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厦门某大厦地下室的逆作法施工

312 2021-11-15 08:53:35

1.工程概况

该大厦位于厦门市长途汽车站西侧。北临赏笃湖,南靠湖滨南路。主楼 28层,地面以上高96m;裙房3层;地下室2层,深7.8m。地下室一层为车库,地下二层布置变配电、空调机房、水泵房等设备用房及蓄水池。地下二层部分按人防设计,战时作为人防掩体。总建筑面积32690m²。

上部结构采用内简外框结构体系。主楼部分设钢筋混凝土核心筒及 28 根钢管混凝土柱;裙房三层,通过各层梁板及地下室与主楼连成整体。地下室筒、柱布置均与地面一层同,周边采用地下连续墙,集挡土、挡水及地下室围护于一体。基坑较原地面挖深约9.5m。

地下一、二层结构平面见图 12.7-18、图12.7-19。

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2.工程地质及地下水条件据工程地质勘察报告,地面以下依次为素填土、薄层砂、淤泥等软弱土层,淤泥底面深度 21m 左右,最深为21.8m,淤泥以下为薄层砂、亚粘土(或亚粘土夹砂)、残积亚粘土、黑云母花岗岩。其中亚粘土及残积亚粘土层厚达24.8~35m,一般都在 30m左右;黑云母花岗岩的强风化层厚0~8.2m,中、微风化层的界面不明显,岩芯完整,抗压强度大。其地质剖面图之一见图12.7-20。

勘察报告指出;本场地地下水属浅层滞水,对混凝土无侵蚀性,且与赏笃湖无水力联系;但水位较高,淤泥呈流塑状态。

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3.桩基布置及地下室围护结构设斗

(1)鉴于本场地的地质特点——软弱土层深,残积土厚度特别大,岩石风化层较薄,岩体完整,质地坚硬,且残积土层中含有较多孤石,故设计采用冲钻孔灌注桩,以中、微风化基岩为持力层,一柱一桩,最大桩径为1.5m,并在桩内埋设超声波探测管,进行桩身混凝土缺陷及桩底沉渣检测,同时兼作高压注浆管,以备注浆补强。由于表层土质松软,而基坑深约10m,且与长途汽车站建筑物紧邻,无放坡条件,故设计采用地下连续墙,用作地下室周边围护兼三层裙房的承重结构。地下连续墙深约 25m,穿过软土层,以残积亚粘土为持力层。墙厚0.6m,待地下室开挖并做好地下各层梁板后,再做0.2m 厚的钢筋混凝土内衬墙。

地下室各层梁板采取"逆作法"施工,即在完成灌注桩及地下连续墙并装好地下室部分的钢管柱壁后,先浇筑-3.3m 层,待该层具备一定强度后,再开挖地下二层土方,这时-3.3m层梁板即成为地下连续墙的水平支撑。最后浇筑地下二层底板及基础连系梁。

原长途汽车站施工时已先行打人的 86 根预制桩(截面400mmn×400mm,长 33m,实际打人土中的深度 22.1~32.6m,遇孤石打不下去),在独立附房部分尽量予以利用,在主楼下的部分则打算予以清除。

(2)后来,主要由于施工能力有限,施工单位提出,并经有关各方协商,对原设计方案作了较大幅度的修改,包括∶

1)桩基持力层改为残积土层,主楼部分桩长改为 43m(从桩顶标高-9.83m算起),桩径 φ700、φ800 两种,单桩承载力标准值分别为1700kN 和 2800kN。裙房的基桩桩长改为19m,桩径4600。

2)地下连续墙改为"桩夹墙",设在原地下连续墙线上,每逢裙房柱或每隔 2.85~3.4m 打一根钻孔灌注桩,桩径 φ600、帆800两种,桩长 32~44m(从桩顶标高-2.8m 算起)。相邻两桩之间用地下混凝土墙连接。所有竖向荷载均由桩承担,壤只起挡十、挡水作用。墙顶设通长现浇钢筋混凝十"帽梁"。把墙身及与之连接的梁板荷载传递到"桩夹墙"的桩上去。墙厚0.6m.墙深 18m。这样。墙底仍悬于淤泥层内.未进人残积土层。后因附近几个工地深基坑支护接连发生事故,经研究磋商,又把墙身加深至 23m,并要求进入亚粘土层 2m。已施工的11个墙段采用高压水泥旋喷桩对墙底淤泥层进行加固处理。3)地下二层基础梁板,按群桩基础的受力要求,相应修改加强。

4.地下室逆作法施工

(1)施工流程∶见图12.7-21。

(2)其中,降低地下水位是个关键工序。其主要目的在于排除对开挖基坑有影响的淤泥层及其以上各土层中的滞水,为土方开挖及地下室施工创造良好的条件;同时,控制地下连续墙内外的水位差,以减少对连接墙外侧的土压力和水压力,确保工程施工安全,还要考虑降排水对邻近建(构)筑物的影响,特别是基坑西侧相距 10m左右的一条城市排洪主管道,和基坑北侧距地下连续墙仅 3.5m 的长途汽车站的检车台,是一般浅基础,极易受降水及基坑开挖的影响。

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由于淤泥层渗透系数很小,排水性能差;而淤泥层以下的砂层又含有低承压水。所以决定了排水井的深度不能太深(不能穿透淤泥层而把地下承压水引入基坑)。井径要适当加大,井距要适当加密。

降水井平面布置及降水井剖面构造图见图12.7-22、图12.7-23。

基坑以内布置3号井8口,井深13m,最终降水11m左右(从-2.1m标高算起,下同);基坑外围距地下连续墙 1m处,沿墙每间隔 5m布一口井,其中1号井深15m,最大降水 13m 左右,共24 口.主要用于排除浅层滞水;2号井深25m,最终降水13m左右,共12口。主要用于降低下层承压水水头。此外,在基坑的东侧,靠近长途汽车站办公楼的地方,布置3 口回灌井(图中的 4号井)。回灌井在降水的前期可作为观测井使用,以检验降水效果;在回灌期间也可用其中一口来观测回灌效果。

降水井钻孔直径 800mm,机械成孔,内设 φ500mm 钢筋笼外包钢丝网和针刺无纺滤布形成滤网,网外以碎石填充,如图12-7-23所示。针刺无纺布的规格为 250~400 克/m²。为检验降水井的效果,先施工几口降水井,进行降水试验,取得必要的技术数据,以便完善降水井的构造,再全面进行降水井施工。滤网周围填充用的碎石的粒径级配也要经降水试验确定。

金源大厦基坑降水取得显著效果,各井中的水位降至预定的深度,开挖面始终保持良好的操作条件,地下连续墙的稳定和安全也得到保障。由于采取了回灌和必要的加固措施,周围建(构)筑物没有受到影响。

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(3)核心筒的处理和出土口安排。金源大厦的核心简及周围平板,19.1m×21.1m的范围内,在地下室施工期间暂不施工,留作下部基坑开挖的出土口∶为使一3.3m 层梁板作为地下连续墙的水平支撑不致中断,在该缺口处架设临时的水平钢管支撑,如图12.7-24(照片)所示。

(4)-7.3m 处的水平钢管支撑,是作为地下连续墙的中间支点,用以减小地连墙的变形。地下连续墙在-3.3m 以下至基坑底面,竖向净跨度约 7m,按计算,一7.3m处支点水平反力为 160kN/m,支撑构件采用厚11.5mm 的3号钢钢板卷制成中609mmn的钢管,经自动焊机焊接而成。钢管管段的连接采用法兰连接方式,利用地下室的钢管混凝土柱(已浇灌管内混凝土)作为水平钢管支撑的竖向支承,周边沿地下连续墙设置工字钢围檩,-7.3m处水平钢管支撑平面见图 12.7-25,其节点做法见图12.7-26(照片)。钢支撑安装就位后,采用专用千斤顶对钢支撑预加轴向力,以减小支撑的轴向压缩变形引起的地下连续墙位移。

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该水平钢管支撑须待地下室底板(桩承台)的混凝土达到设计强度后,方可拆除。拆除过程中,还要对支撑内力的变化及地下连续墙的水平变位进行监测,以确保安全,防止意外。

5.施工中出现的问题及处理措施

(1)基坑东南角,在地下连续墙墙位内的部分原有废弃预制桩拔不动,或只拔出一段,致使地下连续墙无法施工。经研究,这一部分地下连续墙来用密排的钻孔灌注桩代誉,而把无法拔除的废桩包起来。

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施工中有的漏埋或位置偏差较大,影响梁板端部锚固。处理的措施是∶夹墙桩上的钢套环标高偏差较大者,在梁端加一立柱,与焊在上下两层钢套环上的钢牛腿相连,梁端剪力通过立柱传给牛腿再传给桩;墙上插筋漏埋或位置偏差太大者。用冲击钻在墙上打孔。再以环氯胶泥裹插筋插入孔内。同时,在地下二层底板的周边沿地下连续墙加设一道边梁,板筋锚固在边梁内。边通过插筋与地下连续墙连结,边梁又与基础框架梁连成整体.以加强结构的载体性

(4)桩墙夹缝漏水的处理,由于夹墙桩先施工,待施工地下墙时,桩身混凝土已硬化,且其表面凹凸不平。积泥无法刮净,虽经采取措施,改进开槽设备,桩与墙的夹缝中仍难免积存泥土,用密排钻孔灌注桩代替的墙段问题更为突出。针对这些漏水隐患,先是采取墙外在夹缝处打高压水泥旋喷桩,墙内用人工錾凿剔除缝中泥土再用高强度细石混凝土或水泥砂浆堵缝,但试水效果仍不理想。后经多方打听,请上海隧道工程公司用聚胺脂TZS注浆综合堵漏防水解决了问题。

6.结束语

厦门金源大厦地下室施工应当说是"半逆作法",因为核心筒部分留作出土口。还是自下而上施工;且由于采取群桩基础,柱下的一根桩承载力有限,未能充分利用地下室施工的时间平行施工上部结构,这是不足之处。但整个地下室的施工过程还是顺利的。特别是它的降排水措施效果很好。另外,-7.3m的水平钢管支撑耗费颇大,且占用相当长的工期,值得商榷,主要是最初对淤泥土降排水效果把握不大,在计算地下连续墙的侧压力系数时,仍采用未降水的淤泥物理力学指标,如果按降水后土的物理指标计算,适当加大地下连续墙厚度及配筋,取消-7.3m处的临时性钢管支撑,其综合造价也许能有所降低。