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摘要：本文介绍了碧湖广场工程深基坑围护结构设计及施工技术，该工程深基坑面积大，深度深。 工程二层地下室,地下室建筑面积5096m2 ,土方开挖深度7.00~8.40m,该工程东邻建筑物13米，西邻小区出入通道，北邻小学操场,采用素混凝土嵌桩和钻孔混凝土灌注桩的支护桩形式。本文指出围护结构的设计不仅关系到基坑自身及周边环境的安全，而且直接影响着工程的土方开挖以及地下室结构的施工方案。
关键词: 基坑工程;围护结构;设计;施工
Abstract: this paper introduces the HuGuangChang green of deep foundation pit enclosure structure design and construction technology, the project of deep foundation pit the area is large, deep depth. Engineering second basement, basement construction area of 5096 m2, turkmen excavation depth 7.00 ~ 8.40 m, this project east neighbour buildings 13 m, neighboring district access, northern neighbour, a primary school playground, the grain concrete pile embedded concrete piles and the drilling of retaining pile forms. This paper points out that the palisade structure design is not only related to the foundation pit itself and surrounding environment safety, and directly affect the engineering of the turkmen excavation and the basement structure construction scheme.
Keywords: foundation pit engineering; Palisade structure; Design; construction
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
肇庆碧湖广场工程，总建筑面积105482㎡（其中：地上89834㎡；地下15648㎡）、2142㎡（地下部分）、 建筑基底面积5096㎡、建筑层数和建筑高度：±0.000以下2层±0.000以上40层、总高140m，建筑类型：办公建筑，建筑工程等级：一级，
防火设计建筑耐火等级：不低于一级，人防工程防护等级；6级，屋面防水等级：二级，地下室防水等级：二级，建筑物抗震设防烈度：六度，设计使用年限：50年，结构类型：基础采用大口径灌注桩基加承台片筏式底板,上部结构采用框架现浇有梁楼面结构。上部结构采用框架现浇有梁楼面结构。
各层建筑面积：负一、二层各7824m2、首层4583m2、二层3961㎡、三层4997㎡、四层4933㎡，A、B栋标准层5-14、16-27层偶数(奇数) 每层962M2，C、D栋标准层5-14、16-27层偶数(奇数) 每层962M2，A、B栋29-37层每层962M2，C、D栋29-37层每层962M2，A、B栋15、28层平面图(带避难间) 每层979M2 ,其中每层住宅:1502M2，每层避难间456M2，C、D栋15、28层平面图(带避难间) 每层979M2，其中每层住宅1502M2，每层避难间456M2，A、B栋38层(复式一层) 每层962M2，C、D栋38层(复式一层) 每层962M2，A、B栋39层(复式二层) 每层981M2，C、D栋39层(复式二层) 每层981M2 ，A、B栋40层(复式一层)每层981M2，C、D栋40层(复式一层)每层981M2，A、B栋电梯机房层每层189M2，C、D栋电梯机房层每层189M2。
本工程建筑物总高度140m。
层高：二层地下层总高8.3m，—1层层高4.3m、—2层层高4.0m；四层总高17.6m， 1—2层每层高4.2m、3层层高4.6m、4层层高4.6m；五层—屋面共有三十八层总高115.3m，五层—四十层每层高3.0m、天面构架层层高3.0m、电梯机房层以上层高6.0m。
裙楼部分有飘出结构，情况如下：首—二层东向和西向各比轴线凸出1.8m；三—裙楼屋面比轴线飘出如下：东向飘出3.3m、西向飘出3.6m、北向飘出2.0m、南向飘出有1.09m、2.59m、4.09m。
二、设计思路和对策
(1)为确保周边建筑物的安全,首先要确保围护体系的刚度,严格控制其垂直变形,故本围护支撑系统为二道钢筋混凝土支撑。第一道支撑采用角撑,面标高为- 0. 3m,支撑梁断面为500 ×600,与压梁联成整体,在B轴/13轴相交的西南角处,考虑挖第一皮土时方便,将钢筋混凝土角撑改为Φ426(壁厚12mm)钢管支撑。第二道支撑为- 4. 30m,主撑断面为600 ×600,付撑断面为400 ×600,凡在主撑交叉处用500 ×500的角铁桁架支撑,围檩采用800 ×600断面,支撑混凝土强度为C30。采用该支撑体系后,由于上道采用八字支撑,加大了土方开挖面,方便了第一皮土方的开挖,加快了施工速度,二道采用网状支撑,增加了单面的稳固性,减少了支护桩的垂直变形,使其达到安全、稳固、方便。
(2)由于工程周边建筑物基础处于杂填土和水位线内,为了防止桩间漏水而造成由于水位下降,引起地基下沉造成不均匀沉降,故在止水桩的设计上作了专门的研究。止水桩采用二种桩型: 21轴, S轴处的支护桩,由于离临时用房太近无法用水泥搅拌桩阻水帷幕,故采用在Φ800围护桩之间嵌打Φ500素混凝土桩(桩长12m,混凝土强度C15) ,桩与桩之间形成相割100mm,并在相割处打高压旋喷桩, 13轴、B轴处的围护桩外侧打二排Φ550水泥搅拌桩,纵横搭接100mm,桩长12. 30m,形成阻水帷幕。
(3)由于地形复杂,场内原有河坎、木桩、人防通道和杂填土,故采用钻孔混凝土灌注桩,为防止桩根部“踢脚”,设计时将鉆孔混凝土灌注桩进入4 - 1土层中,桩长分别为11.4 - 16.8m。
(4)由于土层较为复杂,Φ、C值相差太大,故采取分层计算,尽量使计算值接近实际,为了计算方便,Φ、C、γ和H值尽量修准为整数。由于地下水位较浅,故采用水、土合算。计算方法采用等值梁法公式。
四、施工过程中的控制
1、围护结构的施工
工程桩施工完成后,钻孔桩机即转入围护桩施工。施工前,对打桩队作了详细的技术交底并根据本工程桩型特殊性,提出了具体的实施方法和措施。13轴、B轴要求先打沉管灌注桩,再打水泥土搅拌桩; S轴、21轴要先打Φ500素混凝土桩,待其强度达到70%后再在其中间嵌打Φ800钢筋混凝土桩,最后在素混凝土桩与钢筋混凝土桩相交处外侧打Φ300高压旋喷桩。为了保证桩身的质量,采用间隔跳打工艺,水泥土搅拌桩要求上、下反复搅拌两次,并进行复喷。
2、基坑土方的开挖
2008年8月20日开始13 - 21轴的基坑土方开挖,本工程选用三台8m3 反铲挖土机挖土,配备5 - 15 t自卸式载重汽车35辆,日出土方量平均为1000 - 1200m3。挖土分二个阶段:第一阶段13 - 21轴土方挖到- 4. 30m处,后进行- 4. 60m处钢筋混凝土内支撑的施工,并将1 - 12轴土方开挖成斜道,挖土沿21轴由南向北推进,且由东向西开挖,第一皮土一次挖深。第二阶段13 - 21轴挖土机采用过桥方法由南往北开挖土方至基底,承台土方采用人工开挖。第二皮土方开挖前,先用道渣做好施工道路,道路面高出支撑面500,在A - H轴/9 - 13轴范围内做成斜道,坡度不大于1: 3,以便挖第二皮土方时,运土车从斜坡开上。挖基坑土时,在基坑边留设三角土,待基坑土应力稳定后再跳挖三角土,同时将地梁和承台土方挖除。由于局部承台底在粉土中,因此在施工过程中我们采取了在局部基坑边插井点的办法进行降水,效果较好,同时费用也较节省。2008年12月15日完成了土方的开挖, 1月16日完成了地下室地板混凝土的浇捣, 1月23日完成了- 4.60m支撑的拆除, 2月28日完成了- 0. 30m角撑的拆除,至此围护桩工程基本结束。
3、施工中出现的问题及采取措施
(1)当第二皮土方开挖后,靠B轴的支护桩渗漏水较为严重,部位在- 6. 00m到- 9. 00m之间的粉土层中,由于渗漏水较多,导致土体下沉,靠近东侧的砖混结构平房沉降量较大,房屋出现多次裂缝,累计沉降量最大处达5. 8cm。根据出现的问题,我们及时采取了措施:一是在采用快硬水泥堵塞的同时还浇捣混凝土墙板进行止水。另外加快承台的施工速度,并派专人24小时轮流值班堵漏;二是沿平房墙基边进行压密注浆,注浆孔距500,深度为9m;三是加强对房屋沉降量,裂缝宽度的观测,增加观测次数,施工技术人员24小时轮流值班,并对裂缝处采取作石膏塌饼办法进行观察。通过注浆,效果较为理想,漏水封堵后,房屋的沉降基本稳定,裂缝也没扩大。
分析出现漏水的原因主要有以下几点:一是水泥搅拌桩之间没有搭接好,形成空隙;二是喷浆不均匀,造成局部不密实;三是施工时6m以下障碍物较多,在打桩过程中造成搅拌桩偏位,因此有部分水泥土搅拌桩没有完整形成一个阻水帷幕。
(2)在工程地下室开挖过程中,恰逢旁边的大唐盛世工程开工,该工程采用预制混凝土桩,断面400 ×400,长度分别为15 - 16m,桩顶进入自然土层7. 5m,工程地下室开挖深度8. 0m左右,该项目离东侧支护桩约18m,北侧为13. 0m,在预制桩施工时由于大面积重吨位压载38400KN /m2 , 面积达1000m2 ,在首皮土开挖时,北侧支护桩位移达50mm之多,并发现局部浇成的- 0. 3m处锁梁裂缝,缝宽1 - 3mm,经采取支撑加固后得到了稳定。
原计划在本工程地下室完工后再压桩,由于工期紧,为减少压桩过程中的支护桩的失稳,采取了如下措施:
a、为了减少挤土,压桩采用预取土成孔法进行,即取土12 - 13m,然后进行压桩。
b、为了减少表层挤土应力释放和消散,在边缘开挖110m长,宽1. 5m、深1. 2m的应力隔离沟。
c、为了减少孔隙压力,设置Φ400深12m的深井及时抽水,减少水压力应力。
d、采用先外围后中央逐步跳打的压桩程序,减少土应力向基坑挤压。采取该措施后,支护桩应力有所减弱,但仍发现有3 -4mm的增大变形。
(3)由于减少投资,考虑到围扩结构是临时性的结构,在设计时钢筋强度设计值由310KN /mm2 增大到340KN /mm2。在土方开挖到- 9. 6m时根据钢筋应力计和混凝土应力计测到的应力值已到极限,部分桩脚已位移1 - 2mm,故在施工中采取分基坑开挖,开挖后立即进行混凝土垫层施工,部分有条件浇捣混凝土的先行浇灌,并规定每天变形大于2mm时,就暂停挖土,待变形稳定后再行施工,由于充分利用时空效應,控制了变形的发展。
五、结束语
1、城市建筑中由于表层杂填土厚度较大,含量复杂,含水量较大,采用合理的止水桩是对基坑阻水、防止周边建筑物不均匀沉降和道路塌陷的主要措施,本工程首次采用大口径钢筋混凝土桩嵌水泥土搅拌桩止水效果良好,几乎无发生漏水现象,在以后工程中值得借鉴。
2、采用合理支撑,对节约投资费用、方便施工、确保安全均有较好的保证条件,本方案采用八字加井型的支撑体系,能满足在10 - 14m地下室开挖条件,加快了施工进度。
4、在土体变形较大时,可利用时空效应的原理,减少土方开挖面,采取边开挖、边加固可以减少土方的位移,达到安全、可靠。
参考文献:
[ 1 ]龚晓南,高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 1998.
[ 2 ]王吉望. 今日深基坑工程[ J ]. 施工技术, 1999 (1)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 基坑工程;围护结构;设计;施工
Abstract: this paper introduces the HuGuangChang green of deep foundation pit enclosure structure design and construction technology, the project of deep foundation pit the area is large, deep depth. Engineering second basement, basement construction area of 5096 m2, turkmen excavation depth 7.00 ~ 8.40 m, this project east neighbour buildings 13 m, neighboring district access, northern neighbour, a primary school playground, the grain concrete pile embedded concrete piles and the drilling of retaining pile forms. This paper points out that the palisade structure design is not only related to the foundation pit itself and surrounding environment safety, and directly affect the engineering of the turkmen excavation and the basement structure construction scheme.
Keywords: foundation pit engineering; Palisade structure; Design; construction
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
肇庆碧湖广场工程，总建筑面积105482㎡（其中：地上89834㎡；地下15648㎡）、2142㎡（地下部分）、 建筑基底面积5096㎡、建筑层数和建筑高度：±0.000以下2层±0.000以上40层、总高140m，建筑类型：办公建筑，建筑工程等级：一级，
防火设计建筑耐火等级：不低于一级，人防工程防护等级；6级，屋面防水等级：二级，地下室防水等级：二级，建筑物抗震设防烈度：六度，设计使用年限：50年，结构类型：基础采用大口径灌注桩基加承台片筏式底板,上部结构采用框架现浇有梁楼面结构。上部结构采用框架现浇有梁楼面结构。
各层建筑面积：负一、二层各7824m2、首层4583m2、二层3961㎡、三层4997㎡、四层4933㎡，A、B栋标准层5-14、16-27层偶数(奇数) 每层962M2，C、D栋标准层5-14、16-27层偶数(奇数) 每层962M2，A、B栋29-37层每层962M2，C、D栋29-37层每层962M2，A、B栋15、28层平面图(带避难间) 每层979M2 ,其中每层住宅:1502M2，每层避难间456M2，C、D栋15、28层平面图(带避难间) 每层979M2，其中每层住宅1502M2，每层避难间456M2，A、B栋38层(复式一层) 每层962M2，C、D栋38层(复式一层) 每层962M2，A、B栋39层(复式二层) 每层981M2，C、D栋39层(复式二层) 每层981M2 ，A、B栋40层(复式一层)每层981M2，C、D栋40层(复式一层)每层981M2，A、B栋电梯机房层每层189M2，C、D栋电梯机房层每层189M2。
本工程建筑物总高度140m。
层高：二层地下层总高8.3m，—1层层高4.3m、—2层层高4.0m；四层总高17.6m， 1—2层每层高4.2m、3层层高4.6m、4层层高4.6m；五层—屋面共有三十八层总高115.3m，五层—四十层每层高3.0m、天面构架层层高3.0m、电梯机房层以上层高6.0m。
裙楼部分有飘出结构，情况如下：首—二层东向和西向各比轴线凸出1.8m；三—裙楼屋面比轴线飘出如下：东向飘出3.3m、西向飘出3.6m、北向飘出2.0m、南向飘出有1.09m、2.59m、4.09m。
二、设计思路和对策
(1)为确保周边建筑物的安全,首先要确保围护体系的刚度,严格控制其垂直变形,故本围护支撑系统为二道钢筋混凝土支撑。第一道支撑采用角撑,面标高为- 0. 3m,支撑梁断面为500 ×600,与压梁联成整体,在B轴/13轴相交的西南角处,考虑挖第一皮土时方便,将钢筋混凝土角撑改为Φ426(壁厚12mm)钢管支撑。第二道支撑为- 4. 30m,主撑断面为600 ×600,付撑断面为400 ×600,凡在主撑交叉处用500 ×500的角铁桁架支撑,围檩采用800 ×600断面,支撑混凝土强度为C30。采用该支撑体系后,由于上道采用八字支撑,加大了土方开挖面,方便了第一皮土方的开挖,加快了施工速度,二道采用网状支撑,增加了单面的稳固性,减少了支护桩的垂直变形,使其达到安全、稳固、方便。
(2)由于工程周边建筑物基础处于杂填土和水位线内,为了防止桩间漏水而造成由于水位下降,引起地基下沉造成不均匀沉降,故在止水桩的设计上作了专门的研究。止水桩采用二种桩型: 21轴, S轴处的支护桩,由于离临时用房太近无法用水泥搅拌桩阻水帷幕,故采用在Φ800围护桩之间嵌打Φ500素混凝土桩(桩长12m,混凝土强度C15) ,桩与桩之间形成相割100mm,并在相割处打高压旋喷桩, 13轴、B轴处的围护桩外侧打二排Φ550水泥搅拌桩,纵横搭接100mm,桩长12. 30m,形成阻水帷幕。
(3)由于地形复杂,场内原有河坎、木桩、人防通道和杂填土,故采用钻孔混凝土灌注桩,为防止桩根部“踢脚”,设计时将鉆孔混凝土灌注桩进入4 - 1土层中,桩长分别为11.4 - 16.8m。
(4)由于土层较为复杂,Φ、C值相差太大,故采取分层计算,尽量使计算值接近实际,为了计算方便,Φ、C、γ和H值尽量修准为整数。由于地下水位较浅,故采用水、土合算。计算方法采用等值梁法公式。
四、施工过程中的控制
1、围护结构的施工
工程桩施工完成后,钻孔桩机即转入围护桩施工。施工前,对打桩队作了详细的技术交底并根据本工程桩型特殊性,提出了具体的实施方法和措施。13轴、B轴要求先打沉管灌注桩,再打水泥土搅拌桩; S轴、21轴要先打Φ500素混凝土桩,待其强度达到70%后再在其中间嵌打Φ800钢筋混凝土桩,最后在素混凝土桩与钢筋混凝土桩相交处外侧打Φ300高压旋喷桩。为了保证桩身的质量,采用间隔跳打工艺,水泥土搅拌桩要求上、下反复搅拌两次,并进行复喷。
2、基坑土方的开挖
2008年8月20日开始13 - 21轴的基坑土方开挖,本工程选用三台8m3 反铲挖土机挖土,配备5 - 15 t自卸式载重汽车35辆,日出土方量平均为1000 - 1200m3。挖土分二个阶段:第一阶段13 - 21轴土方挖到- 4. 30m处,后进行- 4. 60m处钢筋混凝土内支撑的施工,并将1 - 12轴土方开挖成斜道,挖土沿21轴由南向北推进,且由东向西开挖,第一皮土一次挖深。第二阶段13 - 21轴挖土机采用过桥方法由南往北开挖土方至基底,承台土方采用人工开挖。第二皮土方开挖前,先用道渣做好施工道路,道路面高出支撑面500,在A - H轴/9 - 13轴范围内做成斜道,坡度不大于1: 3,以便挖第二皮土方时,运土车从斜坡开上。挖基坑土时,在基坑边留设三角土,待基坑土应力稳定后再跳挖三角土,同时将地梁和承台土方挖除。由于局部承台底在粉土中,因此在施工过程中我们采取了在局部基坑边插井点的办法进行降水,效果较好,同时费用也较节省。2008年12月15日完成了土方的开挖, 1月16日完成了地下室地板混凝土的浇捣, 1月23日完成了- 4.60m支撑的拆除, 2月28日完成了- 0. 30m角撑的拆除,至此围护桩工程基本结束。
3、施工中出现的问题及采取措施
(1)当第二皮土方开挖后,靠B轴的支护桩渗漏水较为严重,部位在- 6. 00m到- 9. 00m之间的粉土层中,由于渗漏水较多,导致土体下沉,靠近东侧的砖混结构平房沉降量较大,房屋出现多次裂缝,累计沉降量最大处达5. 8cm。根据出现的问题,我们及时采取了措施:一是在采用快硬水泥堵塞的同时还浇捣混凝土墙板进行止水。另外加快承台的施工速度,并派专人24小时轮流值班堵漏;二是沿平房墙基边进行压密注浆,注浆孔距500,深度为9m;三是加强对房屋沉降量,裂缝宽度的观测,增加观测次数,施工技术人员24小时轮流值班,并对裂缝处采取作石膏塌饼办法进行观察。通过注浆,效果较为理想,漏水封堵后,房屋的沉降基本稳定,裂缝也没扩大。
分析出现漏水的原因主要有以下几点:一是水泥搅拌桩之间没有搭接好,形成空隙;二是喷浆不均匀,造成局部不密实;三是施工时6m以下障碍物较多,在打桩过程中造成搅拌桩偏位,因此有部分水泥土搅拌桩没有完整形成一个阻水帷幕。
(2)在工程地下室开挖过程中,恰逢旁边的大唐盛世工程开工,该工程采用预制混凝土桩,断面400 ×400,长度分别为15 - 16m,桩顶进入自然土层7. 5m,工程地下室开挖深度8. 0m左右,该项目离东侧支护桩约18m,北侧为13. 0m,在预制桩施工时由于大面积重吨位压载38400KN /m2 , 面积达1000m2 ,在首皮土开挖时,北侧支护桩位移达50mm之多,并发现局部浇成的- 0. 3m处锁梁裂缝,缝宽1 - 3mm,经采取支撑加固后得到了稳定。
原计划在本工程地下室完工后再压桩,由于工期紧,为减少压桩过程中的支护桩的失稳,采取了如下措施:
a、为了减少挤土,压桩采用预取土成孔法进行,即取土12 - 13m,然后进行压桩。
b、为了减少表层挤土应力释放和消散,在边缘开挖110m长,宽1. 5m、深1. 2m的应力隔离沟。
c、为了减少孔隙压力,设置Φ400深12m的深井及时抽水,减少水压力应力。
d、采用先外围后中央逐步跳打的压桩程序,减少土应力向基坑挤压。采取该措施后,支护桩应力有所减弱,但仍发现有3 -4mm的增大变形。
(3)由于减少投资,考虑到围扩结构是临时性的结构,在设计时钢筋强度设计值由310KN /mm2 增大到340KN /mm2。在土方开挖到- 9. 6m时根据钢筋应力计和混凝土应力计测到的应力值已到极限,部分桩脚已位移1 - 2mm,故在施工中采取分基坑开挖,开挖后立即进行混凝土垫层施工,部分有条件浇捣混凝土的先行浇灌,并规定每天变形大于2mm时,就暂停挖土,待变形稳定后再行施工,由于充分利用时空效應,控制了变形的发展。
五、结束语
1、城市建筑中由于表层杂填土厚度较大,含量复杂,含水量较大,采用合理的止水桩是对基坑阻水、防止周边建筑物不均匀沉降和道路塌陷的主要措施,本工程首次采用大口径钢筋混凝土桩嵌水泥土搅拌桩止水效果良好,几乎无发生漏水现象,在以后工程中值得借鉴。
2、采用合理支撑,对节约投资费用、方便施工、确保安全均有较好的保证条件,本方案采用八字加井型的支撑体系,能满足在10 - 14m地下室开挖条件,加快了施工进度。
4、在土体变形较大时,可利用时空效应的原理,减少土方开挖面,采取边开挖、边加固可以减少土方的位移,达到安全、可靠。
参考文献:
[ 1 ]龚晓南,高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 1998.
[ 2 ]王吉望. 今日深基坑工程[ J ]. 施工技术, 1999 (1)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。