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太原某街道中心停车库基坑支护

346 2021-01-12 08:57:41


一、工程简介 

1.建设项目概述

该项目位于亲贤北街与长治路交接口的东北角。为地下五层坡道式停车库,基坑深度为-18.800m,局部-21.4m(电梯底坑)。东侧为梅园百盛二期商业;北侧为同煤宾馆;西侧为长治路;南侧为亲贤北街。

项目建成投入使用后可同时停放车辆 600 余辆。相对位置关系详见图1。

2. 支护方式地下连续墙与主体结构共同作用正逆作法结合的基坑支护。

3. 降水方式:井点降水。


二、工程地质条件


根据《梅园百盛停车库岩土工程勘察报告》(太原市建筑设计研究院 2008年3月提供)∶


1.拟建场地地形基本平坦,场地地貌单元属汾河东岸Ⅰ级阶地。

2.勘察深度范围内,地基土沉积时代及成因类型自上而下依次为∶第四系全新统晚期人工堆积层(Q2"),以第①层杂填土的层底为界,第四系全新统河流相冲、洪积层(Q"),以第⑤层细中砂的层底为界,其下为第四系上更新统河流相冲、洪积层(Q,"+*),本次勘察 35m 深度未穿透该层底界。

3.各土层地质情况见表1.各层空间展布典型情况详见图 2.。

4.场地地下水∶勘察期间实测混合水位为地表下5.30~5.60m,标高介于94.40~94.70m,地下水位季节性变化幅度为1.0m左右,勘察期间为平水期。


5.基坑侧壁安全等级;本工程基坑开挖深度为 15.0m,周边有建筑物及道路,基坑的稳定性对周边影响较大,据《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72一2004)第8.7.2条,本工程基坑侧壁安全等级确定为一级。


三、基坑周边环境情况

该项目东侧与梅园百盛二期商业(地下2层,地上 10层,埋深-9.0m,换填砂石垫层地基处理)外墙相距6m;北侧与同煤宾馆(地下1层,埋深-1.5m,曾经注浆加固深度8m)现状外墙相距9m;西侧与长治路道路红线相距1.8m;南侧与亲贤北街道路红线相距2m,基坑的南侧与西侧为城市人行便道(不可断行),地下2〜3m以下有市政给排水管道;东侧与北侧地下2m有小区给排水管道,道路在施工期间可断行。

度 8m)现状外墙相距 9m;西侧与长治路道路红线相距 1.8m;南侧与亲贤北街道路红线相距2m,基坑的南侧与西侧为城市人行便道(不可断行),地下 2~3m以下有市政给排水管道;东侧与北侧地下 2m有小区给排水管道,道路在施工期间可断行。


四、基坑支护与降水 

1. 支护方案的提出


根据该项目所处地理环境和商业交通环境,由建设、设计牵头,参建各单位共同协商制定可行有效的设计和施工方案。


由于该项目地处商业闹市区,距离周围已有建筑物和道路很近,几乎没有土建施工和堆放土方的场地。


综合比较考虑在桩锚支护结合水泥搅拌桩止水帷幕与地下连续墙结合支撑结构两种方案之间进行比选 。


(1) 桩锚支护结合水泥搅拌桩止水帷幕方案在本地属于常见支护止水做法桩锚方案结合多排套打水泥搅拌桩止水帷幕所占建筑外围尺寸较大,如采用必须调安建筑方案原有尺寸,势必影响停车位的数量和车行路线的舒适度 而辅之以预应力锚索打结,对于周围市政道路及相邻地下埋藏物会带来不利影响水泥搅拌桩止水帷幕深度在25m左右,在目前本地施工市场较难进行20m以上搅$桩且作为止水帷幕桩的实施


(2) 地下连续墙结合支撑结构


地下连续墙方案在太原乃至山西省内如此应用在大型民用建筑深坑尚属首次 本肆仅在冶炼行业特种设备基础的施工时用过此法,造价和工期上均不是很理想 尽管这种艾护方式已经在南方成熟应用于大型基坑工程 在该项目应用此法可以较大限度的满足建覇方案贯彻实施 设计单位经过查阅相关资料,与参建单位一道赴天津 上海 杭州等地渡研 初步决定在此法的基础上进行优化设计,确保项目实施的安全和经济


2. 支护方案的优化


该工程釆用地下连续墙结合内支撑支护方案,支护体系在项目完工后几乎失去任何价值 况且拆除支撑同样需要投入相当的人力 物力和财力地下连续墙与主体结构外墙以及止水防渗多功能一体的想法(即三墙合一)和主体结构兼做内支撑的想法由设计单位提出后,得到各方和相关专业人士的普遍认可,且经济效益非常明显 由此形成最终的可实施方案,由设计方进行整体分析计算和设计施工图考虑到尽可能地提供现场施工场地以利于材料的临时加工 堆放和观测工作的进行方案几经修改,最终形成周圈分步开挖布撑逆作,最后中间正作相连,同时为施工设备的退出提供了便利 即地下连续墙与主体结构共同作用正逆作法结合的基坑支护设计。


3. 地下连续墙与主体结构共同作用


正逆作法结合的基坑支护设计如图3所示,外围地下连续墙厚度800mm,有效墙长28m。墙底至第 层中砂05*+七立柱桩径800mm,有效桩长度33m,桩底至第 层中砂Q3I+p,o为有效降低建筑层高,并提高图示阴影部分主体结构兼做内支撑的刚度和水平受力的整体均匀性,该项目楼屋盖系统釆用现浇混凝土空心楼盖,框架宽扁梁体系实施工况:是图4典型侧壁支撑剖面。


(1) 首步开挖不得低于标高一7.000m。

(2) 完成一7.000m标高以上阴影区主体楼盖结构和连续墙的连接 形成首层顶板与地下一层底板与连续墙的两道水平支撑。

(3) 第二步开挖不得低于标高一13. 000m。

(4) 完成一7. 000〜一13. 000m标高间阴影区主体楼盖结构和连续墙的连接 形成地下2层底板与地下3层底板与连续墙的两道水平支撑。

(5) 第三步开挖剩余土方 。

(6) 完成一13. 000m以下标高间阴影区主体楼盖结构 基础结构和连续墙的连接 形成地下四层底板与基础结构与连续墙的两道水平支撑。

(7) 正作业完成非阴影区主体结构的施工,施工设备自坑底随之逐层升高至退出

(8) 首步开挖不得低于标高一7.000m。

(9) 完成一7.000m标高以上阴影区主体楼盖结构和连续墙的连接 形成首层顶板与地下1层底板与连续墙的两道水平支撑。

(10) 第二步开挖不得低于标高一13. 000m。

(11) 完成一7. 000〜一13. 000m标高间阴影区主体楼盖结构和连续墙的连接 形成地下2层底板与地下3层底板与连续墙的两道水平支撑

(12) 第三步开挖剩余土方

(13) 完成一13.000m以下标高间阴影区主体楼盖结构 基础结构和连续墙的连接形成地下四层底板与基础结构与连续墙的两道水平支撑

(14) 正作业完成非阴影区主体结构的施工,施工设备自坑底随之逐层升高至退出。


4.基坑降水


基坑内布设降水井及减压井,数量较常规多30%左右,防止挖土作业时的损坏 较深区域轻型井点降水辅助实施 外侧布设回灌井与观测井若干 双回路电源保证降水连续实施。

5.实施难点与应对策略


(1)设计模型的建立由于该项目主体结构兼做内支撑部分正好是坡道式停车的螺旋区段,空间模型的整P分析无现成程序可用,且建模难度较大设计中结合支护程序 结构设计程序 内力变形空间分析程序等软件的综合运用与夕析,工作量较大。


(2)土方清运


土方运输受城市环境管理限制只能夜间出土,建设场地狭小,大型机械挖土受场地约束,垂直提升常用方式无法安置相应吊装设备。


项目实施过程中针对施工单位提出的上述主要问题,参建各方群策群力,在基坑北部阴影区首层顶板施工时做加固设计(按照预堆4m土方进行主体和支护结构的验算设计),并在北侧中间两跨架设钢结构路基箱,布设 18m长臂挖机一台解决土方的垂直运输配合基坑内 4 台小挖机的挖土作业。


基坑内小挖机作业时应坚决避免对立柱桩和连续墙的冲击。长臂挖机在平台处应另法固定,防止倾覆。


(3)主体结构与连续墙和立柱桩的连接


主体结构与连续墙及立柱桩施工时机相差较远,开挖后应及时清除表层浮土与浮浆,轻凿露出预埋钢板或钢筋。通过在连续墙预埋件出设加强钢筋混凝土围核完成主体结构与连续墙的连接。通过在梁柱交接处设置钢筋混凝土环梁节点或柱帽节点完成主体结构与立柱桩的连接。


(4)螺旋区段的开挖与支护


由于螺旋区段的存在,开挖不能按照自然层整层进行,根据土方作业能力将施工区域划分为东西南北四个流水施工段,分段进行充分发挥支护结构角部效应的安全性。


(5)整体防水性能


主体结构逆作施工完成,即在连续墙内侧增设柔性防水和钢筋混凝土防水内衬。


(6)应急预案


项目实施过程中应保证与商品混凝土供应方的及时联系,确保一定数量的商品混凝土在抢险时能够及时到场。保证每日周期性监测基坑及周邻建(构)筑物的变形,并及时呈报成果;保证工况实施时各参建单位的值班制度和例会制度。


五、基坑工程监测结果


在该项目实施过程和竣工后两年内周期性的对其进行监测和观测。根据项目施工(尤其在各工况实施)过程中的监测数据显示,均在正常可控范围内,参见表2、表3。


六、项目点评

该项目现已竣工投入使用一年有余,整体状况良好。

项目在安全经济的前提下充分利用地界、最大限度满足建筑使用功能,尤其将连续墙功能三合一(支护、止水、外墙)和利用主体结构兼做内支撑的做法,为其后几个工程的实施提供了可靠、可行的依据.


感谢供稿作者:

何亮(太原市建筑设计研究院)

侯国彬(山西梅园工贸集团)

丰红彦(山西煤炭建设监理有限公司)