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南苑鞋城基坑双排沉管灌注桩单层内支撑支护

341 2021-12-23 09:25:50

2.5.1 工程概况

南苑鞋城位于宁波市区开明街与药行衡转角处,东离开明街4.0m,南距药行街4.9m,地下管线复杂;北面纺织工业局大楼离本基坑边约11.5m,西面距已完成的新街小区11号和12号楼分别为8.50m和 16.0m左右(见图2.5-1)。

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本工程地上八层,地下一层,建筑面积为8070m²,建筑物高34.3m,框架结构,工程桩为 400mm×400mam 预制方桩,静压沉桩,桩顶标高为一6.15m。

地下室处在楼房中间(见图 2.5-1),基础底板面积约为626m²,底板厚1.2m,地下室形状不规则,最大宽度为 20.87m,围护总长为122m左右,平面形状尺寸见图2.5-2。

2.5.2 围护设计

(1)工程地质情况

与基坑开挖有关的土层分布见表2.5-1。

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本表根据宁波市工程勘察公司提供的《新街小区南段工程地质勘察报告》编制,c、φ值皆为固结快剪峰值,其中杂填土按经验取定。在开挖范围内,除杂填土外,各土层渗透系数均较小,地表水主要受自然降水影响。

(2)围护设计思路∶设计原则主要为以下三条∶

1)确保开明街、药行街路面及地下管线不受损伤。确保邻周建筑物安全,确保施工安全;

2)费用较省;3)施工方便。

本基坑支护可选择的方案有二种∶一是钢板桩;二是钢筋混

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凝土灌注桩。

钢板桩支护必须加拉锚,拉锚要破坏街面,锚定要到对面民房及城隍庙中开挖,是不可行的;如在钢板桩内加钢支撑,支护刚度仍然不足,易造成路面塌陷,且费用太高。

较适宜的是沉管钢筋混凝土灌注桩,它比钻孔灌注桩施工进度快,费用省,又无泥浆排放问题;但施工中应采取措施,防止在沉管过程中对工程桩的挤压影响。

经过对自立式和内撑式两种方案进行比较,认为自立式方案虽然施工方便,但费用较高,本工程基坑宽度较小,用内撑方案,比较经济合理。经多次比较后,决定采用双排钢筋混凝土沉管桩加内支撑方案。

双排沉管灌注桩每排采用 4426@660,两排间距中对中为600mm,按梅花形布置,桩顶用盖梁连接;盖梁作为支撑系统的一部分,断面尺寸为1400mm×500mm(宽×高),内角撑采用钢筋混凝士新面 600mm×600mm;内对撑采用钢结构,详见图 2.5-2.

(3)围护设计计算几个设计参数的选定;

1)g、c值按勘察报告中的固结快剪峰值选定;

2)采用天然饱和重度,水土混合计算土压力;

3)地面载荷按 20kN/m²计取,计算时换成当量土层;4)计算深度定为6.0m。

土压力按朗金理论计算,对φ值、c值、7值取加权平均值。一般粘性土土压力计算中略去内聚力而适当增加内摩擦角,本工程土质绝大部分为淤泥质土,在略去内聚力后,摩擦角未提高,这样偏于安全。

采用等值梁法计算支护桩内力及桩顶支撑反力,计算中假定双排桩为铰接,而实际施工中,桩顶同刚度较大的盖梁固接,桩所受的最大弯矩有所减少。因此,本设计对桩身最大弯矩乘以折减系数;折减后,每根桩所受弯矩约为 96kNm,桩身配筋按圆形截面配筋计算。

按计算,桩长为16.0m但为了使桩脚保持稳定,必须穿过土质较好的第3层土,所以,最后桩长取 18.0m。

盖梁按连续梁计算,在转角处适当增强,使其接近刚节点。

盖梁、支护桩和支撑的混凝土强度等级C25。

2.5.3 护结构施工

本工程围护结构施工从1993年4月 20日开始,施工顺序为;支护桩→支撑结构→支撑结构养护→机械挖土→人工修土→基础垫层→基础底板钢筋混凝土工程。考虑到大量沉管灌注桩打入地下,挤压基坑土,对工程桩会产生一定的影响,所以,施工时放慢沉管速度,每天不超过10根,并采用跳打。钢筋笼的加工安放是保证支护桩质量的关键,为保证钢筋笼符合设计要求,在笼内设虫14内撑圆环,间距 2.0m,箍筋全部点焊。

设计要求挖土从中间向两端推进,且要求分二层挖;这是考虑到本工程桩和支护桩施工时,土体被挤压,土体内的能量必须缓慢释放,使支护结构缓慢均匀受力。

排水措施分地面排水和坑底排水二部分。地上设8口集水井,深3.5m,内径d=800mm,砖砌四周用盲沟连通,主要是排除地表水及自然降水。基坑底设6口集水井,用φ200竹笼连通,竹笼四周用碎石填满。在实际施工中,坑中水较少。

2.5.4 围护结构的施工效果

(1)实际挖土顺序未按设计要求,而是从北端开始挖,且一挖到底,引起支护结构产生较大变形。经实测,盖梁跨中挠度值达10cm,支护桩变形最大值在地下约3m处,桩挠度值约6cm。如不采取应急措施,支护结构变形有继续发展趋势。停止开挖后,双方协商∶①在北端支护结构后挖土卸荷;②改变挖土方式。考虑到有一定困难,改为从北端继续往南端移动开挖,但必须分二层挖。第一层机械挖土4.5m深,余下的1.5m土层人工开挖。按新定的方案开挖后,整个支护结构未出现太大的变形。但盖梁、支护桩挠度值比设计时考虑的要大,且有开裂现象,具体测定结果如下。

北端边中点∶盖梁最大挑度值 12cm,支护桩10cm。西端边中点∶塔吊前盖梁最大挠度值10.5cm,支护桩 8cm。东端边中点∶开明街一侧锚梁挠度值8.6cm,桩 5.5cm。

虽然整个支护结构变形较大,但未破坏。一般情况下,在挖土后3~4天支护结构变形就完全停止。

(2)支护结构造价,由于按单层支撑进行设计,支撑系统采用了费用较低的钢筋混凝土结构,整个支护结构费用较低,按1992年预算价计算,每延米4900元(钢材、水泥由甲方供应)。

2.5.5 体会及建议

(1)经几次计算体会到,自立式支护费用较高,因此考虑单层支撑。如坑较深,建议采用二层支撑。

(2)被动土压力系数的确定是一大难题,本工程根据《高层建筑基础工程施工》一书建议,考虑桩土之间的摩擦力采用了乘以扩大系数的方式,但有的参考文献却提出应折减,二者出入较大;根据本工程施工实践,似乎尚有潜力可挖。

(3)挖土方式的确定应考虑到实际施工难度。本工程场地较小。自卸车运转困难,如按设计要求从中间开挖、似乎很难办到;困此,本工程不得不从一端开挖,以人工挖土和放慢施工进度来弥补。

(4)支护结构的费用较大,且是临时结构,一次使用后就报废,所以设计时应考虑周到,力争在安全前提下降低费用。

(5)施工中应加强监测工作、设计应考虑有应急措施。

(6)在设计中应有排水措施。及时排除坑内、外地表水,对支护结构的安全施工有重要影响。