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摘要:通过对某工程进行了解,对其深基坑支护技术进行了分析,通过对其基坑的特点、基坑方案的选择、基坑方案的优化、支护结构的设计与施工等方面进行了详细分析,发现采用混凝土灌注桩和钢筋混凝土内支撑体系,安全经济的控制了基坑变形,地下水控制采用联合处理方式,起到了边坡稳定的效果。
关键词:深基坑支护技术;基坑方案;支护设计;施工技术
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
1.工程概况
该超高层办公酒店综合楼项目由T1、T2两塔楼及裙房组成,T1塔楼60层,建筑高度250m(檐口高度),建筑面积86606m2;T2塔楼58层,建筑高度250m(檐口高度),建筑面积96250m2;南北裙房7~9层,北侧建筑高度55m,南侧建筑高度35.1m,建筑面积100711.5m2;地下室共计3层,建筑面积109364m2。
地下室共三层,附带两个夹层,用途为商场、停车场、机电设备等。地下室B1层层高6.25m,板厚200mm。地下室B2层、B3层层高4.6m、4.8m,板厚150mm,地下三层顶板人防区厚200。底板中塔楼T1、T2区域处厚度分别为4.2和3.8m,本工程+0.00相当于黄海高程+7.600,现场地标高+6.800至+7.200,本工程大底板基础埋深16.05m,塔楼区基础底板埋深19.25m,塔楼区电梯井落深坑坑底标高,T1为-25.15m,T2为-24.65m。
1 基坑特点
(1)基坑场地面积虽大,但施工场地围墙外边线基本已到建筑红线,且围墙到建筑结构外墙的距离仅为6-15m,考虑到在结构施工中,模板安装、防水施工等施工工序具有施工条件,围护结构需离结构外墙至少1.2m的操作空间,所以在围护结构施工时基本已挨着围墙,并且在围墙以内,下面有废弃煤气管道、污水井、自来水管等管线。
(2)基坑平面基本呈方形,东西长约180米,南北宽约200米,基坑开挖深度大,普遍开挖深度17.15m。
(3)场地表层的杂填土含较多块石、砖块及砼块等建筑垃圾,块径分布不等,最大超过30cm(现场挖出块石直径最大达0.5米以上)。
杂填土下依次为13m~19m左右的粉土和粉砂层;1.5m~5.2m左右的流塑状淤泥质土,局部夹粉砂层;可塑状粉质粘土层;软土成因的灰色粘土层;含粘粉细砂层和圆砾层;基岩为钙质石英粉砂岩。
(4)由于场地土质主要以砂性土为主,所以在钻孔过程中,容易出现塌孔现象。在基坑开挖阶段,场地地下水位较高,开挖前一周需将坑内地下水为降至开挖深度以下50-100cm。
2基坑支护方案选择
(1)为控制排桩结构变形,可采用三轴水泥搅拌桩+排桩+锚杆方案。桩锚支护工艺成熟,经济可靠,能有效控制结构变形,但围护结构距用地红线仅4-14m,锚杆将穿出红线外,根据该市的规定,不允许锚杆穿过用地红线,并且由于开挖深度深,为了减小坑内外的水压差的影响,必须将坑外水位降低至相对标高-8.00—-11.00m。
(2)地下连续墙既可作为上部建筑物地下室外墙,亦可兼作基坑开挖时挡土、截水、防渗等临时性防护结构,但造价昂贵,为了节约造价,没有采取该基坑支护方案。
(3)三轴水泥搅拌桩+排桩+内支撑支护结构是控制边坡侧向边位最有效的手段之一,与地连墙相比不仅能同样达到支护效果,而且从投资控制方面也节约了成本。结合本基坑特点,使用该支护结构是最为理想的选择。
(4)综合考虑业主对安全、工期、造价的要求,采用三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕,钻孔灌注桩与钢筋混凝土内支撑相结合形式,达到控制基坑变形,安全顺利完成地下室工程的目的。
3基坑支护方案优化
3.1 四道支撑方案
(1)与三道支撑相比,本方案多一层支撑,分层挖土将多一层土方开挖工序,三道支撑可分四层土方开挖,四道支撑则需要分五层土方开挖,且多一道支撑梁的施工,施工周期较三道支撑至少长一个半月时间。
(2)四道支撑,桩身弯矩减小,因此可以降低支护桩的设计要求。
(3)设置四道支撑,势必会存在因支撑原因,影响结构板的施工,地下室楼层板与支撑的之间的高度不足,给结构施工时带来不便,并且有受支撑与支撑之间的高度距离的限制,所以从综合来看,对施工周期又会有所增加。
3.2 三道支撑方案
(1)采用三道支撑,支护桩的设计要求较适中,直径为1000mm,1100mm,配筋采用25,28。
(2)从施工工序方面考虑,采用三道支撑,可以根据侧向土压力的大小,设置上下支撑间的间距,土压力小的区域。
(3)相对四道支撑,减少一道支撑的施工,在造价方面可以降低成本,从施工周期方面又能缩短。综合以上分析,采用三道支撑以工期最短、经济较优、对其它工作影响最少,为最优方案,因此采用三道支撑方案。详见支撑系统平面示意图。
图1 支撑系统平面示意图
4支护结构设计
4.1支护桩设计
围护桩有效桩顶标高为-1.800m,围护桩顶部主筋进入压顶梁的长度应满足受拉钢筋的最小锚固长度。主筋均匀布置,桩底端8m范围主筋减半。螺旋箍筋10@200,加强筋14@2000,混凝土强度等级C30。
4.2水平支撑设计
本工程钢筋混凝土第一道支撑主支撑梁有两种截面尺寸:800×850,800×800,配上下主筋7/722,622腰筋,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋Φ8@200。部分区域设置栈桥板,板厚300,其中出入口处及材料堆场,内配双层双向配筋20@150,其他行车部位,内配双层双向配筋20@200,位于栈桥范围内的主支撑梁截面高度增加至1000。
第二、三道支撑主支撑梁分别有两种种截面尺寸:800×1000,800×950,配筋主筋上下8/822,822腰筋,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@200。800×1200,800×1100,配筋8/822,822腰筋,箍筋10@200(4)。
4.3 立柱结构设计
本工程支撑立柱桩基础采用钻孔灌注桩,桩径Φ800mm,坑底桩长须保证桩底应进入圆砾层不小于1500mm,桩身混凝土等级强度为C25,配筋:主筋1418,Φ8@200螺旋箍,加强筋14@2000。竖向立柱桩水平偏差不得大于50mm,充盈系数应≥1.10,孔底沉渣厚度应≤50。钢立柱采用480×480格构钢立柱,主受力构件为4L160×16等边角钢,缀板采用-420×200×14(mm),立柱插入钻孔桩基坑底面以下2.8m,格构立柱穿越底板处需设置止水片。
4.4 压顶梁和围檩梁
围檩梁分两种截面尺寸:900×1100,配筋左右各1128,上下各212,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@400;900×1200,配筋左右各1228,上下各212,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@400。
5 降水设计
基坑开挖深度深(-16.75m),最深达到-25.55m,基坑在3-7层砂质粉土,测得地下承压水水位埋深在8.9~9.8m,相當于85 国家高程-2.34~-2.51m。根据设计要求:基坑外围48只,坑内85只,井深井底均在-21.80米(详见降水平面图),也可根据实际情况进行,坑内井在土挖-1.8m时再进行施工。疏干井结构:冲孔的口径为800mm,管井的外径为Φ315mm,井深均是21.20m(注:井深标高-0.6米处算起)。
3、自流井的施工技术参数:
6、施工技术
6.1基坑施工顺序
测量放线→水泥土搅拌桩、支护桩、立柱桩、降水井→首层土方开挖至-2.6m,做好压顶梁和支撑梁,降水井施工→基坑开始降水→第二层土方开挖标高从-2.60m至第二道支撑底标高-9.20m→第三层土方开挖标高从-9.20m至第三道支撑底标高-13.70m→第四阶段开挖至基坑底(大面积挖至—16.850M标高处,包括塔楼区)→开挖两个塔楼区域的土方至塔楼底板标高(T1塔楼-21.05,T2塔楼-19.85)→塔楼区电梯井落深坑区域开挖至深坑基坑底(T1塔楼-25.25,T2塔楼-24.85、-25.85) →地下室B3、B2、B1层楼板施工并做好外墙防水和回填及换撑→逐步拆除支撐→基坑降水结束,并做好预留井封堵。
6.2土方开挖施工要求
(1)为确保支护体系施工质量,加快施工进度,要求土方开挖与钢筋混凝土支撑梁施工相互结合。
(2)土方开挖总体分四层。第一层土方开挖从自然地面至第一道支撑底标高-2.60米,然后施工第一道支撑和压顶梁,土方开挖分为A-E五个区块。第二层土方开挖标高从-2.60m至第二道支撑底标高-9.20m,第三层土方开挖标高从-9.20m至第三道支撑底标高-13.70m,第四阶段开挖至基坑底(大面积挖至—16.850M标高处,包括塔楼区),土方分块按主体结构设计后浇带划分。
(3)土方挖至基坑底,处理工程桩桩头,并砌筑承台,基坑开挖至距坑底20cm时改为人工清理基底,严禁超挖。开挖过程中严禁碰撞支护体系和降水井。
(4)开挖至坑底后应快展开基础施工,以减少基坑暴露时间。
(5)开挖过程中应做好坑内外降水,坑外降水水位应达到设计要求,每天的水位变化量稳定在报警值范围内。坑内的降水要求应达到坑内地下水水位在基坑坑底以下1m。
7结束语
实践证明,该工程深基坑支护采用混凝土灌注桩和钢筋混凝土内支撑体系,安全经济的控制了基坑变形,地下水控制采用联合处理方式,即侧壁采用水泥土搅拌桩止水帷幕和坑内外深井井点降水的联合处理方式,降低了地下水水位,降低了坑内外的水位差,减少了因水位差对基坑侧壁的土压力,达到边坡稳定的效果。
参考文献
[1] 王发超,王芳华.临沂某工程深基坑工程支护施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(8).
[2] 邱辅本 ,郝玉火.浅谈深基坑土钉墙支护工程施工管理中的几个问题[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(4).
关键词:深基坑支护技术;基坑方案;支护设计;施工技术
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
1.工程概况
该超高层办公酒店综合楼项目由T1、T2两塔楼及裙房组成,T1塔楼60层,建筑高度250m(檐口高度),建筑面积86606m2;T2塔楼58层,建筑高度250m(檐口高度),建筑面积96250m2;南北裙房7~9层,北侧建筑高度55m,南侧建筑高度35.1m,建筑面积100711.5m2;地下室共计3层,建筑面积109364m2。
地下室共三层,附带两个夹层,用途为商场、停车场、机电设备等。地下室B1层层高6.25m,板厚200mm。地下室B2层、B3层层高4.6m、4.8m,板厚150mm,地下三层顶板人防区厚200。底板中塔楼T1、T2区域处厚度分别为4.2和3.8m,本工程+0.00相当于黄海高程+7.600,现场地标高+6.800至+7.200,本工程大底板基础埋深16.05m,塔楼区基础底板埋深19.25m,塔楼区电梯井落深坑坑底标高,T1为-25.15m,T2为-24.65m。
1 基坑特点
(1)基坑场地面积虽大,但施工场地围墙外边线基本已到建筑红线,且围墙到建筑结构外墙的距离仅为6-15m,考虑到在结构施工中,模板安装、防水施工等施工工序具有施工条件,围护结构需离结构外墙至少1.2m的操作空间,所以在围护结构施工时基本已挨着围墙,并且在围墙以内,下面有废弃煤气管道、污水井、自来水管等管线。
(2)基坑平面基本呈方形,东西长约180米,南北宽约200米,基坑开挖深度大,普遍开挖深度17.15m。
(3)场地表层的杂填土含较多块石、砖块及砼块等建筑垃圾,块径分布不等,最大超过30cm(现场挖出块石直径最大达0.5米以上)。
杂填土下依次为13m~19m左右的粉土和粉砂层;1.5m~5.2m左右的流塑状淤泥质土,局部夹粉砂层;可塑状粉质粘土层;软土成因的灰色粘土层;含粘粉细砂层和圆砾层;基岩为钙质石英粉砂岩。
(4)由于场地土质主要以砂性土为主,所以在钻孔过程中,容易出现塌孔现象。在基坑开挖阶段,场地地下水位较高,开挖前一周需将坑内地下水为降至开挖深度以下50-100cm。
2基坑支护方案选择
(1)为控制排桩结构变形,可采用三轴水泥搅拌桩+排桩+锚杆方案。桩锚支护工艺成熟,经济可靠,能有效控制结构变形,但围护结构距用地红线仅4-14m,锚杆将穿出红线外,根据该市的规定,不允许锚杆穿过用地红线,并且由于开挖深度深,为了减小坑内外的水压差的影响,必须将坑外水位降低至相对标高-8.00—-11.00m。
(2)地下连续墙既可作为上部建筑物地下室外墙,亦可兼作基坑开挖时挡土、截水、防渗等临时性防护结构,但造价昂贵,为了节约造价,没有采取该基坑支护方案。
(3)三轴水泥搅拌桩+排桩+内支撑支护结构是控制边坡侧向边位最有效的手段之一,与地连墙相比不仅能同样达到支护效果,而且从投资控制方面也节约了成本。结合本基坑特点,使用该支护结构是最为理想的选择。
(4)综合考虑业主对安全、工期、造价的要求,采用三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕,钻孔灌注桩与钢筋混凝土内支撑相结合形式,达到控制基坑变形,安全顺利完成地下室工程的目的。
3基坑支护方案优化
3.1 四道支撑方案
(1)与三道支撑相比,本方案多一层支撑,分层挖土将多一层土方开挖工序,三道支撑可分四层土方开挖,四道支撑则需要分五层土方开挖,且多一道支撑梁的施工,施工周期较三道支撑至少长一个半月时间。
(2)四道支撑,桩身弯矩减小,因此可以降低支护桩的设计要求。
(3)设置四道支撑,势必会存在因支撑原因,影响结构板的施工,地下室楼层板与支撑的之间的高度不足,给结构施工时带来不便,并且有受支撑与支撑之间的高度距离的限制,所以从综合来看,对施工周期又会有所增加。
3.2 三道支撑方案
(1)采用三道支撑,支护桩的设计要求较适中,直径为1000mm,1100mm,配筋采用25,28。
(2)从施工工序方面考虑,采用三道支撑,可以根据侧向土压力的大小,设置上下支撑间的间距,土压力小的区域。
(3)相对四道支撑,减少一道支撑的施工,在造价方面可以降低成本,从施工周期方面又能缩短。综合以上分析,采用三道支撑以工期最短、经济较优、对其它工作影响最少,为最优方案,因此采用三道支撑方案。详见支撑系统平面示意图。
图1 支撑系统平面示意图
4支护结构设计
4.1支护桩设计
围护桩有效桩顶标高为-1.800m,围护桩顶部主筋进入压顶梁的长度应满足受拉钢筋的最小锚固长度。主筋均匀布置,桩底端8m范围主筋减半。螺旋箍筋10@200,加强筋14@2000,混凝土强度等级C30。
4.2水平支撑设计
本工程钢筋混凝土第一道支撑主支撑梁有两种截面尺寸:800×850,800×800,配上下主筋7/722,622腰筋,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋Φ8@200。部分区域设置栈桥板,板厚300,其中出入口处及材料堆场,内配双层双向配筋20@150,其他行车部位,内配双层双向配筋20@200,位于栈桥范围内的主支撑梁截面高度增加至1000。
第二、三道支撑主支撑梁分别有两种种截面尺寸:800×1000,800×950,配筋主筋上下8/822,822腰筋,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@200。800×1200,800×1100,配筋8/822,822腰筋,箍筋10@200(4)。
4.3 立柱结构设计
本工程支撑立柱桩基础采用钻孔灌注桩,桩径Φ800mm,坑底桩长须保证桩底应进入圆砾层不小于1500mm,桩身混凝土等级强度为C25,配筋:主筋1418,Φ8@200螺旋箍,加强筋14@2000。竖向立柱桩水平偏差不得大于50mm,充盈系数应≥1.10,孔底沉渣厚度应≤50。钢立柱采用480×480格构钢立柱,主受力构件为4L160×16等边角钢,缀板采用-420×200×14(mm),立柱插入钻孔桩基坑底面以下2.8m,格构立柱穿越底板处需设置止水片。
4.4 压顶梁和围檩梁
围檩梁分两种截面尺寸:900×1100,配筋左右各1128,上下各212,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@400;900×1200,配筋左右各1228,上下各212,箍筋10@200(4),节点处局部箍筋双倍加密,S筋10@400。
5 降水设计
基坑开挖深度深(-16.75m),最深达到-25.55m,基坑在3-7层砂质粉土,测得地下承压水水位埋深在8.9~9.8m,相當于85 国家高程-2.34~-2.51m。根据设计要求:基坑外围48只,坑内85只,井深井底均在-21.80米(详见降水平面图),也可根据实际情况进行,坑内井在土挖-1.8m时再进行施工。疏干井结构:冲孔的口径为800mm,管井的外径为Φ315mm,井深均是21.20m(注:井深标高-0.6米处算起)。
3、自流井的施工技术参数:
6、施工技术
6.1基坑施工顺序
测量放线→水泥土搅拌桩、支护桩、立柱桩、降水井→首层土方开挖至-2.6m,做好压顶梁和支撑梁,降水井施工→基坑开始降水→第二层土方开挖标高从-2.60m至第二道支撑底标高-9.20m→第三层土方开挖标高从-9.20m至第三道支撑底标高-13.70m→第四阶段开挖至基坑底(大面积挖至—16.850M标高处,包括塔楼区)→开挖两个塔楼区域的土方至塔楼底板标高(T1塔楼-21.05,T2塔楼-19.85)→塔楼区电梯井落深坑区域开挖至深坑基坑底(T1塔楼-25.25,T2塔楼-24.85、-25.85) →地下室B3、B2、B1层楼板施工并做好外墙防水和回填及换撑→逐步拆除支撐→基坑降水结束,并做好预留井封堵。
6.2土方开挖施工要求
(1)为确保支护体系施工质量,加快施工进度,要求土方开挖与钢筋混凝土支撑梁施工相互结合。
(2)土方开挖总体分四层。第一层土方开挖从自然地面至第一道支撑底标高-2.60米,然后施工第一道支撑和压顶梁,土方开挖分为A-E五个区块。第二层土方开挖标高从-2.60m至第二道支撑底标高-9.20m,第三层土方开挖标高从-9.20m至第三道支撑底标高-13.70m,第四阶段开挖至基坑底(大面积挖至—16.850M标高处,包括塔楼区),土方分块按主体结构设计后浇带划分。
(3)土方挖至基坑底,处理工程桩桩头,并砌筑承台,基坑开挖至距坑底20cm时改为人工清理基底,严禁超挖。开挖过程中严禁碰撞支护体系和降水井。
(4)开挖至坑底后应快展开基础施工,以减少基坑暴露时间。
(5)开挖过程中应做好坑内外降水,坑外降水水位应达到设计要求,每天的水位变化量稳定在报警值范围内。坑内的降水要求应达到坑内地下水水位在基坑坑底以下1m。
7结束语
实践证明,该工程深基坑支护采用混凝土灌注桩和钢筋混凝土内支撑体系,安全经济的控制了基坑变形,地下水控制采用联合处理方式,即侧壁采用水泥土搅拌桩止水帷幕和坑内外深井井点降水的联合处理方式,降低了地下水水位,降低了坑内外的水位差,减少了因水位差对基坑侧壁的土压力,达到边坡稳定的效果。
参考文献
[1] 王发超,王芳华.临沂某工程深基坑工程支护施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(8).
[2] 邱辅本 ,郝玉火.浅谈深基坑土钉墙支护工程施工管理中的几个问题[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(4).