馬秉慶 蘇 偉 蔡 彬
云南建投第五建設(shè)有限公司 云南 昆明 650106
昆明市五華區(qū)人民醫(yī)院暨五華區(qū)康養(yǎng)中心建設(shè)項(xiàng)目基坑呈“菜刀狀”,北寬南窄。基坑南北長269 m,東西長157 m(窄處52 m),基坑挖深整體為10~13 m,基坑周長約815 m,底坑面積約31 400 m2。
本工程位于五華區(qū)陳家營路和普吉路交會(huì)處?;颖眰?cè)緊鄰陳家營路,基坑邊至用地紅線距離為3.5~5.5 m?;?xùn)|側(cè)緊鄰普吉路,基坑邊至用地紅線距離為3.5~7.3 m,場(chǎng)地內(nèi)有2座既有110 kV高壓電塔,基礎(chǔ)參數(shù)不詳。普吉路為昆明市地鐵7號(hào)線的規(guī)劃主干道,市規(guī)劃局為了確保地鐵建設(shè)的安全以及節(jié)約用地,嚴(yán)禁本工程地下構(gòu)件穿越用地紅線,故不允許采用錨索、土釘?shù)戎ёo(hù)體系。基坑南側(cè)緊鄰文景東路,西側(cè)為協(xié)創(chuàng)路,基坑邊至用地紅線距離為4.6~5.5 m。基坑西南側(cè)緊鄰街道法院和派出所,采用21 m長預(yù)應(yīng)力管樁+防水板基礎(chǔ),含1層地下室,基坑邊至用地紅線距離為4.6~10.0 m。
本工程支護(hù)形式主要有3種(圖1)。C區(qū)、E區(qū)為鋼筋混凝土斜撐+單排樁支護(hù)體系(含角撐支護(hù)),支護(hù)長度約280.3 m;A區(qū)、B區(qū)為預(yù)應(yīng)力錨索+單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu),支護(hù)長度約305.5 m;D區(qū)為鋼支撐結(jié)構(gòu),支護(hù)長度約234.4 m。
圖1 基坑支護(hù)平面布置
詳細(xì)地勘報(bào)告顯示,基坑頂至地下40 m范圍內(nèi)土層主要為人工填土、黏土和圓礫,場(chǎng)地土質(zhì)分布均勻。C區(qū)、E區(qū)鋼筋混凝土斜撐支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)相同,腰梁截面尺寸為1 500 mm×1 400 mm,斜撐梁截面尺寸為700 mm×700 mm,平面間距6 m。各斜撐梁之間采用連續(xù)梁連接,斜撐梁與連續(xù)梁交叉點(diǎn)設(shè)格構(gòu)柱支撐,截面尺寸為420 mm×420 mm。格構(gòu)柱采用2根旋挖灌注樁作臨時(shí)立柱基礎(chǔ),格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁徑800 mm,樁長10~15 m。斜撐梁底部受力牛腿鑲嵌在主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)筏板中,牛腿高1 000 mm,嵌入筏板深度600 mm,牛腿高出筏板頂面400 mm。筏板與斜撐下覆土區(qū)域預(yù)留放坡土臺(tái),采用直徑650 mm三軸水泥攪拌樁加固坡腳土體。斜撐下土體按1∶3放坡開挖,并按土釘墻支護(hù)工藝對(duì)放坡坡面進(jìn)行土體加固。鋼筋混凝土斜撐支護(hù)剖面,如圖2所示。
圖2 鋼筋混凝土斜撐支護(hù)剖面
結(jié)合本工程鋼筋混凝土斜撐支護(hù)特點(diǎn),C區(qū)、E區(qū)斜撐必須與主體結(jié)構(gòu)頻繁交叉施工,利用基礎(chǔ)筏板的受力來確?;臃€(wěn)定。斜撐施工期間工序多且復(fù)雜,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)既有聯(lián)系,同時(shí)也存在連續(xù)性不強(qiáng)的特點(diǎn)。
基坑土方開挖至樁頂標(biāo)高后,施工支護(hù)樁、止水樁、格構(gòu)柱的臨時(shí)立柱基礎(chǔ)樁(同步施工格構(gòu)柱)、冠梁,此時(shí)支護(hù)樁、止水樁并不能滿足繼續(xù)開挖的要求,故應(yīng)在支護(hù)樁頂標(biāo)高的位置,將斜撐區(qū)域的工程樁全部施工完成。然后開挖斜撐區(qū)域土方至腰梁平臺(tái),進(jìn)行腰梁施工,同時(shí)將斜撐區(qū)域用于坡腳土體加固的三軸水泥土攪拌樁施工完成,以確保放坡開挖后坡腳土體穩(wěn)定和支護(hù)樁的變形在受控范圍內(nèi)。待坡腳三軸水泥土攪拌樁土體加固完成后,再放坡開挖至坑底留土坡腳,施打土釘、坡面掛網(wǎng)噴漿。待網(wǎng)噴坡面達(dá)到一定強(qiáng)度后,將非斜撐區(qū)域的基坑土方開挖至主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)打樁工作面,施工主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程樁、斜撐牛腿基礎(chǔ)樁,達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后即開挖地下室基礎(chǔ),完成牛腿所在筏板施工及牛腿鋼筋預(yù)埋。筏板澆筑完成后,斜撐支撐梁、連續(xù)梁取槽開挖澆筑,待斜撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后,開挖斜撐區(qū)域基坑土方和樁間土,施工斜撐區(qū)域筏板、地下2層主體結(jié)構(gòu)和換撐2,待地下2層結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)期、C區(qū)和E區(qū)對(duì)側(cè)基坑錨索拆除后,進(jìn)行地下2層基坑素混凝土回填,最后拆除鋼筋混凝土斜撐,施工上部主體結(jié)構(gòu)。
本工程鋼筋混凝土斜撐的施工工藝流程為:土方開挖至支護(hù)樁樁頂標(biāo)高→支護(hù)樁、止水樁、冠梁施工→斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁施工(斜撐格構(gòu)柱施工)→土方開挖至腰梁平臺(tái)→施工腰梁→留土坡腳三軸水泥土攪拌樁施工→放坡開挖至坑底→留土坡腳施打土釘→坡面掛網(wǎng)噴漿→斜撐牛腿基礎(chǔ)樁施工(同步施工主體結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ))→地下室底板施工、斜撐牛腿施工→斜撐支撐梁取槽開挖→斜撐支撐梁施工(斜撐連續(xù)梁施工)→斜撐區(qū)域土體開挖至筏板基底(待支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可開挖)→斜撐區(qū)域主體結(jié)構(gòu)筏板施工→換撐1施工→斜撐區(qū)域地下2層主體結(jié)構(gòu)施工→換撐2施工→拆除換撐2以下基坑對(duì)側(cè)支護(hù)的錨索→后澆帶(及樓板孔洞)傳力桿安裝→C15混凝土分層回填至換撐2標(biāo)高→拆除斜撐和斜撐連續(xù)梁→拆除筏板牛腿→拆除格構(gòu)柱→施工地下1層及上部主體結(jié)構(gòu)。
3.2.1 斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁定位及格構(gòu)柱吊裝
斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁定位的準(zhǔn)確性,是后續(xù)施工的鋼筋混凝土斜撐、斜撐與斜撐之間的連續(xù)梁、斜撐牛腿三者之間能否準(zhǔn)確閉合的關(guān)鍵[1-2]。因此,在格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁施工時(shí),應(yīng)派專業(yè)的測(cè)量員采用全站儀精確控制樁位。鉆機(jī)就位時(shí),要求安裝穩(wěn)固、安全可靠,確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。
格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁成孔完成后,將鉆孔周邊泥漿、渣土等清理干凈。格構(gòu)柱垂直度測(cè)量控制點(diǎn)(4個(gè)方向)建立好后,隨即進(jìn)行導(dǎo)向架安裝和樁身鋼筋籠吊裝。鋼筋籠下落至孔口時(shí)采用型鋼固定,再將格構(gòu)柱吊運(yùn)至鋼筋籠處加固連接,格構(gòu)柱進(jìn)入鋼筋籠3 m。格構(gòu)柱吊裝過程中采用2臺(tái)經(jīng)緯儀分別從2個(gè)相互垂直的方向精測(cè)格構(gòu)柱的安裝垂直度,并及時(shí)校正,格構(gòu)柱定位偏差限值為±30 mm,柱頂標(biāo)高偏差限值為-30 mm,垂直度偏差限值為柱長的1/300,格構(gòu)柱轉(zhuǎn)角應(yīng)≤5°。
3.2.2 留土加固及斜撐區(qū)域土方放坡開挖
在斜撐區(qū)域土方放坡開挖前的腰梁施工期間,應(yīng)從腰梁施工平臺(tái)標(biāo)高處先將坡腳土體采用三軸水泥土攪拌樁施工完成,待加固地基達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可分層放坡開挖斜撐區(qū)域土方,防止支護(hù)樁懸臂段過長導(dǎo)致基坑變形。待放坡開挖完成后,立即進(jìn)行坡腳土釘施打工作及坡面掛網(wǎng)噴漿。待整個(gè)斜撐區(qū)域護(hù)坡完成后,將基坑中央大面積土方按照分層開挖的原則,分6層開挖至坑底,再進(jìn)行工程樁施工和牛腿基礎(chǔ)樁施工。
3.2.3 斜撐施工及撐下土方開挖
牛腿嵌固區(qū)域筏板施工時(shí),同步將斜撐牛腿鋼筋預(yù)埋入筏板。待筏板混凝土澆筑完成后,根據(jù)鋼筋混凝土斜撐、連續(xù)梁的定位線,采用小型挖掘機(jī)配合人工拆除斜撐、腰梁坡面網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)并開挖斜撐梁和連續(xù)梁基礎(chǔ),施工斜撐鋼筋、澆筑混凝土。斜撐梁、連續(xù)梁取槽挖土?xí)r,確保格構(gòu)柱的定位、斜撐梁的定位、牛腿預(yù)埋位置的定位在同一直線上,連續(xù)梁與斜撐梁的交叉點(diǎn)正好落在格構(gòu)柱的中心,使整個(gè)斜撐體系形成一個(gè)整體的斜向鋼框架結(jié)構(gòu)。
待斜撐梁、連續(xù)梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可開挖斜撐區(qū)域的土方,嚴(yán)禁挖掘機(jī)在斜撐梁和連續(xù)梁上作業(yè)。撐下土開挖前,先拆除網(wǎng)噴坡面構(gòu)造,一次性將土方開挖至基地標(biāo)高以上200 mm位置,再采用人工清土至基底標(biāo)高,施工撐下筏板。
3.2.4 換撐施工及基坑回填
由于斜撐梁穿過地下2層頂板結(jié)構(gòu),故在地下2層結(jié)構(gòu)施工時(shí),應(yīng)在鋼筋混凝土斜撐位置預(yù)留施工縫(洞口),斜撐拆除后采用高于原結(jié)構(gòu)板一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土封堵。在地下2層頂板結(jié)構(gòu)施工時(shí),同步將換撐2的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工完成。
基坑采用C15素混凝土回填。在換撐2及地下2層結(jié)構(gòu)梁板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后,用16#槽鋼按照2 m間距將基坑受水平推力的筏板后澆帶、地下2層結(jié)構(gòu)板后澆帶對(duì)稱施工完成,再回填基坑?;靥顣r(shí)應(yīng)從基坑兩側(cè)對(duì)稱分層回填至換撐2底標(biāo)高,待回填混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,拆除斜撐結(jié)構(gòu),施工上部主體結(jié)構(gòu)。拆撐時(shí),采用風(fēng)鎬按照先拆除連續(xù)梁、再拆除斜撐、最后拆除格構(gòu)柱的順序組織施工。
本工程基于昆明市五華區(qū)人民醫(yī)院暨五華區(qū)康養(yǎng)中心建設(shè)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程的特點(diǎn),采用鋼筋混凝土斜撐解決了在有限的外圍環(huán)境條件下,基坑支護(hù)受力不對(duì)稱的問題。通過采用鋼筋混凝土斜撐支護(hù)技術(shù),在有限的空間條件下有效地控制了基坑變形,既節(jié)約了成本又提高了地下土地資源的利用率,為今后類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。