欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

平面格构式拱撑环支护结构基坑实例工程

318 2021-11-08 10:07:26

澳东大厦是一座地上27层、地下2层、高度为 99m 的综合性写字楼。该大夏西靠友谊路北邻中环线,南侧与6层高的染化研究所大楼相距 9.1m,东侧相距1.5m 是围墙和平房。本工程地下水位较高,土质较差,以粉质粘土为主。基坑长69.4m,宽42.7m,深 9.3m。

1 基坑支护方案设计

本工程挡土结构由钢筋混凝土钻孔灌注桩和素混凝土钻孔灌注桩相间布置构成,钢筋混凝土桩桩长15.8m,直径 800mm,间距1.3m;素混凝土桩桩长14.1m,直径 500mm,间距1.3m。桩外做1道深15.8m、直径为 700mm 的全封闭水泥搅拌桩防水帷幕。在钢筋凝土桩顶浇筑一道断面为1200mm×400mm 的钢筋混凝土帽梁,在一4.1m 标高处设置一道主要承受侧压力的钢筋混凝土大环梁,其断面为1800mm×800mm。在基坑长边的中间段一4.0m 标高外设置5根断面为600mm×600mm 由4 根160mm×14mm角钢焊接而成的工具式水平钢支撑支顶在大环梁上,承受环梁传来的侧压力。抵御环梁和围护桩的变形。在基坑的两个端部,依靠半圆形环梁承担侧压力,因大环梁脱离围护桩,在大环梁与围护桩上的连系梁及之间设置了二种不同形式的钢筋混凝土构件荷载。在3个摸角处设计成大拱梁上套上拱,在西南角则采用格构架连接大环梁和围护桩上的连系梁。全部环梁(连系梁)与钢筋混凝土灌注桩咬合成一个整体,形成了平面格构式拱撑环梁支护结构(图5-48)。整个大环梁形成大部分受压或弯压、少部分受弯的钢筋混凝土构件。

2 施工工艺

该支护结构形式的施工工艺流程如下;打围护桩、防水帷幕和降水井-—-沿围护桩顶环状挖土(一步土)——破桩头、做帽梁——混凝土达到规定强度及浅层降水符合要求后开挖环梁底面以上土(二步土)——做环梁、连系梁及二者之间的连接构件——混凝土达到规定强度及深层降水符合要求后,边安装钢支撑边"凹"形开挖剩余土方(三步土)—垫层、基础及地下室施工——回填土——环梁及钢支撑的拆除。

澳东大厦基坑支护工程的施工关键要处理好以下二项内容∶

image.png

第3步土方的开挖和钢支撑及其支柱的设置。

3 第3步土方的开挖

该支护结构中第3步土方的开挖有二处必须注意施工方法,一是半圆拱内土方,二是钢支撑下的土方。

3.1 半圆拱内土方的开挖,东部半圆拱内土方的开挖是从拱顶向后左右对称进行,在1号钢支撑未设的情况下挖土至拱脚附近时,要按图5-49 所示方法开挖。西部半圆拱内土方开挖时,5号钢支撑已架设,先挖拱脚土后挖拱顶土,使5号钢支撑一度承担了过大的荷载,拱顶土方挖除后5 号支撑内力虽有所降低,但仍超过其设计值,在施工中拱未能起到应有的作用。因此,在半圆拱内挖土应从拱顶开始向后左右对称开挖,不允许先挖拱脚处土方。

image.png

3.2 钢支撑下土方的开挖 为方便机械挖土,本工艺执行随挖土随设撑,即先开挖支撑下中部土方,在坑边预留一定范围(约6m左右)土方,待该支撑安装后随下根支撑中部土方一起开挖,即"凹"形开挖钢支撑下土方(见图5-49)。此法控土与"先支撑后开挖"并不矛盾。如果先挖下坑边土再设撑,必然会给支护结构带来危害。

4 钢支撑施工

施工支撑的程序∶打设支柱——环梁内下预埋件——坑外组装钢支撑、弹线定位、开挖环梁面以下土方-—焊支撑托座、处理支柱顶部—钢支撑就位安装--—水平杆系安装。

4.1 支柱的施工∶支柱的承载往往比较复杂,不只是钢支撑的自重和施工荷载,往往还有其上拱或下拱力,如在澳东大厦基坑支护中拆除支柱后,钢支撑有的上拱达50mm,其下支柱就处于受拉状态。因此,支柱下端支承在工程桩上时,要与工程桩的主筋焊牢,满足锚固要求。对单独设桩支承的支柱,也必须保证足够的埋入长度,使支柱既可承压又能受拉,确保水平钢支撑在竖向的约束可靠。对于支柱未能可靠锚入其下支承桩,出现吊脚现象的,处理起来相当困难,因此,在打支柱下的支承桩时,必须严格控制桩顶标高,宁高勿低。

4.2 钢支撑的安装∶钢支撑的拼接要保证各节在同一轴线上。由于土方的开挖,支护结构已产生一定的变形,钢支撑就位前,需根据两边环梁支撑位置的实际距离,用气割截平钢支撑的一个端头,然后吊装就位并与预埋件焊牢固定。对先安装的第一根钢支撑要采取措施保证其水平面内的稳定。两根相邻钢支撑间也应用水平杆系连接牢靠,控制钢支撑水平面的侧向稳定。

5 技术措施及施工注意事项

(1)破围护桩桩头时必须凿净浮浆层露出硬灰,达到设计标高后,凿毛桩头并清理干净,以保证桩顶与帽梁混凝土连接可靠。另外,旧梁底边一般在桩顶以下 50mm 以上,包裹住桩头(图5-50),保证帽梁与桩可靠地传递剪力。

(2)围护桩顶纵向钢筋的锚固。对不作为首道支撑撑点的帽梁,一般将桩的纵筋伸至帽梁上层钢筋即可,当个别桩的钢筋长度不够伸入帽梁时,可将桩的纵筋隔一接一,锚入帽梁内。

(3)为增强环梁(连系梁)与围护桩之间混凝土的咬合力,应尽量将环梁(连系梁)高度范围内的桩间土掏净,增大其与围护桩的接触面,并剔凿该范围内的桩身混凝土保护层。

(4)环梁施工放线必须准确,否则将严重影响环梁及整个支护结构受力。

(5)为保证环梁可靠受力,在环梁与连系梁交叉处,应尽可能多地延长相交段长度;钢筋绑扎应先环梁后连系梁,连系梁钢筋插入绑扎。

(6)环梁和连系梁的混凝土浇筑一般不留施工缝,需留设时应避开环梁与连系梁的结节处、钢支撑的端部及悬空部分的环梁段上。

(7)环梁和钢支撑的拆除应逐段、逐根进行,不要同时拆除。

6 结语

通过澳东大厦基坑支护工程的施工实践证明,平面格构式拱撑环梁支护结构利用圆拱形钢筋混凝土环梁及钢支撑作内支撑来抵抗外荷载,控制土体位移,技术可靠,经济合理,社会效益显著。