基于建筑工程深基坑施工技术探讨建筑工程亚博体育手机版登录入口
作者:佚名; 更新时间:2019-07-09

  摘 要:文章通过工程案例,介绍本工程地质及水文地质情况,针对该基坑结构复杂形式、开挖深度深等特点,详细分析基坑施工技术及质量控制。

  关键词:建筑工程;深基坑;施工技术;质量控制

  随着社会经济的高速发展,超大规模的高层建筑大量涌现。为满足抗震结构设计,基础本身要求有一定的埋置深度,同时为满足利用地下室,建造地下车库、商场、仓库和人防设施等功能的要求,高层建筑的基础埋置深度不断增大。 从发展趋势看,高层建筑越来越高,向地下发展越来越深,给深基坑安全施工提出了严峻的挑战。下文分析某工程的深基坑施工技术。

  1 工程概况

  文章工程建筑高8-15层,为框架结构,基坑周边道路下管线众多。场地大致呈长方形,东西长约150m,南北宽 90m,用地面积约为 11000m2,新建建筑面积约52000m2,其中地上建筑面积34000m2(东侧地上15层,西侧地上8层),地下建筑面积18000m2(地下3层)。本工程设3层地下室,基坑安全等级为一级,开挖深度 14.45m,电梯井处深约16.9m。支挡结构为800mm(1000mm)厚地下连续墙+3道钢筋混凝土水平内支撑,地下连续墙兼做止水帷幕,工程桩采用钻孔灌注桩。由于该工程周边环境极其复杂,基坑南侧距离用地比较短。基坑东侧距红线最近仅1.8m,红线外路下有通讯、雨水、电力、污水等市政管线。基坑西侧有办公楼(砖混6~7层,φ377沉管灌注桩桩基础)及1幢砖混7层住宅楼:条形基础埋深 1.5m,距基坑12.8m;东北侧为24层的大厦:地下1层,钻孔灌注桩基础,持力层为强风化凝灰岩或中风化泥质粉砂岩。

  2 工程地质及水文地质情况  2.1 工程地质

  根据土层的沉积年代、沉积环境、岩性特征及物理力学性质,同时结合野外钻探,将勘察深度范围内的地基土划分为7个层次及分属于各层次的亚层,其中涉及本基坑的主要为①-0杂填土、①粉质粘土、②-1淤泥质粉质粘土、②-2粘质粉土、③淤泥质粉质粘土。基坑底部位于③淤泥质粉质粘土层中。

  2.2 水文地质

  场地浅部地下水属孔隙潜水,水位埋藏较浅,勘察期间测得稳定地下水位埋深在0.60~1.90m,一般年变化幅度在1.00~1.50m。底部基岩所含的基岩裂隙水水量贫乏,且埋深较大,对本工程无影响。

  3 基坑施工  3.1 围护结构方案

  (1)根据基坑开挖深度、地质条件和周边环境因素,基坑围护结构采用刚度大、强度高且抗渗性能好的地下连续墙,厚度为800mm和1000mm,插入比为1∶2,并辅以三轴搅拌桩做止水帷幕。

  (2)西北侧紧邻建筑物,在该部位采用1000mm厚地下墙,其墙趾要求进入强风化岩层。地下连续墙采用“二墙合一”(即围护结构兼作地下室外墙)作为挡土结构兼防渗帷幕。

  (3)墙段间采用十字形钢板抗剪防水接头。为减少地下墙后期沉降和开挖过程中墙顶隆起或下沉,在地下连续墙内预埋墙底注浆管,待连续墙施工结束后注浆加固墙底土层,防止下沉并提高墙体承载力。

  (4)由于基坑坑底位于③淤泥质粉质粘土中,为防止土方开挖过程中对基底的过分扰动影响基坑及周边环境,坑内被动区采取三轴搅拌桩进行加固处理。

  (5)考虑到浅层布有粘质粉土层,为便于挖土,根据基坑规模,在坑内设置 22口自流深井疏干。

  3.2 基坑施工流程

  (1)进行场地修整及调查,查明地基浅层障碍物的种类、分布及深度,场地内外管网分布情况,四周围墙的结构类型及基础形式等,并对浅层障碍物进行清理以保证围护墙(工程桩)成墙(桩)的质量,对场地内外管网及建筑物等采取保护措施或拆除、迁移。

  (2)施工工程桩、地下连续墙、加固桩、立柱桩和自流深井。

  (3)降水至一定标高后,挖土至压顶梁标高,施工第一道支撑和压顶梁。

  (4)待已施工完的压顶梁和第一道支撑达到 80% 设计强度后,挖土至第二道支撑底标高,施工第二道支撑和围檩。

  (5)待已施工完的围檩和第二道支撑达到 80% 设计强度后,挖土至第三道支撑底标高,施工第三道支撑和围檩。

  (6)待已施工完的围檩和第三道支撑达到80% 设计强度后,挖土至坑底。

  (7)坑底标高以上30cm及地梁、承台等局部深处采用人工修土。

  (8)施工主楼核心筒深坑。

  (9)施工地下室基础底板,基础底板板混凝土达100% 强度后拆除第三道支撑。

  (10)施工地下三层、地下二层楼板,待混凝土达到100%强度后,拆除第二道支撑。

  (11)施工地下一层,待混凝土达 100%强度后拆除第一道支撑。

  3.3 支撑体系选择

  由于地下室范围与周边建筑物及道路相距较近且开挖深度较大,土方主出入口仅有可能设于南侧,第三层土方不具备自然放坡开挖条件,须增设临时支护系统。调整后内支撑仍采用三道钢筋混凝土支撑,但第一道内支撑改用栈桥形式。其中挖土栈桥现浇混凝土板厚 300mm,荷载控制为 55kN/m2,堆载栈桥采用现浇混凝土板,荷载控制为 30kN/m2,其余厚200mm。施工过程中,挖土栈桥上每跨内最多只允许有1辆施工机械,且此时在其全部邻跨布置施工机械不得超过1辆。严禁2台满载设备停靠于同一跨度内,也不可上 50t 以上的履带起重机或其他机械。第二、三道内支撑局部采用厚200mm混凝土板,与支撑梁现浇为一整体,电梯井位置设置压顶梁。

  3.4 挖土方案的选择基坑设置3道内支撑(图1),土方开挖分4层进行

  (1)根据基坑的特点和周边环境情况。考虑到临时坡道放坡的角度控制和车辆的爬坡性能,前两层土由出土车通过坡度为1∶7的运输便道直接进入基坑装土外运。

  (2)第三、四层土方开挖时,因基坑深度较深无法满足放坡要求,只能在第一层支撑设置的水平栈桥上挖土,通过PC120、PC60小型挖土机在基坑下将土驳运至栈桥下方,再用 PC360L长臂挖土机在栈桥上挖除基坑内土方。

  4 技术措施

  (1)本基坑形式不规则且开挖深度深,导致局部受力不平衡;特别是基坑各阴角部位受力情况复杂,为使各角部受力点的均衡,保证基坑安全开挖,在压顶梁阴角位置采用200mm厚钢筋混凝土加强板连接,以确保阴角位置支撑整体刚度。

  (2)考虑到被动区加固体水泥掺量坑底

  以上部分由原7% 提高到10%及粘质粉土层层厚分布不一等因素,经协商取消自流深井,但要求在开挖粘质粉土层时采用集水井形式,井深为开挖面下3m,随开挖面降低而降低。

  (3)由于第四层土方最小净高仅1.75m,小型挖土机在有支撑板的位置处无法进行土方翻肚及驳运,为此将第三道混凝土支撑板全部取消,支撑主梁宽度各增加200mm,梁顶和梁底主筋各增加1根,次梁截面不作调整,以确保支撑体系的整体刚度和稳定性。

  (4)为确保土方开挖的时空效应,结合电梯井位置处三轴搅拌桩的取芯检测强度结果28d 无侧限抗压强应大于0.9MPa的要求,取消两处电梯井的压顶梁施工,并要求加快该处垫层及挡墙的施工速度。

  5 基坑施工监测及变形分析

  为保证施工安全和开挖顺利,减少基坑开挖过程中对周边环境的影响,进行全过程监测,并实行动态管理和信息化施工。监测内容包括地下连续墙外侧的深层土体位移、地下水位位移、支撑轴力、周边建(构)筑物、周边管线及道路等监测项目(表1)。

  (1)本基坑深层土体水平位移基本朝向基坑内侧,呈凸鼓形,局部段出现了“踢脚”状况。最大变形部位为基坑东侧CX3处,变形量为33mm,主要原因是由于该部位工程桩的影响,导致地下连续墙内侧槽壁加固未施工,在地下连续墙施工过程中,槽壁塌方及混凝土超方严重,影响支撑浇筑时间,导致变形量相对较大。其余各测斜孔的最大位移值均在25mm 内,小于设计值。

  (2)混凝土支撑轴力测点 Zh1-Zh8中,在基坑西南侧 Zh8 位置处支撑轴力普遍较大,其中第一道混凝土支撑轴力为6800kN,主要原因是由于该部位未设置栈桥加强板,且还受两边侧向土压力的影响。

  (3)由于基坑西北侧增加了地下连续墙的入土深度,在整个基坑施工过程中,西北侧房屋靠近基坑最近处最大变形值仅为28mm,其他部位变形值均小于25mm。满足设计要求。

  (4)在围护结构施工及土方开挖阶段,周边的地下管线及地表沉降值均小于30mm,地表最大沉降量为靠近基坑大门西侧D4位置,沉降量为25mm,满足设计及规范要求。

  6 结语

  该工程应根据基坑工程的特点,对围护结构的受力、变形及周边环境变化进行监测,以了解施工的动态信息,从而对围护结构和基坑边坡的稳定性进行评价,同时对基坑周边地下水位、地下管线和建筑物的沉降、变位等进行监控,了解和控制基坑施工对周边环境的影响情况,进行施工日常管理。对设计和施工方案的合理性进行评价,为优化施工组织提供可靠信息并指导后续施工。

  参考文献

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