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位于广州闹市区的某广场深基坑工程

309 2021-11-04 16:35:25

该广场位于广州市荔湾区德星路之西侧,南至下九路,北至长寿路。该地段是广州繁华的商业地区,工程周围商店林立,交通十分拥挤。该工程地下室二层,基坑深8m,宽101m,西侧长324m,东侧长 284m,基坑平面面积为 30700m²。

工程场地的地质情况为;(1)杂填土层∶厚1~3m,松散,含水量较高;(2)淤泥层∶厚1~4m,押深1~3m,松散,含水量

较高;(3)细砂、中砂层∶厚2~13m,埋深 3~7m,松散,含水量较高;(4)粉质粘土层∶厚7~11m,埋深4~13m,上部可向下逐渐变化为硬塑;(5)基岩;强风化带;岩质近土状,岩体较碎,厚度为5~12m,岩层面深度在18~25m 之间。中风化带∶岩质较坚硬,但裂隙较发育,厚度为1.5~1.7m,岩层面深度在 20 ~30m 之间,单轴抗压强度平均为5MPa;微风化带,岩质坚硬,但裂隙发育,岩层面深度在 25~39m 之间,单轴抗压强度平均为6.5MPa。地下水埋深为0.8~1.2m。

本工程场地南北二区的地质差异较大,南区岩面高,淤泥及细砂层较薄,粘土层以硬塑粘土为主,北区则岩面低,淤泥及细砂层较厚。

1 支护结构方案的选择

1.1 钻孔桩与喷粉桩组合加锚杆支护方案

如图5-41 所示,在地下室边墙外侧周围设置φ1000mm 钻(冲)孔桩,桩间距为 1lm,再在钻(冲)孔桩外侧另设550mm 喷粉桩,间距为1m。基坑开挖采用锚杆支护。

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此组合方案造价较低,有一定的防渗效果,同时由于南半区岩面高,采用锚杆支护较经济,从经济角度分析,此方法是可取的,但从技术角度分析则存在以下几个;

(1)钻孔桩挡土墙整体稳定性差;

(2)采用喷粉桩防渗,虽具有一定防渗效果,但止水不完全可靠,同时因为它的强度低,抗剪性能差,会随钻孔桩的位移而变形,产生裂缝,失去防渗作用;而在细砂层较厚的工程中,防水问题却十分重要。

(3)由于本工程范围砂层较厚,在锚杆的施工过程中可能会出现涌沙现象,引起地面塌方,危及临近建筑物,对工程质量及进度也会造成不良影响。1.2 800mm 厚连续墙加锚杆支护方案

此方案采用800mm 厚连续墙进行地下室围封止水,连续墙平均墙深16m,基坑开挖采用锚杆支护。水平间距为 1m,位置为一3.5m标高,锚杆每根施加 50kN 预应力,单根长度 20~35m。

工程的围护结构采用地下连续墙方案,防水性能远优于其他形式的围护结构,在地下室结构施工时,往往采用复合墙的结构作地下室的边墙,即利用地下连续墙和衬墙作地下室的边墙,这种结构比较合理,防水性能是可靠的。但由于砂层较厚,采用锚杆支护,锚杆的施工过程中会出现涌砂现象,引起地面塌方,危及临近建筑物。同时,锚头的渗水问题大大降低了地下连续墙的防水作用,不能充分发挥连续墙的优势,所以,这种支护组合仍未为最佳方案。

1.3 800mm 厚连续墙加部分板带与钢支撑支护方案此方案采用800mm 厚连续墙挡土围封止水,墙深平均16m,为了避开锚头渗水问题及消除锚杆施工引起地面塌方的现象,基坑开挖改采用φ600mm 钢管支撑支护,钢管壁14mm。钢管撑设一排,高程为-2.0mm。因本工程场地较宽,支撑较长,故部分采用半逆作法施工,利用板带与钢管支撑共同支护。支撑与板带平面布置见图 5-42。

钢管支撑和锚杆相比,消除了锚头渗水的隐患,且制作安装

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受地质和场外环境影响小,施工方便,但因支撑工程量较大,且要增加支承板带的钢管柱的费用,经济上不合算。 另一方面,钢支撑及支承柱对基坑开挖带来一定的困难,它防碍了大型机械的使用,由于本工程土方量较大,就这方面而言,工期将受到一定的制约。

1.4 800mm 厚连续墙加斜钢支撑支护顺作法方案

为了解决上述几种方案的不足,在基坑支护方案选择问题上,必须充分考虑设计与施工的实际情况,由于工程场地十分宽阔,如采用水平支撑,其挠度无法满足要求,根据地质资料,本工程场地细砂层较厚,由于细砂在无水状态其内摩擦角值会变大,也就是说被动土压力与压缩模量会变大,其阻抗地下连续墙位移的能力也增强,利用这一特点,可以起到反压土的作用;本工程基础桩采用冲(钻)孔灌注桩,基坑开挖是在基础桩完成后才进行,这样,可以将桩墙加以综合考虑。由于上述原因,选择以下方案较为合理。

如图 5-43,基坑开控分区分层进行,先进行中部十方的开挖及基坑内降水工作,挡土墙内侧周围留反压土,反压土的边坡视土质情况作不同的修定,并且在反压土面设置砂包以增加反压土的稳定性,待中部土方完成后,立即进行桩承台的施工,并埋设

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支撑底座,然后安装钢支撑,待承台混凝土达到龄期后才进行反压土的开挖;钢支撑待完成负一层楼板后才拆除。

此方案既解决了钻孔桩挡土墙整体稳定性差及喷粉桩防渗 止水不完全可靠的问题,同时解决了由于砂层较厚,采用锚杆支护时,在锚杆的施工过程中可能会出现涌砂现象,引起地面塌方,危及临近建筑物安全等问题,工程质量及进度较为可靠。一方面,由于此方案支撑数量较小,经济上比板带、钢管支护较低;另一方面,土方工程可以实行大型机械化作业,工期有保证,总体工程造价低。

但在基坑开挖的施工阶段,也就是在未安装好钢支撑之前,地下墙的位移能否在允许值范围内,这是一一个泊切要解决的问题,下面对这个问题进行深入的研讨。

2 支护结构的设计计算

2.1 无锚(撑)悬臂支护结构设计的简单计算方法

无锚(撑)悬臂支护结构的变形与土压力根据朗肯(Rankine,W.J.m.1857)土压力理论,可得入土深度 D,然后再求得危险截面处的最大弯矩,可进行截面选择。2.2 单层或多层支护结构设计由于不同的支护结构形式及基本假定,形成了不同的计算方法,本工程支护计算采用弹性地基杆系有限单元法。其基本思路为∶将基坑底面以上的墙体理想化为横梁单元,将入十部分墙体作为弹性地基梁单元,将锚(撑)作为两端铰接的弹性支承件。

3 支护结构的施工3.1 地下连续墙的施工

该工程的地下连续墙主要作为地下室的外墙兼作施工过程的围护用的防渗、挡土结构。连续墙厚 800mm,取大约 5m 为一槽段,采用工字钢接头。地下连续墙的施工流程参见有关手册。连续墙"工字钢"接头设置是根据设计连续墙钢筋网的外表尺寸作为"工字钢"接头的净宽,以腹板作为界线。由于工字钢与端孔间有相当空隙,为避免浇混凝土时,混凝土绕过空隙填充槽段空

位,造成第二期槽段施工困难,因此,安装前,在工字钢靠二期墙段一侧绑扎100mm 厚泡沫塑料、与腹板同宽,钢筋网安放完成、清孔完毕后,用砂包抛填工字钢外侧半圆空位。

槽段划分就是确定单元槽段的长度,在泥浆护壁条件下进行施工,槽段划分一般要考虑地质条件、后续工序的施工能力、地面施工荷载、地下水位以及开挖深度。槽段长度宜取 5m左右。

水下混凝土采用10~30mm 粒径的碎石,中砂,一级配,坍落度为 180~220mm,浇筑时应连续浇灌,并保证混凝十面的上升速度大于 2m/h,埋管深度为1~6m,并做好试件取样备检。

3.2 土方开挖

土方开挖主要采用大型机械进行,用PC-200、220、300,斗容1.0m²的反铲挖掘机直接挖掘,采用三菱8~13.5t 自卸汽车出土。为保证开挖时连续墙的稳定性,墙边土方开挖采用分段跳间进行,首先直挖至 2m 深,然后中间部分放坡挖至 4m,并迭加反压砂包,再将两侧土方放坡挖至 4m 并迭砂包,待迭好砂包后再将中间部分挖至 6m 并迭砂包,如此类推。

3.3 钢支撑

根据不同的地质条件,钢支撑采用单条 136c工字钢和用钢板连接两条槽钢的框架结构两种形式,并分别先用墙边第一排的承台或第二排承台作为支撑后座。为加强钢支撑与承台的联系,增加支撑稳定性,在承台施工时,预埋的钢板底座与承台钢筋焊接。

4 地下室结构施工

荔湾广场为特大型的多塔楼的建筑群,地下室结构共二层,每层面积为3.7m,地下室底板厚度两端为 400mm,中部为 500mm,混凝土的抗渗等级及强度等级为 S8、C30。圆柱设计尺寸 700~1500mm,混凝土强度等级为 C35。承台有 2桩、3桩、6桩、35桩等,厚度为1.5~2.0m,平面尺寸最大达18m×14m,剪力墙厚度为 250~400mm,混凝土强度等级为 C35。楼板厚为120mm,中部地下一层板厚 400mm,首层板厚150mm,混凝土强度等级为C30。下面主要对其大面积底板与大体积承台以及防水工程的施工工艺与技术作一些介绍和探讨。

4.1 地下室底板面积约30000m²,厚 400mm、500mm 采用商品混凝土、泵送浇筑,由干其面积非常之大,施工时采用分块及留设后浇带的浇筑方法,为保证施工质量,在承台、地梁、底板施工的同时,设置排水降压系统,以保证底板混凝土在浇筑时和浇筑后3d 内不承受压力。

4.2 临时降水井直径为 800mm,深度为从底板面深下1000mm,井底铺设碎石过滤,井壁加设大号铁丝网及过滤层。临时降水井之间用排水暗沟纵横贯通,以达到整体降压效果,暗沟纵横直接穿过地底并低于地梁底300mm。

4.3 后浇带

由干底板面积很大。浇筑时需分块进行,在块与块之间设置

后浇带,设置后浇带,确保主体结构受混凝土的温度变形与干缩变形的影响减至最小值,后浇带混凝土采用UEA 微膨胀混凝土,在主体混凝土完成48d后浇筑。4.4UEA 掺加技术

UEA 微膨胀混凝土的施工与普通混凝土相类似,浇筑时采用插入式振动器逐层振捣密实,直至混凝土表面开始泛浆和不冒气泡为准,浇筑后及时浇水养护,并用砂袋、草杆等覆盖,使其表面经常保持潮湿状态,其养护时间在 14d左右。

5 大体积承台混凝土的施工

5.1 本工程的承台有2桩、6桩、35桩承台等,厚度为1.5 ~2.0m,其中35桩承台平面尺寸达18m×14m,厚 2m,体积较大,在进行此部分的混凝土浇筑时,采用分段分层踏步式推进的浇筑方法,第一段采用8m,其后按 5m 一段向另一边踏步推进,如此边加高边推进,加高厚度约为 400mm 一层,每一层都做好振捣工作并控制推进速度不能过大,在浇筑时,做好泌水的处理,当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时,改变混凝土浇筑方向,从顶端往回浇筑,与原斜坡相交成一个集水坑,此时有意识地加强两侧模板的混凝土浇筑强度,这样集水坑逐步在中间缩小成水潭,用软轴泵及时排除。采用这种方法排除最后阶段的所有泌水。

5.2 温度裂缝的控制

对于大体积的混凝土浇筑,从施工角度主要是防止混凝土发生温度裂缝。大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是内部产

生的温度应力大于混凝土的抗拉强度而产生的结果,其产生的原因主要有水泥水化热、外界温度变化,混凝土收缩变形等。施工时主要采取了减少混凝土内外温差的措施,在混凝土浇筑前,绑扎钢筋时在 2m 深处长边每隔 3m埋设一条钢管,钢管弯曲引至承台上边,浇筑结束后在钢管一端注入自来水,从另一端排出,以降低承台混凝土内外温差,钢管在养护完毕后灌浆封闭。钢管排出的水,不直接外泻,而在承台表面积蓄,以延缓混凝土的降温速度,进一步缩小混凝土中心和表面的温差值,从而控制混凝土的裂缝开展。

5.3 大面积侧向防水施工

侧向防水是指侧向地下墙及其与地下室底板连接处的防水,由于地下连续墙是分段施工,其接头处的渗水现象一直是个施工难题,加上基抗开挖深度较大,地下水位高,为保证地下室的良好使用,做好防水、防潮的设计与施工工作,尤为重要。

在进行挂网喷浆前,清除连续墙外壁上的余泥浮碴,将壁面清扫干净,然后在墙上设置膨胀螺丝或在墙筋上焊出一截钢筋,将钢丝网上挂,用喷浆机将加石米的砂浆喷至墙面,砂浆喷射厚度约50mm 左右进行抹平。