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广州市超深基坑某大厦基坑工程

319 2021-11-08 09:30:16

该大厦位于广州市解放南路西侧与大新路北侧交界处,西、北两面紧邻高层建筑及多层民居。占地面积约 4000m²,总建筑面积为66000m²,包括地面以上28层,地下室5层,建筑物高度为100m,主体结构采用外框架内筒体结构体系,基础采用人工挖孔灌注桩,桩基础座落在微风化岩层上。其中地下室层数及深度为广州市最多,最深的工程之一。

地下室基坑南北向长 65.8m,东西向宽52.0m,裙楼基坑开挖深 19.0m,塔楼部分挖深 22m。根据地质条件、基坑深度和环境保护要求,基坑支护采用24m 深、800mm 厚地下连续墙。坑内采用三层水平φ600mm、14mm 厚钢管支撑支护。另外,考虑本工程位于繁华地段,场地相当狭小,开挖周边至工地围墙约1m(南面约有 3m),故施工设计考虑在地下室基坑面东西向架设一面积为695m²的施工钢平台,一方面解决了施工场地狭小的矛盾,另一方面提高围护支撑体系的整体刚度。围护支撑体系布置见图5-46、图5-47所示。

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1 地质概况

根据工程地质勘察报告,该场地地质情况如下∶(1)第四系人工填土层,层厚1.2~6.5m。(2)第四系全新统海冲积层,1)淤泥质粉质粘土;顶面理深1.2~6.5m,层厚2.7~8.0m;2)细砂∶顶面埋深5.7~10.7m,层厚3.1~10.7m;3)粉质粘土∶仅局部地方,层厚6.3m。(3)第四系残积土层顶面埋深114~16.8m,层厚1.6~7.2m。(4)白垩系上统基岩,1)强风化质粉砂岩,顶面埋深13.8~23.4m,层厚2.7~8.6m;2)中风化泥质粉砂岩,顶面埋深 20.6~28.4m,层厚 2.7~9.3m;3)微风化质粉砂岩∶顶面埋深22.5~31.2m,层厚4.4~13.1m。

地下水 静止 埋深 0.65~1.5m,场地地下水埋藏条分为松散土层的孔隙水和基岩裂隙水,场地的主要含水层为细砂和中粗砂层,其它为相对隔水层,地下水补给来自大气降水和珠江河水。

2 基坑支护工程设计与施工2.1 支撑方案的选择结合基坑开挖平面及开挖深度,提出以下比较方案∶

(1)采用锚杆锚拉,基抗开挖工作面大,8m 以内,可直接采用KATO PC-300 挖掘机挖土,施工快,地下室施工采用顺作法,施工工艺简单,易保证工程质量,但场地北侧为解放大厦,西侧有多层民居,东侧为解放南路主干道,相距很近,而且淤泥、细砂层很厚,锚杆施工极可能引起地面下沉,故不宜将锚杆伸入其地下。

(2)采用逆作法施工,

利用地下室工程的梁板结构作支撑,连续墙变形小,可节约大量支撑工具,大大降低工程造价,但其施工难度很大,地下室施工进度慢,地下主体结构与支承柱的连接点相当复杂,且预留钢筋接头较多,施工技术要求高,施工质量较难保障。

(3)采用圆拱圈梁加钢支撑,由于此工程地下室范围接近正方形,采用和地下连续墙相内切(外切)的圆弧圈梁作支护,拱与连续墙之间加钢支撑,整个支撑系统受力较合理,圈梁支护受力最小,材料用量小,投资较省,但圆拱与主体结构的关系及施工难度较大,拆除支撑时,将有很大难度,而且拱要求受力比较均匀,若各向受力差异较大时,拱易发生扭曲破坏,后果相当严重。

(4)采用水平

钢支撑,不受混凝土龄期影响,施工速度快,地下室主体结构部分按顺作法施工避免在作梁板时预留钢筋接头,挖土较半逆作法方便,同时可在支撑位置施加预应力,改善连续墙的受力情况,虽然钢支撑投资较大,但钢支撑重复使用,其综合经济效益较好。本工程选用此方案。

2.2 钢平台的设计施工与土方开挖

由于挖掘运土石方约6万m³,挖土深度最深 22m,工程量较大,而且施工中必须与钢支撑安装穿插进行,考虑本工程场地狭小,连续墙至周边围墙距离只有1.0m,基本没有位置用作施工场地。临时设施的布置也比较床难。为方便十方开挖和地下空施工,

设置一个施工钢平台是十分必要的。

钢平台位置的确定,主要根据两点∶第一是钢平台的进出口与外界道路相连,确保车辆能顺畅地进出工地;第二是钢平台支承柱的设置要结合人工挖掘孔桩来设置,同时结合永久结构柱综合考虑。支承柱底端部埋于人工挖孔桩混凝土中。

钢平台方案确定为∶以东门为基准,将钢平台设置干 E-E轴与D-D轴之间,另加宽 D轴与C轴之间(5)轴以东的位置,该平台面积约为695m²,平台面采用间距为350mm 的 I 20B组成的联系小梁上覆 10mm 钢板,立柱采用2I 40a 组成的钢构架柱,主梁采用I61.5型钢。吊车和载重汽车直接在平台上运行。钢平台平面布置见图5-46。

钢平台的立柱施工与支撑立柱同时进行,按要求与工程桩钢筋笼连接固定后插入人工挖孔桩内,钢立柱安放垂直度误差1%,钢平台的制作安装与水平钢支撑的安装统一考虑,与土方开挖相互配合,穿插进行。

土方开挖严格按先撑后挖的原则,根据该工程需制作平台作为后续工序的施工场地及支撑布置情况,十方开挖要结合基坑降水、钢平台的制作和水平钢支撑安装统筹施工,整个基坑开挖分四个阶段进行,采用四级轻型井点降水。

2.3 钢支撑的施工.

钢支撑的施工在土方开挖至相应高程时穿插进行,首先进行钢托架及三角支架的安装,钢托架采用2【16槽钢及 2L80×10角钢呈井字型焊接在已预埋于基础桩中的构架桩上,三角支架用

2L80×10角钢加膨胀螺栓固定在连续墙体上,然后进行双管支撑

的安装,钢管长度1~2m 不等,用螺栓连接,两管之间每隔 1m 用L80×10角钢相连,端部用1I36a 组合型钢及Ⅰ36a 工字钢斜撑与地下连续墙相接。根据场地状况及受力合理性,东西向支撑在下,南北向支撑在上,呈井字形布置。施工完相应楼层的梁板后,待混凝土强度达到相应强度时,即拆除相应的刚支撑,圆形钢管可以重复利用。

2.4 地下室结构施工

由于施工场地十分狭窄,仅有施工钢平台可供运输车辆进出. 及临时转运材料使用,因而在东侧大门旁安装一台塔式起重机供材料的水平及垂直运输使用。钢筋制作在加工厂加工成型后运至施工现场安装绑扎,模板采用18mm 厚夹板及 20mm,25mm 厚松木散板,80mm×100mm 松木枋,48mm×3.5mm 钢管等,采用门式活动脚手架作支顶,模板脚手架备料为二层板面用量。混凝十采用商品混凝十,用两台混凝十泵输送至仓面浇筑。同时结合本

工程结构特点及施工工艺的需要,地下室分三段进行施工,以形

成流水作业,提高工作效率。三个施工段的面积为 750m²,1570m2²,830m²。考虑到浇筑混凝土后的温度、干缩等因素引起的变形,在底板及衬墙施工缝处设立了两道宽 800mm 的后浇带。

根据土方开挖完成情况及分段工程量,施工顺序为∶第三段——第一段——--第二段;各楼层每结构施工段工艺流程为∶柱、墙竖筋驳接、钢筋绑扎-——-柱、墙模板安装--—-柱混凝土浇筑—柱拆模—放线、抄平-———墙混凝土浇筑———楼面模板安装——楼面钢筋绑扎——楼面混凝土浇筑—养护、放线;

柱、墙模板安装后,即进行楼面模板安装,柱、墙混凝土浇筑,柱拆模,放线。抄平等工序穿插进行,以充分利用时间,抓紧工期。包括基础地梁、承台施工,仅用了120d 的时间就优质、高效地完成了五层地下室的施工任务。

3 几点体会

3.1 地下连续墙

在地下水丰富地区,深基坑开挖采用地下连续墙支护,有三重作用(1)在基坑开挖时,作为基坑支护结构可以挡土、挡水;(2))辅以衬墙作为地下室侧壁承受侧压力;(3)根据本工程的结构特点,作为主体结构的边框支承,其承受主体结构梁板的垂直力。

随着施工技术的改进和提高,刚性防水的地下连续墙接头基本上解决了地下室的渗水问题加之对地下连续墙的位移有严格的控制,在施工过程中,充分考虑"时空效应"的影响,控制开挖的顺序和时间、支撑及底板的浇筑时间,保证了整个支护结构的位移比较均匀并满足要求,充分发挥了连续墙的强度和刚度。

3.2 施工平台

本工程施工钢平台与水平钢支撑统一考虑,解决了井字型支撑深基坑开挖问题,尤其适用于周边场地狭小的基坑。由于钢平台的水平钢梁又作为水平钢支撑,结构布局合理,施工简便,并节省了材料,缩短了工期,降低了造价,争得了场地。在地下结构施工中还可作为施工便道,加快了施工进度,从设计角度来看,中部设置施工钢平台对于提高基坑支护体系的安全度,以及限制连续墙位移等无疑也是十分有益的。

3.3 圆管钢支撑

钢支撑的钢管制成工具型式,以便于安装、拆卸,每段钢管长度1~~4m不等,用螺栓连接,两管之间每隔1m用L80×10角钢相连,钢管支撑结构受力好,重复利用率高,综合经济效益好。