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环梁内支撑结构-———北京某综合楼深基坑工程

348 2021-11-08 10:44:48

该商业综合楼,位于北京北中轴路占地面积1640m²2,是集商贸、谈判、办公、客房和娱乐为一体综合性智能化商业大楼。本工程总建筑面积为18400m²,建筑平面呈矩形,地下 3层,地上8层,局部10层。钢筋混凝土筏式基础,基底标高—16.89m、—18.42m 及一19.29m,最低处为一19.97m。

本工程施工场地狭窄,基坑周边地上有建筑物。地下有各种管线(图 5-57),其中紧靠基坑边的管线为2 根供亚运村和北郊的φ600 主干给水管,埋深2.10m,是基坑支护重点保护的管线。

1 工程地质条件

在基坑支护结构埋深范围内,其土层自上而下依次为∶(1)杂填土;4(2)砂质粉土、粉砂层,厚度2.1~2.7m;(3)粉质粘十粘质粉土层,厚度为14.2~15.0m;(4)细砂、粉砂层,厚度6.7~7.8;(5)卵石层,埋深 27m 以下。

本工程地处青年湖、柳荫湖、人定湖三湖所构成的三角中心地带,地下水属上层滞水、潜水类型,水量丰沛,主要受大气降水和地表水补给。第一层地下水位埋深1.90~2.8m;第二层地下水位埋深23.80m。2 基坑支护方案2.1 支护方案确定

本工程基坑支护由中国建筑科学研究院地基所承担设计,并提出三种支护方案;(1)土锚钉支护方案;(2)护坡桩一锚杆支护方案;(3)护坡桩一内支撑支护方案。经过论证比较,从工期、造价、安全等方面综合考虑,认为保证基坑周边建筑物、地下管线及施工人员的安全是首要的,最后确定采用护坡桩一-内支撑支护方案。

2.2 护坡桩一内支撑支护方案(图5-57)

支护基坑长 82.50m,宽 25.36m。护坡桩设计为直径 80cm,间距1.30m 的钻孔灌注桩(邻近市政给水管部位采用人工挖孔灌注桩),共170根,桩身长 17.80m,桩底标高一20.60m。桩主筋采用9~16φ25Ⅱ级钢筋,布置在临坑前后两侧,加强筋为 φ16 @200,箍筋为 φ8@200。其内支撑为三个钢筋混凝土椭圆形环梁按长轴一字排列,椭圆长轴 25.80m、短轴 22.25m。环梁内支撑分别在基坑一2.8m 及一10.10m各设一道,环梁短轴切点处截面尺寸为1.20m×1.00m,切点处设置两根 2I56c 工字钢支托柱,以对基坑中部的环梁起支托作用。

2.3 支护方案变更

支护方案变更在基坑施工过程中出现两次,均对原有支护方案的支撑类型进行较大变动和增加。

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第一次发生在第二道内撑环梁施工前。 由于第一道内撑环梁对基坑土方的挖掘及运输带来诸多不便,影响施工的总体进度,故将第二道环梁内支撑取消,改为预应力锚杆外拉。锚杆设置为一桩一锚。共152根,高度分别设在一11.2m 和一1l.26m 处,锚杆长度有 20m、21m、22m、23m 四种。直径均为φl50mm,拉杆采用4束 1860级钢绞线,倾角10度、18 度间隔布置,腰梁采用两根I 25a 工字钢。

第二次发生在建筑设计对第三层地下室增设消防蓄水池。蓄水池沿基坑中部纵向布置,长 57.80m、宽7.14m、深1.53m 及2.40m,池边距护坡桩为9.38m,池底主要标高设在一18.42m 及一19.29m处,局部最低处为一19.97m。因池边距护坡桩较近,池

底标高又接近桩底标高,为防止支护桩体底部走动,在标高一16.89m处设置厚 20cm 的钢筋混凝土受力垫层(图5-58),并在池内设置与受力垫层同标高的型钢内撑传力杆件,共同组成桩体根部水平内支撑系统。

本工程基坑护坡桩支撑系统,由原设计的两道环梁内撑,变更为环梁内撑+锚杆外拉+受力垫层内撑多种组合,即上下撑、中间拉,简称"两撑一拉"。3 基坑止水、降水方案

本工程采用隔水帷幕进行坑外止水,采用管井疏干法进行坑内降水。隔水帷幕设在护坡桩外侧,采用610根 6500水泥搅拌桩(搅拌止水桩),水泥掺入量为土重的9%~12%,桩与桩之间搭接150mm,桩顶标高一2.4m,桩底标高一9.95m(桩身插入具有隔

水作用的粉质粘十层中)。基坑西侧两给水管中间。则采用插管压力注浆进行隔水帷幕施工。坑内降水利用管井将上部滞水层于下部潜水层连通,使上部的滞水在水头差的作用下,渗漏到下层水中,从而达到疏干上层滞水的目的,在基坑内布置两排降水井点,排距 7m、井间距8m,井深分别为 21m 与10m,间隔错开布置,管井采用外径400mm,内径300mm 的无砂水泥滤管,管外充填2~7mm 的砾料。

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4 基坑挖掘方案

本工程基坑土方量34200m²2。采用机械进行土方施工,并辅以人工配合。

4.1 基坑坡道设置

由于施工场地狭窄,仅基坑北侧有一定的空余场地,故确定北侧中部为坡道通过区。在灌注桩施工时将区内的三根灌注桩设计为短桩,桩顶标高控制在一6.8m,在护坡桩挡墙上开出宽 4.4、高 4.0m 的门洞,并按1∶6的坡度设计坑内坡道约 40m 长,坑外坡道约 36m 长,采取坑外坡道与坑内坡道相结合的方法,将坑内土方尽可能多的由运土车轮直接运出坑外,使坑内剩余土方减少为 4000m³。由坑外两台汽车吊用料斗运出,坑内留挖掘机、铲车各一台予以配合。土方全部完后,将挖掘机、铲车用重型汽车吊从坑内吊出。

4.2 挖掘施工安排

基坑挖掘要与基坑支护、降水配合进行,并严格遵循先撑后挖的原则,采取分阶段分层开挖,使支护结构受力均匀,并与支护结构的设计工况相吻合。

基坑分五层开挖,均采取由南向北的顺序∶

第一层,挖深2.1m,挖至内支撑环梁底标高一2.8m处,进行止水桩、灌注桩及内支撑环梁施工。

第二层,内支撑环梁施工完毕,下挖5.0m,由标高—2.8m挖至-7.8m。

第三层,继续下挖3.9m,挖至一11.7m处,进行锚杆施工。此层土方外运车辆,改由坡道进出基坑。

第四层,锚杆施工完毕,接着下挖5.0m,挖至一16.7m,预留约 20cm 土层,进行人工清槽;

第五层,受力垫层完成后,进行蓄水池土方挖掘,挖深1.5~2.2m,挖至一18.2~—19.1m,预留约20cm 土层,人工清槽。

土方开挖时第一步至第二步在坑外设短坡道,第三步至第四步设置高内外坡道。

5 基坑施工

基坑施工过程由基坑支护、止水、降水、土方等项目组成,其施工流程如下;基坑降水—第一层土方挖掘—隔水帷幕一护坡灌注桩--环梁内支撑—第二层土方挖掘-坡道设置一第三层土方挖掘—预应力锚杆一第四层土方挖掘一受力垫层一第五层土方挖瞄。

5.1 混凝土环梁内支撑施工

环梁工字钢支柱在护坡桩施工时即可进行,先采用人工挖掘成孔,孔径 φ800mm,然后再把56C工字钢放入孔中,并用C30混凝土将柱根基础浇灌密实。混凝土强度达到设计强度的 80%时,方可进行下层土方挖掘。环梁混凝土浇筑中,在梁上预留孔眼。当地下结构施工到一层时,在孔眼内放入炸药进行爆破拆除。

5.2 锚杆施工

采用普通地质钻机进行干作业钻进成孔。钻进时,控制钻入角度 10°、18°,且不得向两边倾斜。采用纯水泥浆进行一次灌浆,水灰比严格控制在0.45~0.50。灌浆时压力不得小于1MPa,并随时控制泵压及排水量。灌浆要连续作业。中涂不准随意停泵。以

防堵塞。张拉锚杆在锚固体达到设计要求时进行,张拉时采取逐级加荷,并注意变形记录,超出塑性变形限度,同时又未达到锁定应力时,应作局部补强。结合张拉试验及设计锚固力来确定锁定拉力,张拉试验时,要认真填写张拉记录。

5.3 受力垫层施工

受力垫层根据土方挖掘情况,及时分段验槽分段施工,以确保支护桩的稳定安全。基坑四周暗梁截面 600mm ×200mm。主筋

4425I级钢筋,箍筋φ8@400mm。蓄水池周边暗梁截面 1000mm ×300mm,主筋16425 Ⅱ级钢,箍筋φ8@400mm。受力垫层C20,厚度 200mm,配双层 φ8@200×200钢筋。分布在蓄水池上的2128C 工字钢杆件,要与受力垫层进行可靠连接,以起到水平支撑杆的作用。受力垫层混凝土浇筑时,要振捣密实,控制上皮标高并做好施工缝部位的处理。6 基坑施工监测

为保证基坑支护结构在挖土和地下结构施工期间的稳定,确保周围建筑物和地下管线的安全,对此期间的施工过程实行监测管 理。监测内容有∶

(1)基坑周围土体的水平位移及沉降观测。

(2)基坑东侧相邻三栋六层住宅楼沉降观测。

(3)基坑西侧市政给水管道的沉降及水平位移观测。

(4)基坑支护系统水平位移及支托柱沉降观测。

(5)基坑内支撑系统内力监测。从监测反馈的信息来看,环梁东西侧连梁及市政给水管道最大水平位移为10.5mm,基坑东侧三幢六层住宅楼最大沉降为0.22mm,环梁支托柱最大向 上位移10.8mm(基底反弹缘故)混凝十环梁的内应力也不小于设计值,监测结明,监测对象的沉降、位移、变形、应力均在设计允许范围内变动未出现异常现象。