≈12.5(m)2. 基坑开挖施工及降水根据勘察结果，基坑开挖后，基坑下为粉土，为确保基坑不受扰动，并保证干场作业，需做好降水工作，建议采用砼桩围护，桩长12.5m.本场地地下水位埋深约1.0m，水位降幅较大，根据场地条件及地区经验，建议采用井点降水方案，且先降水，后开挖，以保证干场作业.3. 基坑开挖砼桩围护方案工程造价为256万元.(二).现场支护方案选择.为了采用最简单便捷的方法，最少的投入形成安全，稳定的空间，使地下结构的施工得以顺利完成，我们选择了土层锚杆，砼灌注桩壁(结合支护壁)，钢板桩，水泥深层搅拌桩等几种深基础方案进行比较，认为水泥深层搅拌桩围护结构:1. 经济技术指标比其他方案具有明显的优势.2. .由于深层搅拌帷幕墙改善了边坡土层的物理力学指标，较大幅度降低实际弯矩值Ma.3. 改善了施工条件，保证了工程质量.4. 起到围护，防水方案统一的效应.5. 速度快，工期短，一个台班可成桩400m.6. 施工时无震动，无噪音，无污染.7. 早期桩体强度增长快.(三).深层搅拌桩围护结构设计1. 技术原理本工程水泥搅拌桩围护结构是