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一:工程概況
本工程位于南港工業區,翻車機室基底深度-17.79m,地下結構外邊緣尺寸為31.9mX28.9m。綜合考慮翻車機室施工場地對周邊公路、鐵路、油田保護區的影響以及安全施工等因素,現場不具備大開挖施工條件。施工方根據《天津華電南港熱電工程輸煤標段翻車機室基坑開挖專題會議紀要》的要求,結合現場實際情況制定了支護開挖方案及沉井施工方案,并組織專家對支護開挖及沉井兩方案進行技術、經濟、工期等因素的綜合比選以指導翻車機室基礎施工。
二:水文地質條件
根據地勘報告,工程所在位置地質狀況依次為:
①1雜填土,層厚一般為0.4~2.2m,層頂高程在3.23~3.84m之間。
①沖填土,層厚一般為4.8~6.2m,層頂高程在1.16~3.08m之間。
⑥1淤泥質粉質粘土,層厚一般為9.7~12.2m,層頂高程在-3.14~-1.43m之間。
⑥3粉土,層厚一般為1.0~2.6m,層頂高程在-14.57~-12.57m之間。
⑥4粉質粘土,層厚一般為1.1~3.6m,層頂高程在-15.78~-13.93m之間。
⑧1粉質粘土,層厚一般為3.5~11.8m,層頂高程在-17.97~-16.32m之間。
⑧2粉砂層厚一般為3.0~6.0m,層頂高程在-28.78~-18.23m之間。
⑨1粉質粘土,層厚一般為1.0~4.0m,層頂高程在-30.38~-26.52m之間。
⑩1粉質粘土,層厚一般為1.9~12.0m,層頂高程在-38.37~-28.60m之間。
⑩2粉砂,層厚一般為0.5~2.0m。
?1粉質粘土,層厚一般為0.9~6.2m,層頂高程在-49.13~-39.99m之間。
?2粉土,層厚一般為0.6~6.7m。
?3粉砂,層厚一般為0.5~4.7m。
?4粉細砂,厚度一般大于5.0m。
勘察期間測得場地地下潛水水位如下:
初見水位埋深2.63~3.39m,相當于標高0.74~0.50m
表層地下水屬于潛水類型,主要由大氣降水補給,以蒸發形式排泄,水位隨季節有所變化。一般年變幅在0.50~1.00左右。
三:施工方案概述
根據項目特點并結合現場實際情況,擬采用的支護開挖和沉井施工方案,簡述如下:
方案一:支護開挖方案采用灌注樁+水泥土連續墻施工方案。沿基坑周邊布置?1300鉆孔灌注樁,混凝土強度等級C30,開挖時強度等級達到C25。樁外側為?850水泥土攪拌樁形成連續墻止水帷幕。豎向設置四道水平內支撐,位置為:-2.4m、-6.7、-11.4m、-15.9m,(均為中心標高)。水平支撐尺寸為1.5mX0.8m、1.5mX0.8m、1.4mX0.8m、1.2mX0.8m?;炷翉姸鹊燃塁35。開挖時強度等級達到設計強度的90%。(詳見附件一:支護方案)
方案二:沉井施工方案,沉井主體四周墻壁厚度為1.6m,刃腳踏面底標高為-17.79m,側壁頂標高為-0.45m,刃腳踏面0.8米,刃腳高度1.3米,底梁寬度1.5米,高度4.3米。砼設計強度為C40,抗滲等級P10。沉井外采用管井降水,外設22口降水井采用φ400無砂混凝土透水管,井深34m,另外在沉井東兩側設置2口觀測井,井深34m。
沉井制作的基礎坐落在⑥1淤泥質粉質粘土,該層地基承載力特征值為90Kpa,承載力較低,因此采用換填砂墊層和澆筑300mm厚C15混凝土處理。沿沉井基礎中心開挖2.6米寬, 1.3m深的溝槽,溝槽內滿填中粗砂并壓實后,在基坑底部整體回填300mm厚中粗砂墊層。砂墊層上澆筑300mm厚C15混凝土墊層。沉井分為兩節制作,一次下沉。第一節制作高度6.5m。第二節制作至-0.45m。強度達到100%后下沉、封底。(詳見附件二:沉井施工方案)
四:方案的綜合對比
綜上,施工方對支護開挖方案和沉井方案從結構安全、使用功能、綠色施工、工期和經濟投入等方面進行綜合分析、對比,請專家對支護開挖及沉井兩方案比選給出專家意見。
1、結構安全:
施工方案 |
支護開挖方案 |
沉井方案 |
優勢 |
開挖過程中對地下障礙物(如塑料排水板、巖石等)的處理較為方便。 |
整體性強、穩定性好,能承受較大的垂直和水平荷載,結構本身做維護結構,不需另加設支撐和防水措施。 |
劣勢 |
容易產生土體滑移、基坑失穩、樁體變位、坑底隆起、支擋結構漏水、流土以致支護結構破損等問題。 |
下沉過程中存在下沉困難、突沉、井壁裂縫、管涌等風險。 |
結論 |
支護方案與沉井方案均能滿足結構安全需要,沉井方案的安全系數更高,更具優勢。 |
2、使用功能:
施工方案 |
支護開挖方案 |
沉井方案 |
優勢 |
順做法自下至上施工,能保證基礎的施工精度;同時有良好的防水抗滲功能。 |
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劣勢 |
臨時支護結構的樁基可能影響牽車臺,空、重車軌道基礎的工程樁施工。 |
沉井法施工的允許偏差為1/1000,對于翻車機室結構的精度控制需進一步提高,在底板的防水抗滲處理需加大措施。 |
結論 |
支護開挖方案在結構使用功能方面更具優勢,但沉井方案對后序施工中不會產生遺留因素 |
3、節能環保
施工方案 |
支護開挖方案 |
沉井方案 |
優勢 |
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節約資源、不會產生大量的建筑垃圾、無土方運輸,水力出土不產生揚塵 |
劣勢 |
水泥揚塵,土方開挖、運輸揚塵、過程中的資源浪費和廢氣排放 |
產生大量泥漿需處理 |
結論 |
在節能環保方面,沉井施工方案更能體現綠色施工,更具優勢 |
4、工程造價:
施工方案 |
支護開挖方案 |
沉井方案 |
優勢 |
14467719元(詳見附件三) |
13859548.88元(詳見附件四) |
劣勢 |
支護措施費要高 |
沉井本體工程量增加,包括新增刃角、砂墊層、結構井壁厚度、隔墻數量增加等; |
結論 |
兩個方案造價基本持平,沉井方案略占優勢。 |
5、工期
施工方案 |
支護開挖方案 |
沉井方案 |
優勢 |
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整體施工周期短 |
劣勢 |
支護的樁基、連續墻、支撐等措施的施工、養護周期較長 |
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結論 |
沉井方案有明顯的工期優勢 |
五、結論
通過對支護方案和沉井方案綜合比較,支護和沉井方案均符合翻車機室深基坑施工的技術要求,支護和沉井方案工程造價相近,結構安全、節能環保方面沉井法更具優勢,翻車機室使用功能方面支護法更具優勢。但支護方案工期約為9個月(無法滿足建設單位工期要求),沉井方案工期約為5個月(可滿足建設單位工期要求),受業主方工期條件的制約及上述各因素綜合考慮,專家建議采用沉井方案進行翻車機室基坑施工。