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深基坑逆作法施工技术实例分析

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摘要:逆施法施工技术因其具有诸多优点,在设计理论和施工技术应用十分广泛。本文结合具体工程实例,探讨了深基坑作法施工技术,体现了这种技术的优点及其适用性。

关键词:深基坑;逆作法;地下连续墙

Abstract: the construction technology for the inverse cast has many merits, in the design theory and construction technology application is very extensive. Combining with the specific engineering example, discusses the deep foundation pit construction technology of the top down, and embodies the advantages and applicability of this technology.

Keywords: deep foundation pit; Top down; Underground continuous wall

中图分类号:TV551.4文献标识码:A 文章编号:

随着我国城市建设向高空和地下发展,大量深基坑工程伴随地下空间的利用而出现,其复杂程度为人们始料未及,对深基坑支护技术的要求也越来越高。在技术上不仅安全可靠,而且要求经济节约。逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。但是由于设计、施工等问题致使深基坑支护倒塌事故屡有发生,不仅给工程造成重大经济损失,还对周围环境造成影响。

1工程概况

某大型房地产综合项目总用地面积为23745.0m2,地上31层,地下3层,地上由4栋26层住宅楼、1层架空绿化、4层商业裙房组成,建筑高度为99.95m,总建筑面积为165998m2。其基坑面积为18850m2,基坑深度为15m,为一超大型深基坑,基坑支护采用地下连续墙+逆作法施工。

根据地质勘察报告,场地土层自上而下依次为:杂填土,松散、素填土、淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、粉砂、砾砂、圆砾、强风化粉砂质泥岩、中风化粉砂质泥岩、中风化粉砂岩。地下水类型为上层滞水和孔隙潜水(微承压水),上层滞水稳定水位埋深为0.80~3.60m不等。孔隙潜水具一定承压性,稳定水位埋深一般为6.80~7.80m,承压水头高3~5m。

2方案比选

在确定采取逆作法前,建设单位曾对基坑支护方案多次组织专家论证,考虑到本工程的地质条件,粉土、粉砂、砾砂、圆砾层等土层较厚,透水性强,其中圆砾层最厚为15.2m,渗透系数为71.82m/d,为强透水性。在地下水丰富的地质条件下,围护结构必须要有较好的止水效果,否则会影响到基坑开挖和下一步结构的施工,水、土流失可能会导致路面下沉、破坏地下管线。如采用排桩+止水帷幕的围护形式,存在以下一些问题:止水帷幕采用水泥搅拌桩或旋喷桩在圆砾层的止水效果应该不会很理想,排桩如采用人工挖孔桩在这样的地层施工,危险性较大,因止水帷幕把握不大,成功的机会较少。排桩采用钻孔桩,较安全,但同样桩间止水效果不理想,桩间会有渗透通道。所以决定围护结构采用地下连续墙,地下连续墙因其整体性好,止水效果在各种围护形式中效果是最理想的,基坑可以成功开挖,也可以保证人工挖孔桩的顺利进行。

支撑体系:本工程基坑面积大,采用内支撑不合适,本工程短边长度>100m,长边长度>200m,如果采用内支撑,需设较多立柱,支撑截面也较大,2道内支撑造价也不低。如果采用锚杆,在粉土、粉砂、砾砂、圆砾层中成孔困难,施工难度大,施工质量难以保证。针对本工程基坑较深,基坑面积大的特点,最后采用逆作法施工,用800mm厚地下连续墙作为围护结构,负一层结构作为支撑体系。

3逆作法施工

本工程地下3层,各层标高分别为:地下负一层为-5.4m、负二层为-10.0m、负三层为-14.1m。地下室施工顺序:地下连续墙施工大开挖第一层土方人工挖孔桩施工钢管柱、钢筋混凝土预制柱施工盆式开挖中间土方负一层结构施工±0.00层及上部结构施工负二、负三层余下土方开挖底板施工负二层结构施工。

3.1地下连续墙施工

地下连续墙周长555m,墙厚为800mm,共划分为112个槽段,槽段长4000~6000mm,大部分槽段长度为5000mm,本工程槽段接头采用工字钢接头形式。嵌固深度为入强风化(不透水层)不少于2m,墙深在25~30m。在地下连续墙施工过程中,关键是圆砾层中的成槽,直接用抓斗抓土,在密实的圆砾层中很难施工,进尺很慢,要求采取先成导向孔的措施。导向孔采用传统的冲击式钻机,进度也很慢。经研究改进导向孔采用回转钻机施工,成孔效率较高。地下连续墙共浇注水下混凝土为12472m3。

3.2人工挖孔桩施工

基础采用人工挖孔桩,桩径分别为1400、1500、1600、1800、2000、2200、2300、2400、2500、2600、2700mm等11种。裙楼部分桩径在1600mm以内,桩端持力层为圆砾层;塔楼部分桩径1800~2700mm,桩端持力层为中风化或微风化泥岩。桩心混凝土有C25、C35两种。本工程人工挖孔桩共计有326根。在基坑开挖至负一层后进行挖孔桩的施工,以减少空孔工程量。

3.3中间支承柱施工

中间支承柱与地下室结构柱合二为一,采用钢管柱(钢构柱)和钢筋混凝土预制柱2种形式,在主塔楼地下室至±0.00以上5层部分采用钢管柱,柱心浇捣C60混凝土,主梁为劲性刚梁,次梁为钢筋混凝土梁。钢管柱直径分别为600、1000、1300、1500mm,钢构柱800mm×800mm,24条,总计数量128根。钢管柱制作采用螺旋焊缝,从下料、卷管、焊接均由电脑控制,一次成型。主塔楼以外中间支撑柱采用钢筋混凝土预制柱,主要规格为700mm×700mm,共有预制柱198根。

在人工挖孔桩施工完成后,在桩孔内安装定位器,再吊装钢管柱或钢筋混凝土预制柱,钢筋混凝土预制柱从底板至负一层,负一层以上为现浇,钢管柱从底板至五层转换层,共8层高,分3节吊装,采用80t汽车起重机吊装。

3.4土方施工

本工程采用逆作法施工,出土是逆作法施工中的一个关键工序:逆作法土方开挖的顺利与否,决定了地下室逆作法施工的成功与否。采用逆作法施工相对传统施工方法总工期减少,但是土方需盖挖,土方开挖难度加大,地下室部分的工期要相对延长,本工程地下室面积大,土方开挖量大,土方量总计29.3万m3,出土的问题更加突出。

针对本工程的特点,土方开挖采取了半逆作、车道放坡、盆式开挖、中间出土、两层盖挖的施工技术措施。明挖比盖挖效率要高很多,首先大开挖负一层土方,将土方开挖至负一层底(标高-6.5m),再留反压土,将基坑中间土方开挖至负二层位置,在负一层结构施工完成后,将余下土方开挖完毕。将出土位置设在G轴×12轴附近,减少了土方在地下水平转运距离,垂直采用推土机、挖土机等转运,减少了垂直吊土量,提高了出土效率。

3.5通风及照明

在负一层结构完成后,负二、负三层的施工基本在封闭状态下施工,操作可视度差,能见度低,大量土方机械、电焊机等施工机械产生的油烟、废气、有害、有毒气体无法自然排出,恶化工作条件,危害工人健康。所以在地下室逆作法施工中,通风和照明也是很重要的技术措施。照明线路固定在负一层板底,在柱子上安装照明灯具。通风采取从负一层后浇带和预留孔洞等处送风和抽风结合的措施。

4结论

本工程采取半逆作放坡开挖、中间盆式开挖等多种方式,出土效率较高,保证了工期的要求。对于边长>100m的基坑,采用逆作法施工,盆式开挖相对较快。盖挖部分采用两层一挖是对逆作土方施工非常有利的,如本工程地下3层,在施工完负一层结构后,土方一直开挖到底板底,两层一挖,垂直操作空间约有10m,有利于土方挖掘机械的操作,提高挖土效率。

本工程地下室结构顺利完成,体现超大型深基坑采取逆作法施工是合理的,成功的。对于超大型深基坑采取逆作法施工,中间支承柱可部分采用钢筋混凝土预制柱。裙楼部分由于承受的上部荷载相对要少得多,如果采用钢管柱,则造价相对要高。而如果采用在桩孔内现浇柱,要满足支模及操作空间,挖孔桩桩径要大,同样造价较高。采用钢筋混凝土预制柱,施工方便,速度较快,柱子外观质量较好。

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