隨著社會的進步,近年來建筑業(yè)也在繁榮發(fā)展,特別是一些大型公用設(shè)施的建設(shè)數(shù)量亦不斷增加。而當前的建筑工程多呈現(xiàn)出場地大、單體多、設(shè)備復(fù)雜及工期要求緊等一些共性特點。與此同時為保障施工質(zhì)量與進度這兩項指標協(xié)調(diào)共進,一些施工的不利因素也就應(yīng)運而生。為滿足建設(shè)發(fā)展的需求,對于施工企業(yè)來講能及時解決這些不利因素已是刻不容緩,掌握諸如此類攻克不利因素的技術(shù)是新形勢下市場的需要。
深基坑工程是建筑施工中的重要環(huán)節(jié),受周邊環(huán)境及地質(zhì)條件和施工技術(shù)、設(shè)備水平的影響較大。因此如何確保在安全可靠地基礎(chǔ)上,根據(jù)不同工程的特點,經(jīng)濟、合理地進行深基坑工程的施工愈來愈受到建筑行業(yè)的重視。本文所述為項目在圍護工程施工中所碰到的一些實際問題。從滿足施工需要的角度出發(fā),對一些施工方法進行革新及設(shè)計,提出一些粗淺看法,希望能解決一些問題,并總結(jié)經(jīng)驗以供類似施工有所參考。
本項目位于廣州市白云區(qū),東側(cè)緊地鐵,北側(cè)為地鐵出入口,西側(cè)為一隧道。在基坑北側(cè)和西側(cè)為人行道(其地下有較多的管線)。占地面積為4m2,總建筑面積為29萬m2,建筑總高200m,地上46層,地下4層。
裙房為混凝土框架結(jié)構(gòu),塔樓為核心筒混凝土外框鋼結(jié)構(gòu),塔樓基礎(chǔ)為樁承臺+筏板基礎(chǔ);裙房基礎(chǔ)為抗浮錨桿+筏板基礎(chǔ)。
本工程基坑南北向長254m,東西向長約160m,一期基坑挖深-14.9m,實際開挖14.35m,二期挖深-20.3m,實際挖深19.67m,塔樓最深處為-28.5m。場地自然標高為-0.45m(相對標高+0m,相對絕對標高為+13.95m)。本工程圍護形式主要采用土方放坡、灌注樁+腰梁預(yù)應(yīng)力錨索、連續(xù)墻+混凝土內(nèi)支撐,局部采用地下連續(xù)墻、微型鋼管樁支護、鋼管斜撐、型鋼對撐以及土釘噴錨。
本工程根據(jù)地勘單位提交的報告,發(fā)現(xiàn)場地地質(zhì)情況較復(fù)雜,各區(qū)域之間土層分布不均勻,錯層分部較嚴重,勘察范圍內(nèi)地下水主要賦存于第四系土中的孔隙型潛水和基巖中的裂隙水。粉砂巖基巖中裂隙發(fā)育部位,透水性一般,富水性有限,灰?guī)r基巖裂隙溶洞水賦存于裂隙和溶蝕、溶洞中,其地下水較為豐富。細、粗砂層主要分布在低層建筑區(qū),透水性較好,分布較連續(xù),場地地下水水量較豐富。高層區(qū)土層透水性差,富水性弱,為弱透水層或相對隔水層。本場地的地下水貧乏~中等。場地地下水的補給主要為地表水的下滲和地下水側(cè)向滲流補給。場地地下水排泄為地下側(cè)向滲流排泄和地表蒸發(fā)排泄。
本工程的基坑特點:地質(zhì)復(fù)雜、面積大、基坑深、圍護形式多樣、周邊環(huán)境復(fù)雜(緊鄰地鐵)、土方工程量大、圍護施工工期長,天氣影響大。
1)根據(jù)前期地勘報告,顯示本工程場地內(nèi)地下存在較多的土洞、溶洞,且地下各層土質(zhì)分布不均勻,使得挖土以及樁基施工存在較大難度。
2)由于廣州雨水季節(jié)時間長,在土方工程施工階段使得出土十分困難。
3)本工程東側(cè)緊鄰地鐵,因此對于基坑的變形情況需嚴密控制,并且控制相鄰的圍護施工質(zhì)量。
4)本工程圍護工程預(yù)計施工為500多天,因此對于其施工過程中基坑的安全提出了更高的要求。
5)根據(jù)現(xiàn)場情況及設(shè)計,本工程圍護形式多樣化,導(dǎo)致對于各項圍護施工的安排有較大的困難,如何協(xié)調(diào)好各項工序的施工以及保證其施工質(zhì)量成為影響本工程施工進度的最重要因素。
6)由于總工期緊張,如何有效地加快圍護工程的施工進度,從而保證主體結(jié)構(gòu)的施工也是一個重大問題。
本工程圍護施工工序總體安排如下。
一期圍護施工:旋挖(沖孔)灌注樁、錨索施工、土方工程。
二期圍護施工:冠梁+沖孔灌注樁(局部采用地下連續(xù)墻)。
一期的圍護施工主要以旋挖(沖孔)灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索以及土方放坡噴錨為主的圍護形式,其中采用高壓旋噴樁作為止水帷幕,見圖1。
圖1 現(xiàn)場基坑圍護圖
預(yù)應(yīng)力錨索采用7?5鋼絞線,錨索鉆孔直徑為150mm,錨索長14~45m,間距1 400~2 800mm,其軸向拉力設(shè)計值為400~980kN。基坑開挖時,每層土開挖至錨孔位置下0.4m施工錨索,后面土方開挖必須在錨索施工完畢不小于7日后進行。土方放坡以1∶2.5進行放坡,在局部位置可以采用1∶2進行放坡,并在平臺位置設(shè)置排水溝。本工程采用?600@1 400的雙管高壓旋噴樁進行樁間止水,共計218根,樁長9~22m,旋噴樁樁深需滿足設(shè)計要求。其水泥用量不小于250kg/m,高壓噴射注漿采用42.5R的普通硅酸鹽水泥。
在前期策劃及施工布置中,應(yīng)業(yè)主要求,在基坑西側(cè)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)廣告牌;根據(jù)現(xiàn)場施工需要,在基坑?xùn)|側(cè)設(shè)計一個材料堆場及加工場地,因此考慮到基坑安全,在西側(cè)設(shè)置2道鋼管斜撐,東側(cè)設(shè)置1道鋼管斜撐。
在鋼管支撐位置預(yù)留反壓土或堆載沙袋,在底板澆筑并養(yǎng)護達到強度后,進行鋼管支撐,然后進行土方施工,在地下室結(jié)構(gòu)完成后,西側(cè)進行第一道鋼管支撐,見圖2,最后進行鋼管撐區(qū)域的地下室結(jié)構(gòu)施工,施工原則為在各層混凝土達到強度后進行鋼管支撐的拆除,保證因基坑產(chǎn)生的位移導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或變形。
為了有效統(tǒng)籌安排二期的圍護施工,項目部對整個二期工程進行前期策劃,合理分區(qū)分段施工,根據(jù)總施工進度計劃進行安排各個分部分項工程的施工節(jié)奏,并從而對二期的圍護施工進行分階段施工。
圖2 基坑第一道鋼管支撐圖
在二期圍護施工前,對連續(xù)墻、鋼構(gòu)柱立柱樁和塔樓工程樁進行超前鉆探測,發(fā)現(xiàn)在其下部存在大量的土洞和溶洞,因此預(yù)先對其進行處理。對溶洞進行注漿處理,在注漿完成并養(yǎng)護達到強度后再進行立柱樁和連續(xù)墻的施工。
在一期主體施工階段同時進行二期塔樓的基礎(chǔ)施工,當塔樓土方開挖至-14.00m時進行塔樓樁基施工以及一二期交界處的圍護樁施工。在二期土方施工中以土方放坡為主,根據(jù)土層情況及出土線路的規(guī)劃,一共分三級坡設(shè)置,并設(shè)置排水溝,用抽水泵抽離基坑。每道放坡采用?48@1500鋼管和?20@1500鋼筋作土釘支護,?48鋼管長9m、?20長9m或6m,局部采用?16鋼筋長1.5m。每級放坡鋪設(shè)8@200×200鋼筋網(wǎng),噴射100厚C20混凝土面層。
在基坑西側(cè)預(yù)留反壓土并掛網(wǎng)噴錨增加側(cè)壓,防止鋼結(jié)構(gòu)因廣告牌的原因?qū)е禄游灰谱兇蟆?/p>
由于本工程東側(cè)緊鄰地鐵,最近處為8m,因此采用地下連續(xù)墻+3道混凝土支撐+1道鋼管斜撐作為圍護,為了防止圍護施工過程中的擾動過大連續(xù)墻施工采用液壓抓斗和銑槽機進行成槽,見圖3。連續(xù)墻厚1 000mm,標準單元槽段長度為4m,共設(shè)58個槽段,槽深約24~31m,導(dǎo)墻總長241.8m。地下連續(xù)墻混凝土灌注等級為C35,設(shè)計強度等級為C30,抗?jié)B等級為P8,主要受力筋采用HRB400級鋼筋,構(gòu)造筋為HRB335鋼筋,接頭鋼板為Q235B。地下連續(xù)墻鋼筋保護層厚度為70mm,地下連續(xù)墻段采用工字型鋼板接頭。在施工過程中嚴格控制連續(xù)墻的成槽質(zhì)量,對其鋼筋的綁扎和焊接嚴格把關(guān),嚴格控制混凝土的澆筑質(zhì)量。
圖3 連續(xù)墻施工與銑槽機圖
根據(jù)地質(zhì)情況,立柱施工采用750×750mm的鋼構(gòu)柱,鋼材型號采用Q345B鋼,立柱樁樁徑1 200mm,樁長約22~30m,共190根,混凝土灌注等級為C35,設(shè)計強度等級為C30,立柱樁進入中風(fēng)化巖不少于4m或微風(fēng)化巖不少于1.5m,且進入基坑底板墊層底或臨近承臺墊層底以下不小于2.2m。施工中設(shè)置鋼立柱時,應(yīng)采取必要的措施保證鋼立柱各邊與主撐軸線嚴格垂直或平行以及鋼立柱垂直度。
為了保證在二期塔樓及二期裙房施工過程中有足夠的材料堆場及加工場地,保證主體施工有序進行而進行棧橋的施工,優(yōu)化場地。
在裙房挖土階段,對各區(qū)域的混凝土支撐梁進行分區(qū)分段施工(根據(jù)各區(qū)域施工順序而定、除棧橋),見圖4(例如:B6為中心島施工區(qū)域),根據(jù)實際情況合理安排出土道路,使得各個分部分項工程能夠有效進行。
在保證基坑及周邊建(構(gòu))建筑的安全下,合理安排支護工程各工序的施工,放坡開挖時,即完成坡外第一道、第二道支撐梁施工,減少甚至避免了后期高支模的工序,為整個工程的進度創(chuàng)造了有利條件。
圖4 混凝土支撐梁分區(qū)施工圖
為了滿足主樓的節(jié)點工期,突出塔樓施工,因此在塔樓基礎(chǔ)施工階段為其周邊土方放坡。在塔樓基礎(chǔ)的坑中坑施工階段,采用微型鋼管樁作為護壁并用40#雙拼工字鋼支撐作為圍護。
在基礎(chǔ)施工中,進行分區(qū)分塊施工,預(yù)先在靠近支護樁的位置放坡噴錨預(yù)留反壓土,保證基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,在B1、B2區(qū)地下室結(jié)構(gòu)完成后,進行鋼管對撐安裝,然后進行土方施工,當土方挖至第三道腰梁后,進行微型鋼管圍護樁的施工,之后再施工冠梁,并在冠梁養(yǎng)護結(jié)束后,將冠梁與負三層結(jié)構(gòu)進行對撐,然后進行土方開挖,挖至-17.2m后進行腰梁施工,并用鋼管與底板進行對撐。在底板和地下室結(jié)構(gòu)砼強度達到要求后,再進行鋼管支撐的拆除和其主體結(jié)構(gòu)施工。
施工流程如下:1∶0.5第一次土放坡2.5m高土方開挖→放坡掛網(wǎng)噴砼→微型鋼管樁及超前小導(dǎo)管注漿施工→冠梁施工、養(yǎng)護→第一道鋼支撐安裝→第二層土開挖→垂壁掛網(wǎng)噴砼→鋼腰梁安裝(局部25.4冠梁施工、養(yǎng)護)→第二道鋼支撐安裝→第三層土開挖→截樁頭→垂壁掛網(wǎng)噴砼→基底澆筑200mm厚墊層。主塔樓坑中坑圍護完成現(xiàn)場圖如圖5所示。
根據(jù)設(shè)計要求結(jié)合規(guī)范規(guī)定,各監(jiān)測項目的報警值及控制值如下。
圖5 主塔樓坑中坑圍護完成現(xiàn)場圖
1)基坑水平位移量不得超過30mm,報警值為24mm;豎向位移不得超過30mm,報警值為24mm。變形速率報警值為:基坑開挖施工期間連續(xù)每天變形速率大于10mm/d,地下室施工期間連續(xù)每天變形速率大于5mm/d。
2)支撐軸力:軸力設(shè)計值的80%。
3)錨索拉力:拉力設(shè)計值的80%。
基坑圍護水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線見圖6,基坑地下水位變化曲線見圖7,基坑圍護沉降數(shù)據(jù)曲線見圖8,通過基坑數(shù)據(jù)反映,本工程圍護施工效果良好,針對工程中遇到的各種情況(地質(zhì)復(fù)雜、基坑深、周邊環(huán)境復(fù)雜等),都能及時的進行處理解決,多元化的圍護形式結(jié)合施工應(yīng)用,既能節(jié)約成本,又能最大限度的提高施工進度,保證基坑安全。
圖6 基坑圍護水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線
圖7 基坑地下水位變化曲線
圖8 基坑圍護沉降數(shù)據(jù)曲線
本工程圍護形式的多樣化導(dǎo)致了在施工過程中產(chǎn)生較多難點,如何安排好施工工序,如何進行分區(qū)分段施工管理對項目部提出了更高的要求。在本工程的施工過程中,項目部本著確?;影踩偷罔F安全為前提下進行合理有效的施工,既保證了施工安全,也保證了施工進度。
基坑圍護施工的正常有序施工是保證基礎(chǔ)安全施工的前提,更是保證總體施工進度的前提。雖然在施工過程中遇到許多問題,但是綜合來講,通過合理的施工部署以及施工難點的技術(shù)攻關(guān),為準時完成甲方要求的工程主體封頂節(jié)點目標以及竣工交房總體目標奠定了堅實基礎(chǔ)。得到甲方及各參建單位的一致好評,取得了良好的社會效益。
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