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某商城基坑悬臂式双排干取土灌注桩支护

284 2021-12-22 09:47:54

1、6.1 工程概况

本工程地处宁波市商业中心,闹市地区。地下室基坑面积58m X108.5m,要求施工进度紧,若设置支撑则成本高,且影响挖土施工,经结合工程特征对围护桩及结构体系进行优化分析,确定采用双排灌注桩自立式支护体系和干取土工艺,使商业中心不受施工泥浆污染,且可避免水下混凝土施工,确保围护的质量。本工程邻周环境∶东邻开明街,南毗县学街,西接文化古迹城隍庙,北靠新建的并埋有压力地下管线的药行街。基坑施工时要求邻周古建筑及地下管线不受影响。基坑平面及邻周环境见图1.6-1。

本工程为地上三层地下一层仿古建筑的商业城,基坑开挖深度为6.5m。地质资料见表1.61根据地勘资料,围护桩须进入4-1粉土层,局部进入4-2层粉质粘土层2-3d(d 为桩径)初步确定桩长,然后根据资料参数按朗金土压力理论计算主动、被动土压力,求算土压力为零点以下插入深度,求算设计桩长。

1.6.2 基坑支护设计

围护桩为突四齿形截面干取土灌注桩,采用不设支撑的双排自立式支护结构,如图1.6-2。桩径 650,前排桩为连续密排,中距800mm,桩间土注浆作防渗漏加固处理,后排桩中距

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2400mm,前后排距为 2000mm,相当于30d(d为桩径)。根据有关资料,双排桩的工程计算,前后排桩距小于4d时按平均计算,桩排距4d~8d 之间,按框架计算,大于8d时按锚拉计算,本工程按框架计算后,作适当调整。参见图 1.6-3。基坑剖面如图1.6-4所示。围护桩主筋锚入锁口梁,形成刚接,锁口梁为构架式平面。

(1)设计参数选取

1)各层土的渗透性极小,渗透系数极低,采用水土合算。

2)各层土的厚度小,内摩擦角甲和粘聚力c均采用分层计算。

c、φ值用固结快剪峰值指标,φ值乘降低系数 0.8,c 值乘降低系数0.9.

(2)地面荷载取值

根据施工要求 10t 载重车沿周通行,按最大轮压及相邻低层建筑折算地面荷载为 40kP。

(3)设计计算

1)围护桩进入4-1 层,局部进入4-2层2-3d,计算插入深度11.7m,有效桩长19m。

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1.6.3 于取土灌注桩成桩工艺与施工

(1)成桩工艺

将模管与取土装置沉入土中,进行分段接长分段取土。当桩长在 30m 以内时,为提高成桩效率,可采用整根单节模管,超过30m 需采用接长装置,该装置有一定竖向伸缩距离,使浇灌混凝土后拔出模管时减少侧摩阻力。其次,根据不同土性采用相应的取土装置(消除抽真空保证原土取出),其成桩工艺见图1.6-5。

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成桩工艺程序;①桩孔挖除地表杂填土及地表硬壳层。②模管就位,校正垂直。③沉入模管,用专用取土器分段将模管内进入的土体取出。④接长模管、复校垂直。⑤沉入模管,用取土器分段将土体取出。⑥检测桩孔。⑦放入钢筋骨架、灌入混凝土振动拔出模管成桩。

取土装置;根据不同土性,有流动土取土器,一般土取土器和特殊土取土器三种及相应取土接长杆组成,均由翻扣联接,联接时间一般5~10s即可完成。取土器从模管内提出时设有空气进入底部的装置,避免抽拔真空现象发生;为达到连续取土,每台桩机配二只取土器,卸土和取土可同时进行,提高工效。

模管视桩长确定,当桩长在 30m 以内,可采用单节模管;桩长在30m 以上采用二节或多节模管,本工程采用长 23m的单节模管施工。采用多节模管时。模管的接长设有垂直搭接的伸缩装置,当拔动上节模管移动100~200mm 时,才带动下节模管的上拔位移,使上节模管由拔出时的静摩阻力转为动摩阻力,此时的上拔力已大幅度下降,再带动下节模管,使总的上拔力减小。

(2)围护桩的施工

本工程设计有效桩长为19m,设计模管入土深度须 20.5m (自然地面以下)。根据地质资料进 4-1层或 4-2层局部仍有流塑性土,管内土会出现回弹上升现象,为此模管须超深入土,保留1~2m 土体,实际施工模管长度为23m。

1)施工程序

根据成桩工艺要求,采取连续成桩程序,每台桩机采用二根模管,采用进一退二程序即1号桩位沉入模管取土至设计标高,灌桩身混凝土同时,即在2号桩位进行沉管取土,当取至设计标高时,1号桩位桩身混凝土浇灌完毕,此时2号桩位的桩机进至1号桩位,振动拔出模管退至3号桩取土;2号桩位进行桩身混凝土浇灌,以此类推。

2)杂填土的清除

本工程地处老宅基地,碎砖瓦砾土厚达1.9~4m,直接沉入模管,将在管底部形成严重土塞,阻止土体入管内,为此沉管施工前先用冲抓钻或挖沟清除杂填土,本工程采用挖沟清除杂填土。

3)取土装置的进气管管理

取土器取完土体后拔出时,由于模管与取土器密封,将产生抽真空现象,使取土器内土体下落或管内流动土体上涌,为此取土器设置进气装置须妥善管理。每次取出土体后,有专人检查进气管的效果情况,并及时疏通。

4)钢筋骨架按受力方向设置

为降低工程造价,有效发挥受力钢筋的作用,采取受力配筋按受力方向设置,转角处按 45°方向设置。

5)前排围护桩间土注浆,防渗漏

前排围护桩缝宽150mm,注浆加固,加固深度自地面至开挖深度以下lm 止,每米水泥用量 25kg,配置混合液及固化剂,注浆压力0.3~0.5MPa。

本工程三台桩机同时施工,围护桩总桩数 568根,计划每台机每天6根计,有效总工期32天,实际最高每台完成9根,靠高压线侧因机架不宜靠近改用钻孔灌注桩施工。

1.6.4 基坑土方施工

基坑挖土采用信息化施工,沿基坑四周埋设6个深层土体位移测点,在锁口梁顶埋设38个水平位移测点,在土方施工时每隔2天测读一次,必要时每天测读。设计要求土方施工分挖深 4m 及4m 以下二阶段开挖;土方公司考虑效率和方便,采用一次开挖至设计标高、随挖随退的施工工艺,对支档结构相当不利,其最大水平位移值达到70~100mm,接近设计计算位移值。经多次协调在南端改为分层开挖,支护体的位移明显减少,3号测点最大位移(如图1.6-6)为30mm,说明分层开挖主动土压力缓慢增大,使土体和支护结构有适应和调整的过程。当土方工程基本完成,由于挖土程序有误留下图1.6-7 4号主体,此时挖土机停留在靠近1 号位置的锁口梁顶,采用人工挖土外运;挖土机将1号位置原已到坑底标高的土体超挖1~1.5m装车外运,然后挖2号土体补填1号,3号土体补填2号,4号土体由人工开挖填3号,依次将4 号全体挖完外运。1994年8月2日~8月3日晚上完成上述挖土。据8月4日上午监测,最大位移达147mm(见图1.6-8~1.6-9),下午继续监测已达160mm,14 日通霄施工 300mm 厚的混凝土垫层,位移才得到控制,8月8日以后最大位移控制在172mm,直至基础底板全部完成。

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由于超深挖土产生围护土体较大位移,使相邻建筑物城隍庙大殿的立柱沉降造成裤头脱节,工地及时采取临时加固措施处理,并在稳定后修复。

从以上测试结果可见,超挖及一次性开挖至标高均可能引起土体较大的位移,尤其是超挖引起的影响更大,说明土方施工程序对基坑围护安全是很重要的。在邻周环境复杂地段设计控制位移值在 30~50mm 范围较为适宜。

1.6.5 经济分析及体会

(1)经济分析(每延米)见表1.6-2。

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以上单价为1993年12 月预算。

(2)体会

1)干取土灌注桩能有效消除施工泥浆对城市的污染。桩身质量稳定,施工效率高,造价低。

2)对大基坑来说采用双排自立式围护结构,挖土成本低、速度快,本工程提前交付使用,与采用自立式围护体系有关。但自立式围护结构要注意控制围护结构的位移,注意挖土顺序,严格禁止超挖。

3)干取土施工工艺须逐渐形成工法,逐步完善机械设备,包括监测和自控装置,以保证工程质量,进一步提高工效,并可在围护桩施工基础上逐步发展用于工程桩。