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华联商厦二期基坑单排钻孔灌注桩双层内支撑支护

293 2021-12-23 09:38:47

2.6.1 工程概况

宁波华联商厦二期工程位于宁波市中山东路南侧,建筑面积近8.5万m²,主楼 25层,裙房10层,地下室二层。基坑宽55m,长120m,面积约为6000多平方米,开挖深度为9.5m~10.6m。

本工程地处繁华闹市,周围建筑物密集,且多为旧民房,东邻东渡路并与原华联大厦1号楼以过街楼相连;西为崔衙街,西北角为原新华书店,与基坑相距仅 2m 左右。该基坑的特点是面积大,深度深,周围环境复杂(见图 2.6-1)。

2.6.2 支护设计

(1)工程地质情况

根据地质勘察报告,场地上部为杂填土层及素填土层;中部为淤泥质粉质粘土层夹粉砂层;下部为粉质粘土层,强度较高。场地内有古城墙遗址,有木桩及古井等分布其间。大楼基底座落于淤泥质粉质粘土层中部③-1层,各土层的物理力性指标见表 2.6-1。

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(2)支护设计思路

根据本工程平面特点、周围环境及地质条件,要求支护结构有较好的刚度和较小的水平位移,以保证基坑、周围建筑物及道路管线的安全使用。经过对几个方案的比较分析,确定采用钻孔灌注桩排桩作为围护桩,二层钢筋混凝土平面桁架作为支撑结构,外加一些辅助措施,确保支护结构安全可靠。

围护桩采用单排钻孔灌注桩φ800@1000,桩长 22~23m,北端围护桩根据建筑物形状布置成半圆拱,圆拱直径为 44.8m,以充分利用圆拱结构特点,减少支撑,方便施工。排桩背面用深层水泥搅拌桩止水。基坑内侧底部沿围护桩用压密注浆进行加固(见图2.6-2及图2.6-3)。

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支撑系统采用钢筋混凝土结构,根据基坑平面布置,采用角撑与桁架对撑相结合方式。支撑布置充分考虑了基坑开挖方便,在支撑平面内留有三个较大空间,便于挖土及运土机械作业。

(3)支护结构设计

1)土压力计算按朗金土压力理论进行。

2)围护桩计算采用等值梁法;钢筋混凝土支撑采用平面梁系法。

3)设计时考虑了不同情况下的各种不利组合。

4)土的内聚力c值及内摩角φ值,考虑宁波的实际情况,对地质勘察报告提供的值进行了适当修正。同时考虑了排桩与土体之间的摩擦影响。

5)由于场地狭窄,考虑重车及堆载,地面荷载取 30kN/m2²。6)支撑系统环梁的荷载系数取1.2,支撑梁的荷载系数取1.4,抗倾覆安全系数取1.3。7)水泥搅拌桩止水

为防止地下水通过桩间渗入基坑,造成桩间土流失以及由此而引起的地面建筑物的不均匀沉降,设计中采取了双排深层水泥搅拌桩止水的方法,水泥搅拌桩桩长15m,采用φ700 双头搅拌机成桩,搭接200mm,水泥掺量12%(土体重),水灰比0.5~0.6,水泥用 425号普通硅酸盐水泥。局部因场地限制,施工困难部分,采用压力注浆止水。

8)压力注浆加固被动区土体

为改善被动区土体的力学性能,减少深层土体的位移,同时为了减小支护桩的直径和桩长,对被动区土体进行压力注浆加固处理,处理宽度为 4m,深度 5m。根据现场试验,注浆压力以0.4MPa为宜,水灰比0.6左右,注浆孔间距1lm,梅花形布置,每米水泥用量 180~200kg。从现场取芯试验及触探测试及开挖后的实际情况,加固达到预期目的。

9)支撑立柱

支撑立柱采用型钢格构式方柱,型钢采用等边角钢(见图2.6-2),下部采用钻孔灌注桩(尽量利用工程桩代替),在埋入地下室底板混凝土处设置挡水片以防渗水。

10)支撑转换

地下室底板完成以后,进行第一次支撑转换。以便拆除第二道钢筋混凝土水平支撑。转换采用在底板和围护桩之间浇毛石混凝土,待强度满足要求之后。开始拆除第二道支撑。

当地下室楼板浇好之后,进行第二次支撑转换,根据建筑物结构布置情况,第二次转换结构采用现浇钢筑混凝土"T"结构(见图2.6-4),每个"T"型结构间距8~9m,待强度达到要求后,可拆除第一道支撑。

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2.6.3 基坑开挖及基础结构施工

本工程的土方开挖从1995年4月 20日开始至8月24日结束,12月30日完成地下结构工程。

(1)开挖要求

1)土方开挖宜分段分层进行,每层土的高差不超过 2.5m。

2)支撑混凝土强度达到设计强度 70%以后,方可挖支撑以下土层。

3)为保证支撑及立柱安全,支撑上不得停放挖掘机等重型机械。

(2)施工步骤和方法

支护桩施工→土方开挖及支撑结构施工→地下室施工及支撑转换和拆除。

1)支护桩施工

支护桩包括水泥搅拌桩及钻孔灌注桩,共计 995 根,用于被动区土体加固的压力注浆量为6000m。

本工程地质复杂,场地小,支护桩和工程桩同时施工,施工机械多,施工难度大。支护桩采用跳打法,且在水泥搅拌桩完成一部分后才进行,而压力注浆要在工程桩及支护桩结束后才能进行施工。

2)土方开挖

本工程土方开挖量约为6.5万m²³,而且白天不能外运土方,只能夜间组织土方施工。根据支撑结构形式分为 A、B、C三个区域流水施工。三个区域范围分别为;A区为两道角撑,B、C区分别为两个桁架支撑。为保证夜间开挖的土方能够迅速运出,高峰时配备5台挖土机及自卸汽车 20辆。

土方开挖由南向北进行,分五层开挖。由于设计要求支撑梁上不准行走挖土机,为此在第五层开挖中用 50t 汽车吊来完成挖土机移位。每层开挖深度一般为2.5m左右,最后一层 300mm,采用人工开挖修平,保证地下室地基土不受扰动。

第三层开挖用2台挖土机翻土至围护边,由停在围护外侧挖土机装土运出,一般白天翻土,晚上装车运出。当遇到工程桩时,由人工将桩四周土方排除并及时凿去,以确保挖土机在坑内行走自由和工程桩质量。局部支撑梁底土方,用小型挖土机或人工挖土,塔吊配合翻土装车。由于地质较差,泥泞不堪,为保证挖土机在坑内的行走,在行车道路上铺设路基板。为了保证施工进度,将支撑混凝土强度等级从C30提高为C35。

3)支撑施工

混凝土支撑梁施工采用常规的组合钢模拼装,钢管夹头固定,底模用C10混凝土做垫层。为保证挖土时垫层能与梁分离,在垫层面上铺一层油毡。支撑同桩连接部位,桩表面凿毛加焊锚固筋及吊筋。

(3)施工期间的排水

在土方开挖及支撑施工期间,原计划采用深井降水,通过现场对深井降水效果的试验,发现就现场地质情况而言,深井降水的效果不够理想,因此只采用了常规集水井和明排水施工。

(4) 支撑转换及拆除

为确保支撑转换时混凝土的强度达到设计要求,第二道支撑转换部位的毛石混凝土在地下室底板施工前完成。第一道支撑转换采用"T"梁形式,"T"型梁同地下室一4.00m 处楼板同时施工、同时浇捣,这样只须考虑地下室结构部位的养护时间,即可满足拆除要求。

支撑采用控制爆破法拆除,由宁波大学波力高新技术工程公司组织实施。拆除规模达1300m³。为使混凝土与钢筋脱离,并破碎到恰当程度,保护周围环境,波力公司在布孔和炸药量的设计方面作了认真研究,布孔和药量见图2.6-5及表2.6-2。

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由表 2.6-2可以看出各种截面支撑所需炸药量。以上数据须经现场钻孔验收及试炸后,视具体情况予以调整。

此外爆破引起的飞石会造成对周围环境的危害,必须完全控制。本工程采用除在支撑上直接覆盖以草袋、麻袋外,在一定距离外还搭设了一道刚柔结合的竹排防护棚(见图 2.6-6),取得了预定效果。

防护棚要求;

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1)高度离支撑顶 1.8m,以利人员在内作业。

2)侧向间距离支撑 0.8m 以上,以免支撑炸散后砸弯外侧钢管(外侧钢管要求落底)。

3)对桁架对撑,可搭天棚把几根支撑一起盖住,以减少工作量。中间竖钢管尽量离开支撑远些。

4)棚顶盖两层竹排,夹一层麻袋,可重叠,不可滑空。5)侧面挂一层竹排,超过支撑侧面的一半,竹排间可重叠,不可漏空。

本工程使用爆破拆除方法,不仅安全可靠,而且能大大缩短工期,仅用了30天,取得显著效益。2.6.4 基坑支护系统的监测本工程实施的监测内容有∶1)围护桩顶的水平位移及沉降。

2)深层土体位移。

3)周围有代表性建筑物的水平位移及沉降。

本工程的监测由浙江大陆建筑特种工程公司完成。埋设了9 根测斜管及16个观测沉降点(见图2.6-7)。

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测试成果表明8号测斜管水平位移为最大 55mm,发生在坑底以下1m 左右,最大沉降为15mm。

实践证明华联商厦2号楼基坑围护措施是成功的,相邻建筑物和相邻道路、地下管线的位移及沉降均得到有效的控制。