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深基坑工程及逆作法施工注意事项

391 2020-05-19 10:42:31



深基坑工程及逆作法施工

广东省规定:对开挖深度超过5米(含5米)的深基坑支护须有专项施工方案设计,必须注明支护有效使用时限,必须完善专家论证及相关单位审批手续。

又按《广东省建筑工程深基坑开挖临时支护工程管理规定》:“开挖深度超过10米或地质条件较复杂的基坑支护设计和施工组织设计,必须由建设单位主持,设计单位、监理单位、施工单位、工程所在地地级市建设行政主管部门和质监站,并聘请有关岩土设计、科研等单位的专家参加评审,最后由工程所在地地级市建设行政主管部门批准”。

1、某工程有三层地下室,基坑面积大,根据地质情况和工程所处地理环境,在基础施工过程中,基坑支护、基坑止水、降排水及基坑土方开挖非常关键。通常做法有:

1)采用钻孔灌注桩加旋喷桩或深层搅拌桩再加锚索形成组合支护结构和止水帷幕方式(顶部可适当放坡以减少工程量)。锚索施工由于受地质及地下水情况的影响较大,成孔和注浆质量的控制相对难度较大从这个角度来说,控制好锚索成孔和注浆质量对基坑的稳定性将起到决定性作用。同时,在锚索施工中锚索孔将穿透止水帷幕,如果在成孔及注浆时不能对锚索孔进行有效的封堵,则将造成孔口渗漏,影响到止水帷幕的效果,存在安全隐患,易引起基坑长期渗水并冒出流沙,导致基坑四周道路、地下管线甚至建筑物出现开裂、下沉等,造成安全事故。钻孔桩和旋喷桩也有类似问题。因此锚索成孔、注浆、钻孔桩和旋喷桩等工的质量对止水帷幕的成败也将起到重要的作用


天郎海峰项目是3层地下室,地上58层;图示为基坑已开挖完毕,基础桩(冲孔桩、静压桩)已施工完成。

天郎海峰项目基坑支护项目


天海山色园项目,同是3层地下室,地上33层。图示为基坑已开挖完毕,基础桩(冲孔桩)已施工完成,底板钢筋正在安装。

岩土工程


2)广东省地下水丰富、流沙严重、周边环境复杂的地段常采用地下连续墙加内支撑方法即将地下室外墙作为基坑支护结构先施工,虽然造价相对较高,但基坑支护结构及止水效果较好,可以确保基坑工程和周围环境的安全;如果采用正作法施工,内支撑可采用环梁加桁架的方式可少占基坑施工空间。

岩土工程

3)超高层建筑工程,若同时具有三层及以上地下室,可考虑逆做法或半逆作法进行施工,即在做地下连续墙的同时做工程桩(钻孔灌注桩)及地下钢管砼柱,然后做好地下室顶板后,可同时往±0.00以下和以上施工。该方法其好处有:

①基坑及地下室施工非常安全;

②利用地下室各层楼盖作为基坑支护结构内支撑,节省了内支撑的费用;

③基坑采用盖挖,并可利用顶板做材料、设备堆场,有利于文明施工;

④最大好处是总体施工工期能节约8至10个月,给工程建设带来极大的时间价值,工程提前竣工,提前产生经济效益;

⑤从直接费分析来看,虽然地下连续墙造价较高、且地下施工时人工费和机械费会增加,但利用地下室永久性外墙作为基坑支护结构,省掉了临时基坑支护结构费用,同时节省了内支撑的费用,两者直接费是基本持平;但工期提前减少了间接费并加快资金回笼,总体经济效益显著。

⑥不足之处是限制基础只能采用钻孔灌注桩,一般不能采用预制管桩,桩基础施工周期长,也不便于采用大型机械进行土方开挖。


2土方开挖及监测:开挖时应保持支护结构的稳定,确保施工安全。1)土方开挖前,审查承包方基坑开挖施工方案,审查的主要方面有:基坑开挖是否遵循分层、分区(分块、分段)对称均衡开挖的原则;基坑监测的项目、测点布置、观测方法、观测频率和临界状态报警值、监测结果处理及反馈等是否符合该基坑工程的安全等级要求和现场的具体特点。2)基坑土方开挖施工关系到基坑的稳定性及施工安全,督促施工单位严格按照施工方案进行施工,保证“分层、分区、对称、均衡”开挖。

整个基坑和地下室施工期间要做好基坑支护结构和周围环境的监测,做到信息化施工,并做好应急预案措施。


3、逆作法施工:逆作法施工即在土方开挖前,先沿工程周围筑地下连续墙作为永久性地下室外墙同时作为基坑支护结构(见图1),同时在建筑物内部做框架支柱、灌注桩或临时支柱。然后开挖第一层土方到地下室顶板底面或负一层板底面标高,浇筑该层的楼盖,以利用其作支撑系统。按照上述方法继续向下开挖并向下逐层施工。同时在已完成的地面负一层楼盖处,向上逐层进行结构施工。这就是逆施法施工的基本原理。如图2所示。逆作法可分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法。

逆施法施工的优点是利用地下室工程的梁板作支撑,因为其刚度很大,从而使支护结构的变形小,同时节约了支撑的花费;它可以上下同时施工,交叉作业,缩短工期;利用顶板作为材料堆场,并进行盖挖,有利于文明施工。但是它造成了挖土施工比较困难,而且地下室梁板与墙柱的接头很多,施工工序多,造成工效较低。


地下连续墙

岩土工程


(一) 地下连续墙施工工艺

① 导墙施工

② 挖槽、清槽

③ 清槽

④ 下放接头管、钢筋笼

⑤ 水下混凝土浇筑


(二) 逆作法施工


对于局部岩层较浅、连续墙嵌固深度较短以及电梯坑位置挖深较深的情况,采用局部留土反压的方法来解决。


  • 支承柱在底板以上部分多采用钢管混凝土或H型钢作柱身,以便于与地下室的梁、板等构件连接。底板以下部分一般采用混凝土灌注桩,做为支承柱的基础。以采用钢管混凝土为例,其施工工艺如图3所示。



  • 逆作法施工步骤大致如下:

(1) 施工地下室四周的地下连续墙,其墙厚800mm , 深度为嵌入中风化岩内2m ,墙段接头为刚性连接;

(2) 吊装圆钢管混凝土柱及带约束拉杆异形钢管混凝土柱的钢管, 钢管最长达20-30m , 重达20t ,随后用高抛砼技术结合或下导管加高频振动棒振法一次性完成管内的混凝土浇筑;

(4) 利用四周地下连续墙挡土,开挖地下一层土方,然后利用地面支模,施工地下一层的梁板,完成地下一层的楼盖结构,形成四周连续墙的第一道水平支撑;

(5) 以地下一层为基准层,同时向上及向下进行施工,向上施工剪力墙核心筒、首层楼盖结构以及上部结构,向下挖去地下二、三层的土方;

(6) 完成地下三层楼盖结构施工,形成四周连续墙的第二道水平支撑;

(7) 开挖地下四、五层土方, 完成后进行补挖高层结构的尚余部分桩和浇筑地下室底板结构及桩台,从而与地下连续墙形成完整的地下室外壳结构。同时,在地下三层楼盖上支模施工地下二层楼盖结构;

(8) 利用地下室底板支模施工地下四层楼盖结构, 同时, 施工核芯筒剪力墙及地下连续墙衬墙。

在开挖地下二、三层及地下四、五层土方时,由于是“两层一挖”,而柱网尺寸又较大,创造了足够的空间尺度, 采用大型挖掘机械也十分灵活自如, 最多时有6 台机械同时作业, 土方则通过预留垂直出口,以大吊斗装卸运出地面。

根据桩端持力层承载力不高的特点, 选用了最大直径为6m 的6~8m 长的大口径人工挖孔桩并按短墩设计。同时为配合逆作法施工及节省材料,采用了在大桩内先施工小直径桩待五层地下室开挖完成后才完成大直径桩的“套桩施工法”。


带约束拉杆异(方) 形钢管混凝土柱



钢管高强混凝土柱的现浇梁柱节点



  • 槽段其中采用“工型”和“王型”钢板刚性接头。

  • 地下连续墙与楼板、底板、梁和内壁墙的连接均采用固接,在墙内预埋双层钢筋;地下连续墙与钢筋混凝土梁的连接采用预埋钢梁盒;与内壁墙的连接采用预留胡须筋的方式。

  • 在逆作法施工中,前期施工的柱与后期的底板连接位置的防水处理是地下室底板中防水处理中的一个关键问题。采用在桩承台至底板面之间,把柱截面每边加大300,经过构造配筋处理后再加上止水钢板,使地下水不能直接从底板与柱的连接位置渗入。进一步提高地下室底板的防水能力。