软土地区紧邻超高压电力管线的深基坑工程设计与研究.pdf
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1、文章编号:1007-2993(2024)01-0065-05软土地区紧邻超高压电力管线的深基坑软土地区紧邻超高压电力管线的深基坑工程设计与研究工程设计与研究魏仁杰(中船勘察设计研究院有限公司,上海200063)【摘要】以上海地区某紧邻超高压电力管线的深基坑工程为研究对象,介绍了紧邻超高压电力管线侧基坑的围护形式,并根据管线保护要求,提出相应的保护措施。通过对比分析支护结构变形的理论计算值和实际监测值得出:(1)围护体侧向变形均呈“鱼腹型”抛物线形状,地连墙的抗变形能力明显优于灌注桩;(2)地表沉降在一定程度上可以反映管线的垂直位移。基坑开挖前的施工工况会对周边道路和管线造成一定的影响;(3)实
2、测变形比理论计算偏大,是因为理论计算的变形值仅考虑了开挖过程中围护结构的变形。【关键词】软土地区;超高压管线;地下连续墙;侧向变形;地面沉降【中图分类号】TU473 【文献标识码】Adoi:10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.011Design and Research of Deep Foundation Pit Close to Ultra High Voltage PowerPipeline in Soft Soil AreaWei Renjie(China Shipbuilding Industry Institute of Engineering Inv
3、estigation&Design Co.,Ltd.,Shanghai 200063,China)【Abstract】Taking a deep foundation pit project adjacent to the ultra-high voltage power pipeline in Shanghai as the research ob-ject,the retaining form of the foundation pit was introduced,and the corresponding protection measures were provided accord
4、ing to thepipeline protection requirements.Through the comparison and analysis of the theoretical calculation value and the actual monitoringvalue,it can be seen that:(1)the lateral deformation of the enclosure is in the shape of a fish belly parabola,and the deformation res-istance of the diaphragm
5、 wall is better than that of the cast-in-place pile;(2)The surface settlement can reflect the vertical displace-ment of the pipeline.The construction conditions before foundation pit excavation will have a certain impact on the surrounding roadsand pipelines;(3)The measured deformation is larger tha
6、n the theoretical calculation because the theoretical calculation only considersthe deformation of the retaining structure during excavation.【Key words】soft soil area;ultra-high voltage power pipeline;diaphragm wall;lateral deformation;surface settlement 0 引言城市地下空间的不断开发,使得基坑工程的建设规模和难度也随之增加。许多基坑支护形式由
7、于用地红线、周边建(构)筑物及地下管线等因素而受到制约1。上海是典型的软土地区,区域地层上部分布有较厚软土层,强度低、变形大,结合城区基坑周边环境保护要求,其基坑支护形式受到一定限制。Tan 等23研究发现,较之于常规尺寸的基坑,超大超深基坑开挖对邻近建(构)筑物、管线等的影响会更大。王卫东等4搜集了上海地区 35 个具有实测数据的深大基坑,并对其围护墙最大侧移以及墙后地表沉降进行了相关分析。基坑具有一定的复杂性和区域性,选用合适的支护形式尤为重要。本文以上海某深大基坑工程为研究背景,结合基坑规模、开挖深度、地质情况和周边环境等,介绍了紧邻超高压电力管线深基坑中地下连续墙支护的应用以及对超高压
8、电力管线保护的各项措施,通过对比理论计算值和基坑开挖过程中的实测数据,分析了围护体系侧向变形、地面沉降等的发展变化规律,为同城类似工程的设计、施工、研究提供一定的参考。1 工程概况本工程拟建建筑是由一栋 15 层 70 m 的综合研 作者简介:魏仁杰,女,1986 年生,山东德州人,硕士,高级工程师,注册土木工程师(岩土),主要从事岩土工程设计工作。E-mail: 第 38 卷第 1 期岩土工程技术Vol.38 No.12024 年2 月Geotechnical Engineering TechniqueFeb,2024发楼、2 层综合管理用房、1 层垃圾房及地下 2 层车库组成。综合研发楼为
9、框架核心筒结构、桩筏基础,其余建筑均为框架结构、桩基或筏板基础。本工程基坑竖向投影总面积约 13500 m2,周长 480 m,开挖深度为 11.213.2 m。1.1 周边环境概况基坑北侧和东侧开挖边线距离红线较远,约28.470.5 m,均为后期规划地,现为空地,作为本项目施工临设区域。基坑南侧距离红线约 2.912.8 m;基坑西侧距离红线约 2.17.1 m。南、西两侧红线外均为重要市政道路,道路下埋有多条市政管线,且在两侧人行道路下埋有 220 kV 和 110 kV 超高压电力管线,分别通往世纪大道地铁站、人民广场等上海重要区域。根据现场探挖及相关资料,该电缆沟宽度约 1.5 m,
10、上部距离地面约 0.9 m,下部埋深约 2 m,分布方向与基坑走向基本平行,其结构形式为混凝土外包 9 孔 160 mmPVC 管高压电缆线,局部侵入红线内,电缆沟中心距离基坑最近约 2.55 m(见图 1)。施工场地源深路5.7 m4.9 m1.8 m2.0 m含有多条市政管线杨源路2.5 m含有多条市政管线围护边界线红线超高压电力管线围护边界线红线超高压电力管线施工场地及项目部 图 1 周边环境图 1.2 工程地质概况拟建场地地貌类型属上海地区四大地貌单元之一的三角洲冲积平原,基坑开挖范围内的土层分布依次为:填土,层厚为 1.12.4 m;粉质黏土,层厚1.02.3 m;夹砂质粉土,层厚
11、2.53.5 m;淤泥质粉质黏土,层厚 2.94.0 m;淤泥质黏土,层厚7.09.6 m;粉质黏土,层厚 5.49.3 m;粉质黏土,层厚 2.84.4 m;1-1黏质粉土夹粉质黏土,层厚 3.75.1 m;1-2粉砂,层厚 4.86.8 m。1.3 水文地质概况本场地对基坑工程有影响的地下水主要是浅层潜水和承压水。潜水:上海地区浅层地下水属潜水,主要补给来源为大气降水及地表径流,其排泄方式主要以蒸发消耗为主。潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化。埋深一般为地表下 0.31.5 m,根据地勘报告知场地内静止地下水(潜水)埋深 1.151.25 m,基坑围护设计时潜水位按 0.5 m 考虑。
12、承压水:场地内、层承压水相连,承压水水位呈周期性变化,一般埋深为 3.012.0 m。按照最不利因素,承压水头按埋深 3 m 计算,经计算,开挖至大面积基坑不存在突涌的可能。基坑土层物理力学参数见表 1。表 1 基坑土层物理力学参数表层号土层名称重度/(kNm3)k/()ck/kPa渗透系数建议值/(cms1)粉质黏土18.318.5212.20E-07夹砂质粉土18.629.089.83E-05淤泥质粉质黏土17.517.0121.63E-06淤泥质黏土16.810.5139.24E-08粉质黏土18.119.0191.22E-06粉质黏土19.517.0471.53E-071-1黏质粉土夹
13、粉质黏土19.329.582.23E-051-2粉砂19.031.532.00E-04注:土的c、值均采用勘察报告提供的固结快剪峰值指标。2 基坑设计方案 2.1 基坑特点及难点基坑特点:(1)基坑面积较大,挖深较深,形状呈较不规则的矩形;(2)基坑底位于流塑状、软弱、高压缩性的层淤泥质黏土层内,该土层厚度约达 7.5 m,深厚的软弱土对围护结构受力影响较大;其次,场地内土层含夹砂质粉土层,该层渗透性较高,围护桩施工时容易塌孔或扩槽;(3)基坑西侧和南侧距离红线较近,紧邻红线的市政道路下存在大量管线,同时分布有超高压电力管线,距离基坑最近处仅 2.55 m,是本工程的重点保护对象。基坑难点:超
14、高压电力管线距离基坑较近,导致支护结构施工空间有限,同时超高压电力管线对基坑变形控制要求较为严格,在保证满足超高压电力管线允许变形的基础上,如何实现经济、安全、施工可操作性强是本工程基坑设计与施工的难点。2.2 基坑设计方案比选根据基坑规模、开挖深度、工程地质条件和周边环境对基坑变形控制的要求,结合上海市区已有深基66岩土工程技术2024 年第 1 期坑工程实践经验,本工程基坑围护选型如下:(1)一般区域:采用灌注桩作为挡土结构,三轴搅拌桩作为止水帷幕。为有效控制基坑变形,沿竖向设置两道钢筋混凝土支撑,钻孔灌注桩典型支护剖面见图 2。杂填土红线1300560043007300150001120
15、01500200 厚 C20 压顶内配C8150 双向C30 混凝土支撑C35 混凝土支撑QL1:C30 圈梁QL2:C35 圈梁压密注浆L=12.0 m1100C30、L=24.5 m三轴桩:8501200灌注桩:9001100850粉质黏土夹砂质黏土淤泥质粉质黏土淤泥质黏土1-1 黏土L=18.5 m、a=20%1-2 粉质黏土粉质黏土0.45 m1.75 m7.35 m18.95 m0.00=+4.45 m6.70 m10.80 m11.65 m 图 2 钻孔灌注桩支护典型剖面图(单位:mm)(2)临近超高压电力管线区域:超高压电力管线距离基坑非常近,同时对变形有一定的要求,常规的灌注桩
16、+三轴搅拌桩止水的围护形式没有足够的施工空间。经多方案比选,该区域确定采用 800 mm 厚地连墙(挡土结构兼做止水帷幕)+两道钢筋混凝土支撑,机械车库区增设一道钢支撑。地连墙典型支护剖面见图 3。临近超高压区域的地连墙仅作为围护结构用,而非两墙合一,主要原因是杨源路一侧的地下室外墙退让红线仅约 33.5 m,若采用地下连续墙两墙合一,则地下连续墙外边线与红线距离不满足最小退界距离。因此,经各方协商,地下连续墙仅作为基坑施工阶段的围护支挡结构,不作为主体结构的外墙使用。其次,为减小地下连续墙施工对超高压管线的影响,尽量远离超高压管线,确定地下连续墙与主体结构地下室外墙叠合在一起,不留设外墙施工
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