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软弱地层深基坑联合支护系统

330 2021-11-25 10:10:45

一、工程概况

光明大厦位于厦门市厦禾路与斗西路交叉口西北侧,两幢塔楼为 35层,裙楼为 10 层,设3层地下室,基坑开挖深度约13.0m,地层地质条件较差,基坑支护工程难度大,该工程由厦门市光华房地产开发公司兴建,基坑支护工程由厦门京冶建设工程承包公司设计施工总承包。

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二、基坑支护方案选择

根据拟建场地周围环境、地层工程地质及水文地质条件。支护工程的主要难康在于基坑开挖深度较深,场地内淤泥厚度较大,且基坑东临斗西路,南靠厦禾路,周围有诸多管网线路,必须确保在整个地下室施工期间不会对周围环境产生损坏性影响。几经方案比较,认为选用桩、锚杆、椭圆形圈梁联合支护体系较为合理,见图2。

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四、支护结构施工与土方开挖1.支护结构施工工艺流程

支护结构施工按以下顺序进行∶支护桩→桩顶支撑系统→挖锚杆施工工作面(沿基坑周边挖一深约 8.0m、底宽约5.0m的沟槽)→锚杆施工至张拉锁定→土方大开挖、用反铲接力,由基坑西侧向东侧一次性到底进行土方大开挖。在整个施工过程中。管理有序。,各工序严把质量关,确保了设计方案的实施。

2.主要工序施工方法与质量保证措施

(1)支护桩。支护桩采用人工挖孔法施工。该工序质量保证措施主要包括∶①挖孔过程防止在淤泥层中缩径,防止流泥;②浇注混凝土前抽干孔内积水;③浇注桩芯混凝土时保证震捣密实。

(2)桩顶支撑系统。桩顶支撑系统为整个支护结构的关键一环,除应保证钢筋混凝土的施工质量外,还应保证其结构的整体性,不能随意留施工缝,该工程施工缝选择在东、西侧(短边)中部。为了减少土压力、让土压力由静止土压力转变为主动土压力,应允许土层产生一定的弹性变形。为此,施工缝按后浇带处理。待锚杆张拉锁定后、再用高标号细石混凝土充填。这一措施可协调两道支撑共同工作,避免桩顶支撑系统因刚度大承受超设计荷载,而锚杆背拉结构又未充分发挥作用。

(3)锚杆背拉结构。锚杆与腰梁组成背拉结构、给支护桩提供支撑力。锚杆锚固力与注浆工艺和注浆量密切相关,一般来说,一次常压注浆量约为每延米 10~15L(纯水泥浆,水灰比为0.5~0.6),锚固力较低,采用二次高压注浆工艺,一、二次累计有效注浆量可达 30L/m。锚固力可大为提高。为确保注浆量。该工程采取的措施有∶①钻孔时清孔干净、注浆前用高压泵注水洗孔;②根据不同的地层情况。试验确定最佳的二次高压注浆间隔时间,确保二次高压注浆不从孔口冒浆。经验收试验证明∶本工程锢杆质量合格,达到设计锚固力。

五、基坑支护结构监测

基坑土方开挖伊始即对整个支护结构进行了位移沉降观测、锚杆受力检测以及椭圆形圈梁的钢筋应力量测,监测数据反映,整个施工过程未发生异常情况,其变化都在设计控制范围以内。锚杆锁定荷载为设计值的 80%,随后其锚固力增长不足5%;圜梁钢筋应力在第一步土方开挖时(挖锚杆工作面土方),变化剧烈,第二步土方大开挖时变化趋于缓和,说明第一步土方开挖阶段是圈梁的主要承载阶段,最大钢筋应力为176.3MPa,远小于 310MIPa的设计值,说明整个支护结构有足够的安全度;基坑最大位移发生在北侧(长轴方向)中部,约 50mm,短轴方向位移较小,东侧中部位移为负值(一10rm),表示向坑外位移。这是椭圆形圈梁整体作用的结果。基坑四周中点典型的位移曲线见图6。

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光明大厦基坑支护结构设计合理,施工管理有序、工程进展相当顺利,整个支护结构工程包括土方开挖施工仅用工期4个月,保质保量提前合同工期完成工程任务、受到业主好平。整个支护结构施工结束后的场景见图7。

六、分析与体会

(1)光明大厦基坑支护采用多种支护技术(双排桩、锚杆和椭圆形圈梁支撑等),工程实践证明是成功的、在类似工程中有推广应用价值。

(2)椭圆形圈梁结构承载能力较圆形结构弱,长、短轴比越大。承载能力越差、若按二维平面问题计算。几平没有使用价值。考虑支护桩的刚度。按三维结构设计,其结果则与实际较为接近。短边中部计算位移为负值,与力学模型未考虑土的被动土压力有关。

(3)对于有多道支撑的支护结构。而支撑的结构形式又互不相同时,则应考虑其刚度的差别可能引起支撑力重分配的情况。该工程在桩顶椭圆形支撑结构中采用后浇带措施,根据监测数据,有一定效果。

(4)该设计土压力按朗肯理论计算,未考感水压力的影响。而支护结构仍未达到设计荷载,说明不计水压力是可行的。认识到这点,具有较重要的实际意义。厦门地区地下水位都很高,但不能不分情况,一律按地下水位高度计算水压力,而应视具体地层情况而定,一般说来,强透水层应考虑一定的水压力系数。弱透水层则可忽略不计。在该地区的数十个成功的工程实例都说明了这一点。

(5)双排桩具有减少桩顶位移的功效,效果显著。双排桩的排距一般取桩间距的1~2倍。

(6)在软弱地层的深基坑支护与施工过程中,监测工作是一必要的辅助手段,信息的及时反馈不仅可以提前预告异堂情况的发生。也可以为正常施工提供信息保证。光明大厦基坑支护设计与施工,无类似工程经验借鉴,正是由于采取了必要的监测措施,才敢于大胆施工,保证施工顺利进行。