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南京某大厦基坑围护

347 2021-11-03 15:40:58

南京友谊大厦位于南京新街口,北邻汉中路,西靠铁管巷,东、南紧邻商店和多层住宅,距离均很近。主楼16层,裙楼5层,建筑占地面积3600m2。地下室二层,基坑开挖深度 8m左右。地下室深基坑大致呈矩形,东西长为83.2m,南北宽 45.6m。坑周地下管网十分复杂,有供电、通讯、上下水管和煤气管道等,又处于市中心闹市区,环境条件十分严峻。

2.工程地质条件

场地地势平坦,地貌上,西部为长江阶地区,东部为古坳沟区。第四纪覆盖土层厚约18m,下伏基岩为白垩系砂质泥岩,地基土自上而下分为七层,各土层物理力学性质见表9.2-3

从表9.2-3看,基坑开挖范围内的土层以杂填土和淤质粉质粘土为主。局部粉质粘土。基坑坑底以下为可塑状粉质粘土。地下水位埋深在地面以下1.0m左右。

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3.围护结构设计

因场地土以粘性土为主,土的状态在南京地区尚属较好土层。含水量不大,但土壤透水性较差,所以工程桩设计采用了人工挖孔灌注桩。基坑围护结构原设计为人工挖孔灌注桩加砖砌拱组合结构。人工挖孔灌注桩的直径 φ1000,间距 3000mm,桩长 14~16m;砖砌体厚度为 240mm或 120mm。设计的出发点是利用桩间土体成拱,砖砌体仅起保护"土拱"的作用。但设计中未进行细致的构造处理和详细的结构计算,由于桩距较大,再加地下水的作用,淤泥质粉质粘土的"土拱"作用不明显。自身的稳定性比较差;人工挖孔灌注桩在施工过程中降水引起周围地面沉陷和邻房开裂,由此出现险情,不得不采取补救措施。经过反复论证,在充分利用已施工好的人工挖孔桩作支护桩的基础上,改为混凝土钻孔灌注桩与人工挖孔桩形成组合拱结构。在不降水不挖十的前提下。在地面完成组合拱结构的施工。使基坑开挖和地下工程施工得以顺利完成。

组合拱围护结构的总平面布置见图9,2-32。整个围护结构周长 238.3m,由 78个拱组成,其中人工挖孔灌注桩 82根,钻孔灌注桩 204 根。组合拱结构的跨距和构造设计根据当时已完成人工挖孔桩和部分砖砌拱的现状,设计有七种型式,详见图9.2-33。图中1、2 两种型式的拱矢高很小,基本上趋于平拱;图3为南北两侧跨度最大的几跨(挖孔桩未施工,故两跨合一跨),因而钻孔灌注桩的直径也较大(φ700),图4~7是利用或部分利用原有砖拱的基础上,增加钻孔灌注桩或压密注浆组合拱。整个基坑没有任何支撑和锚杆,仅桩顶部设有一道圈梁。

灌注桩组合拱的基本构造详见图9.2-34。拱脚人工挖孔灌注桩直径 φ1000,桩长 l=14~16m不等。钻孔灌注桩直径 φ500~φ700,桩长l=10~15m不等。在灌注桩之间的间隙中用高压喷射注浆桩堵塞桩间空隙,同时在距拱背0.5~1.0m 距离内布设了压密注浆孔,呈弧线或直线排列(图9.2-34a),孔距为0.5m,插管深度为 10m(西部略浅)。由喷射注浆桩和压密注浆共同组成止水防渗帷幕。高压喷射注浆桩加固了桩间土,与灌注桩共同组成组合拱,加强了组合拱的整体作用。

4.施工技术措施

本工程围护结构的施工除了遵循灌注桩的施工工艺要求外,关键是喷射注浆桩和压密灌浆的施工。喷射注浆桩的钻孔孔径为 φ150~φ200,成桩直径为φ250~φ300,桩长6~10m,西部略浅,其工艺流程为∶先施工灌注桩,其次是喷射注浆桩,然后才施工压密灌浆。

浆液配方要掌握适当的配合比,浆液渗透半径0.3m,水泥土固体强度>2000kPa。

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采取的主要技术措施;

(1)严格控制施工程序。

(2)喷射注浆桩需隔桩跳打,防止串浆,灌浆压力控制在 500~1000kPa,以扩大桩径;压密灌浆压力控制在 50~500kPa,低压慢注,每个灌浆孔泵压应保持一致。

(3)灌浆要连续,不得中途间断,提钻拔管时不准断浆,每次提高高度不大于0.5m。

(4)浆液配制严格按设计要求,确保浆液质量。

5.效果与评价

(1)坑壁稳定性好。

组合拱围护结构和防渗帷幕竣工后即进行坑内疏干抽水,二天后开始挖土,机械开挖,一次拉沟开挖至设计标高。一般基坑内土方作业是不允许这种"一挖到底"的挖土方式,因为它将给基坑支护造成快速卸荷,应力过急释放使围护结构受力不均而造成极大危险。但由于组合拱的强度高、刚度大,使支护坑壁十分稳定,快速倒荷没有使组合拱出现任何问题。使土方作业赢得了时间,抢回了原先失去的工期。

根据变位观测资料,组合拱的变形量很小.大多数的桩,桩顶位移在10mom以内,南北面的支护桩中仅有3根桩的桩顶位移达到 30mm,这个数值大大小于相同开挖深度的普通悬臂式桩墙围护结构的桩顶位移。

(2)止水防渗效果显著

喷射注浆桩和压密灌浆防渗效果很好。土方开挖后坑壁干燥,坑底无渗水积水。据试验得知∶喷射注浆桩体的渗透系数达到10-cm/s,强度在 4000kPa 以上。基坑周围地下水位埋深稳定在0.8~1.0m左右,基坑开挖正值盛夏季节,遇到两次暴雨也未发生不良影响。

(3)组合拱的空间效应明显

本工程基坑开挖深度为 8、0m,局部达到 10.0m 以上,除了桩顶(地面处)有一道圈梁外,在竖直方向未设任何加劲肋、圈梁、围图之类的连接构件,但在土方开挖和地下室施工过程中组合拱一直处于稳定状态,这足以证明组合拱具有良好的受力性能和突出的空间效应。

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