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        11 m超深承臺基坑的優(yōu)化設計及關鍵施工技術

        2022-12-19 08:07:52張海鈺
        廣東土木與建筑 2022年11期
        關鍵詞:深度混凝土施工

        張海鈺

        (廣東保輝建筑工程有限公司 廣東汕頭 515000)

        1 工程概況

        東莞市某橋梁工程,橋墩承臺基坑為超深基坑,基坑深度達到11.48 m。具體工程數(shù)據(jù)為:承臺基礎9 m×34 m×5 m(厚度),封底混凝土厚2.4 m。承臺基坑原地面標高為+3.0 m,基坑底標高為-8.48 m,基坑深度達到11.48 m。

        2 地質(zhì)條件

        基坑開挖范圍內(nèi)主要涉及填土層、淤泥層、粉質(zhì)黏土層。填土層強度較低、工程特性變化較大,壓實度較差,基坑開挖時,自穩(wěn)能力差;淤泥層層厚變化大,呈流塑狀,具含水率高、抗剪強度低、壓縮性高、結(jié)構靈敏、承載力低等特點,為軟弱土層[1]。粉質(zhì)黏土層層位分布較不穩(wěn)定,總體上分布連續(xù),呈可塑狀,工程物理力學性質(zhì)稍好,地基土穩(wěn)定性較好。各土層的物理力學指標如表1所示。

        表1 各土層的物理力學指標Tab.1 Physical and Mechanical Indexes of Each Soil Layer

        3 優(yōu)化總體部署

        ⑴在基坑原地面一定區(qū)域范圍內(nèi)進行卸土,減少垂直開挖深度,承臺基坑原地面標高為+3.0 m,卸土至標高1.5 m,此時,基坑實際垂直開挖深度由原來的11.48 m降低至9.98 m。

        ⑵增加水泥攪拌樁地基封底坑內(nèi)加固,水泥摻量16%,加固深度為基坑底下6 m,此時,原設計封底混凝土厚度2.4 m降低1.6 m,因此,基坑實際垂直開挖深度二次降低,由上述⑴中的9.98 m降低至9.18 m。

        ⑶基坑采用拉森Ⅵ鋼板樁作為支護,樁長設計24 m,嵌入深度14.8 m。

        ⑷ 基坑內(nèi)采用3 道內(nèi)支撐,分別在0.5 m、-3.0 m、-5.5 m處,圍檁采用雙拼H700×300型鋼,內(nèi)支撐前兩道為?609×16 鋼管[2],后一道為雙拼H488×300型鋼支撐。

        優(yōu)化部署后深基坑圍護結(jié)構立面布置圖如圖1所示。

        圖1 圍護結(jié)構立面布置圖Fig.1 Elevation Layout of Enclosure Structure (mm)

        4 整體穩(wěn)定性及抗傾覆驗算

        4.1 開挖工況

        根據(jù)支撐布置高度計算開挖深度,本工程是“三道支撐、四次開挖”,采用分層開挖,開挖工況如表2所示。

        表2 開挖工況表Tab.2 Excavation Conditions

        4.2 整體穩(wěn)定性驗算(見表3)

        表3 整體穩(wěn)定性驗算表Tab.3 Overall Stability Check Sheet

        4.3 抗傾覆驗算(見表4)

        表4 抗傾覆驗算表Tab.4 Anti Overturning Check Sheet

        5 基坑關鍵施工技術

        5.1 施工工藝流程

        ⑴基坑原地面卸土至1.500 m標高;

        ⑵周邊邊坡掛網(wǎng)噴混凝土;

        ⑶鋼板樁施工;

        ⑷水泥攪拌樁地基封底坑內(nèi)加固;

        ⑸開挖至標高0.000 m,架設第一道支撐;

        ⑹開挖至標高-3.500 m,架設第二道支撐;

        ⑺開挖至標高-6.000 m,架設第三道支撐;

        ⑻開挖至坑底標高-7.681 m,澆筑1.6 m 厚混凝土封底;

        ⑼封底混凝土達到強度后,拆除第三道支撐[3];

        ⑽第一次澆筑大承臺至標高-4.181 m(澆筑厚度1.9 m),并澆筑30 cm 厚混凝土換撐傳力板帶,混凝土傳力板帶大樣圖如圖2所示。

        圖2 300 mm厚C20素混凝土傳力板帶大樣圖Fig.2 Detail Drawing of 300 mm Thick C20 Plain Concrete Force Transfer Plate Belt (mm)

        ⑾鋼板樁與承臺間回填砂性土;

        ⑿待承臺和換撐板帶達到80%以上強度后,拆除第二道支撐[4];

        ⒀澆筑余下的承臺結(jié)構至標高-1.581 m,并澆筑30 cm厚混凝土換撐傳力板帶;

        ⒁鋼板樁與承臺間回填砂性土;

        ⒂待承臺和換撐板帶達到80%以上強度后,拆除第一道支撐,施工余下的橋臺結(jié)構[5]。

        5.2 拉森Ⅵ鋼板樁施工

        5.2.1 拉森樁對接施工

        ⑴拉森樁對接焊接采用單面坡口(60°角),2 mm鈍邊,組裝間隙3 mm,如圖3所示[6]。

        圖3 拉森樁對接翼板/腹板的坡口開設Fig.3 Groove Opening of Larsen Pile Butt Flange / Web

        ⑵ 盆口(翼板)外側(cè)各加設16×150×500菱形加強板一塊,盆底(腹板)內(nèi)外側(cè)各加 設16×280×500 菱 形 板 一塊,盆沿口(鎖扣)內(nèi)側(cè)各加設12×20×200矩形板一塊,如圖4所示。

        圖4 加強板和拉森樁組裝示意Fig.4 Assembly Diagram of Reinforcing Plate and Larsen Pile

        ⑶拉森樁組裝直線度、彎曲及盆口尺寸控制

        拉森樁對接需要平整的場地,或采用型鋼墊出平整的組裝面,要求場地平面度偏差不大于30 mm。

        拉森樁對接時采用手動葫蘆、撬杠、大錘等工具,調(diào)整側(cè)向彎曲度(鐮刀彎),控制側(cè)向彎曲小于L/3 000(L為拼接后樁體總長)。

        采用花籃螺栓、手動葫蘆、門架等輔助工具控制盆口處的翼板、腹板、鎖扣平滑對接,如圖4所示。特別是鎖扣處對接順滑和直線度(鎖扣處對接不允許出現(xiàn)折彎)。

        為了控制拉森樁對接處焊接變形,采用連接輔助措施,待焊縫冷卻后再割除。

        拉森樁對接后及焊接后,鎖扣處需要做鎖扣通過實驗。實驗采用1 m 長鎖扣和拼接的拉森樁進行互鎖,并且能順利通過拼接接頭處。

        5.2.2 拉森樁插拔施工

        ⑴采用75 t 履帶吊和120 振動錘組合進行拉森樁安插作業(yè)。

        ⑵在場地平整到1.5 m 標高后測量放線,定位拉森樁內(nèi)邊線[7]。

        ⑶靠近長邊的中部兩側(cè)打設定位立柱,并在立柱內(nèi)則放置定位架。

        ⑷選擇長邊中分線,計算樁的朝向,打插第一根拉森樁。

        ⑸拉森樁安插時,須通過限位塊等裝置控制拉森樁的垂直度。

        ⑹依次對稱安插第一根樁兩側(cè)的拉森樁,此時可通過焊接、限位塊、手拉葫蘆等措施控制拉森樁的垂直度。

        ⑺角部使用焊接制作的90°角樁,最后一根角樁封閉時,須控制最后約10 根的安插尺寸,即沒安插一根樁需要測量一次剩余尺寸,不斷通過調(diào)整樁的角度來控制最后一根樁的空間,以保證最后封閉鎖扣。

        ⑻難以使用標準樁封口時,須采用異型樁進行調(diào)解,必須保證圍堰墻體整體連續(xù)。

        ⑼采用75 t 履帶吊和120 振動錘組合進行拉森樁拔除作業(yè)。

        ⑽樁體拔除可以選擇后插先拔。

        ⑾拔除第一根樁時,應選擇多根樁進行試拔,直至找到容易拔起的樁作為首根拔除樁。

        5.3 內(nèi)支撐施工

        5.3.1 測量放線[8]

        取土到第一層鋼支撐標高下約700 mm 時,進行支撐標高線的測量。測量放樣依次定位標高線、垂直線,拉線或油漆標示。

        5.3.2 三角托架施工利用水平儀,卷尺,測量定位三角托架安裝位置,接(焊接)三角托架。

        5.3.3 鋼圍檁施工

        擺放鋼圍檁,焊接加固連接,控制其平直度在10 mm以內(nèi)。

        5.3.4 鋼支撐施工

        ⑴在鋼圍檁上對正支撐的位置擺放掛板,拼裝連接后的鋼支撐吊放在掛板上。

        ⑵采用液壓千金頂進行鋼支撐預應力施加,并采用塞鐵填緊鋼支撐間隙。

        ⑶斜支撐和圍檁采用焊接連接,抗剪板焊接連接支撐和圍檁,以保障支撐安全。

        ⑷根據(jù)取土進度,依次安裝鋼圍檁和內(nèi)支撐。⑸墊層混凝土凝固到設計強度80%后,拆除第三道鋼支撐和鋼圍檁。

        ⑹最下層承臺混凝土凝固到設計強度80%,并進行承臺和拉森樁體之間的間隙回填后,拆除第二道鋼支撐和鋼圍檁。

        ⑺上部承臺混凝土凝固到設計強度80%,并進行承臺和拉森樁體之間的間隙回填后,拆除第一道鋼支撐和鋼圍檁。

        ⑻內(nèi)支撐施工嚴格遵守“先撐后挖、邊撐邊挖原則”,拆撐必須在沙土回填完成以后進行。

        6 監(jiān)測點布置及監(jiān)測內(nèi)容

        基坑工程監(jiān)測點布設原則如表5所示。

        7 結(jié)語

        該技術在核算滿足《建筑基坑支護技術規(guī):JGJ 120—2012》、確保安全的前提下,將超深基坑的垂直開挖深度由原來的11.48 m 降低至9.18 m,使得基坑施工安全風險大大降低,同時節(jié)省基坑施工造價。該技術的優(yōu)化部署和關鍵施工技術,具有一定的推廣價值。

        表5 基坑工程監(jiān)測點布設原則表Tab.5 Layout Principles of Monitoring Points for Foundation Pit Engineering

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