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岩土研究院

基坑组合型支护(土工布重力式挡墙和预制空心方桩加中心岛支撑)

357 2021-12-27 15:23:25

4.4.1 工程概况

金宝广场工程位于宁波市百丈路以南,东西紧靠华严街与大步街。外围环境复杂,新修的百丈路人行道埋有通讯电缆和下水道,大步街有 400的城市主要供水管一根,需要特别保护。金宝广场由一幢26 层写字楼(含裙房商场)、一幢16层商住楼和2幢住宅组成。整个建筑均设置地下室,面积达 9600m²,其中主楼地下室有人防及设备用房,层高48m,裙房地下室为商场,其余为地下车库。主楼工程桩采用站550预应力混凝土管桩,其余均采用 426沉管灌注桩。

基坑根据使用功能与底板型式不同,挖土深度差异较大,26 层主楼挖土深度为6.50m,16层主楼为5.7m,其余挖土深度为4.4m。

4.4.2 围护设计

(1)工程地质情况

本工程主体建筑采用挤土桩,土的实际物理力学指数c、g与地质勘察报告提供的数据相差较大,但计算时仍采用地质资料数据。

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(2)围护设计思路

本基坑总体形状呈方形,面积较大,内部开挖深度不同,基坑四周紧靠道路,无拉锚条件。如采用坑内满堂支撑,费用大,施工困难;采用自立式挡墙对挖深浅部分较为合理,但对挖深较大处,挡墙费用高,位移大,有可能危及邻近管线。本工程充分考虑以上特点,确定先施工浅部分地下室形成中心岛,然后以中心岛作为深部分地下室施工支撑点的方案。浅基坑采用廉价的土工布重力式挡墙,在工程桩施工结束后与土方工程同时施工。深部分支护桩采用空心预制方桩,加单层钢管支撑,在浅部分地下室施工时穿插进行,基坑内深浅交界处,采用双排搅拌桩挡土,从而使总体工期缩短,造价大大降低,围护结构平面详见图4.4-1。

(3)围护设计计算

本工程围护计算参照《上海地区深基础施工指南》按国家有关规范进行,地面堆载采用10kN/m²,土的力学指标c、四值按固结快剪峰值选取,土压力按郎金土压力理论分层计算。对挖土深度 6.5m 处的支护桩,计算得桩长 17m,每根桩最大弯矩325kNm,单面配筋5强25;支撑每根压力2402kN,采用φ609×12钢管。详见图4.4-2。对挖土深度为5.7m处的支护桩计算得桩长15m,每根桩最大弯矩133kNm,单面配筋3中25。土工布挡墙按重力式挡墙计算,以斜木桩作为抗滑土钉来满足抗滑要求。详

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4.4.3 围护施工

土工布重力式挡墙施工采用一台0.7m³反铲挖掘机和一台1.0t 电动夯,挖掘机白天做围护,夜间挖土。挡墙采用分段施工,每段长度为 4m,常规一天能完成3段。土工布挡墙施工必须严格把好土坑挖掘、坑底排水和坑底土回填质量关。土工布一般 20~25cm 一层,段间用土包临时挡土。

截面 500mm×600mm 内径 400mm 的空心桩在现场用叠层法浇制,桩外模采用组合钢模,内模为充气胶囊。气囊在混凝土初凝时抽芯,待强度达到70%后,开始压桩。为使土尽可能多的进入桩内,桩位处表土作换土处理。压桩采用普通沉管桩机。坑内高低差部位的搅拌桩采用单头搅拌桩机施工,四次搅拌三次喷浆。在浅部分地下室施工时,交界处采用台阶形大放坡,坡度为1∶2,台阶宽为10m。主楼挖土在中心岛底板浇捣完毕后立即进行。为方便挖土,钢管支撑紧跟挖土设置,挖土方案和进度及支撑安装由专人统一协调。另外,为使中心岛受力均衡,两主楼挖土与支撑设置同步施工,支撑的支承桩利用工程桩接长,以节约费用。

浅部分地下室挖土从1995年6月20 日开始至8月初结束,主楼地下室挖土自9月初开始,一个月结束,共挖土方近6.0万m³,其中曾遇6月底至7月中旬的连续雨天,工期较计划拖延了近一个月。

围护施工结果

(1)变形监测情况

本工程在挡墙后、环梁上及中心岛底板设置了位移和沉降观测点。观测结果表明,土工布挡墙一般位移在15cm左右;挡墙后2m 范围内,土体沉降一般也在 15cm左右,但南端局部土工布挡墙由于施工质量等原因,位移达 50cm,沉降 40cm。

环梁位移在各施工阶段变化较大。因本工程支撑设置滞后于挖土,在挖土完成三分之一,南北向支撑已部分安装完毕,东西向支撑尚未设置时,26 层主楼部分环梁总体向东位移 2.3cm。后将环梁两端与已完工的裙房地下室顶牢,才使位移稳定。在整个挖土过程中,环梁在支撑未设置前,各支撑点均产生了1.0~2.0cm 的位移,在支撑安装完毕后,位移立即停止。中心岛两个方向均未发生任何位移。

环梁后面的土体沉降观测选择了垂直于环梁方向的 4组观测点,每组由离环梁不同距离的3~4个点组成。观测结果表明,环梁后土体沉降影响范围较大,最远离环梁 18m,最大沉降量2.1cm,而且呈远大近小的状态,主要原因是坑内土体扰动后性能较差,坑内土回弹,隆起较明显,使围护桩下端绕支撑点向坑内位移,待动土压力发生作用后位移逐步趋于稳定。

(2)工程遣价

本工程由于采用中心岛法施工,大大节约了支撑费用,围护桩采用预制空心方桩,较常规钻孔灌注桩节约 30%~40%造价,浅部分地下室采用廉价的土工布重力式挡墙,从而使围护结构费用大幅度下降。围护总预算造价320万元,总延长米为430m,平均每延米造价7400元,在类似范围和深度相近的同类基坑中造价处于较低的水平。

4.4.5 体会与建议

(1)土工布重力式挡墙在宁波地区应用已有多次,其造价与速度优势明显,但由于本身变形大,较适用于杂填土较厚,周围场地开阔,挖土深度在4.0m 以内的基坑。在环境较复杂的地段要谨慎采用。

(2)大截面预制空心方桩作为抗弯构件,其截面形式合理,施工文明方便,造价低,桩的挤土量较少。但现场预制常受到场地条件及工期的限制,如能采用工厂化预制大截面(600m 以上)空心桩,将以其造价和工期优势成为深基坑围护有前途的桩型。

(3)工程桩采用挤土桩的基坑围护设计时应取较高的安全系数,并应采取一些防止桩下端位移的辅助措施,必要时应采用双道支撑。

(4)边挖土边设支撑的施工方案,大大方便了挖土,减少挖土机压坏支撑的风险,但施工组织必须周密细致,变形观察及时,不然会造成围护结构的安全事故。

(5)对于大型基坑如条件允许,结合底板的结构布置,采用中心岛施工,是可靠经济的支护结构方案。