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大面積扇形深基坑施工技術(shù)

2014-09-20 02:20
建筑施工 2014年5期
關(guān)鍵詞:深坑土方底板

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 概述

1.1 工程概況

中國(上海)網(wǎng)絡(luò)視聽產(chǎn)業(yè)園區(qū)紫竹數(shù)字創(chuàng)意港項目位于閔行區(qū)紫星路紫月路交叉口東側(cè),江川東路西側(cè),基地呈扇形,基坑環(huán)境較復(fù)雜。項目分為A、B共2 區(qū),其中A區(qū)分為南北2 塊(簡稱A 南區(qū)、A 北區(qū)),A 南區(qū)有3 幢7 層研發(fā)樓、1 幢8 層研發(fā)樓;A 北區(qū)有1 幢7 層科研樓和1 幢8 層研發(fā)樓;B 區(qū)有2 幢15 層商業(yè)辦公樓、1 幢9 層立體車庫、1 幢9 層培訓(xùn)中心,另有3 層的裙房。A 區(qū)及B區(qū)西側(cè)區(qū)域均有2 層地下車庫,B 區(qū)東側(cè)區(qū)域有3 層地下室(含1 層地下夾層)。A 區(qū)用地面積約34 450 m2,B 區(qū)用地面積約55 209 m2?;娱_挖面積約82 743 m2,圍護(hù)周長約1 354 m。A 區(qū)基坑開挖深度8.80~9.40 m;B區(qū)基坑開挖深度10.05 m,東側(cè)地下室開挖深度11.05~11.25 m,中間塔樓10.35 m,局部深坑落深1.0~1.5 m,消防集水井局部落深2.9 m。

1.2 周邊環(huán)境概況

園區(qū)東側(cè)為圓弧狀的江川東路,路下的供電管距基坑26.3 m,基坑南側(cè)及北側(cè)紅線外均為江川東路綠化帶,西南側(cè)為紫星路,西北側(cè)為紫月路,紫月路下的天然氣管距基坑16.1 m,其余管線距基坑均在3 倍開挖深度以外,西南側(cè)基坑開挖面外為待建的虹梅南路越江隧道,基坑開挖面距離隧道控制線最小距離為6.1 m,基坑距隧道東線最近18.7 m,距隧道西線最近48.1 m,隧道盾構(gòu)施工時,地下室施工出地面,基坑開挖不考慮對隧道影響。除此以外,車庫基坑開挖時,還需保護(hù)周邊的研發(fā)樓樁基礎(chǔ)。工程地理位置如圖1所示。

圖1 工程地理位置

1.3 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察報告,在整個場地北部(包括A 北區(qū)、B 區(qū)大部分區(qū)域),第⑤1 層粉質(zhì)黏土土質(zhì)較均勻,在整個場地南部(主要為A 南區(qū)),第⑤1 層粉質(zhì)黏土普遍夾薄層、團(tuán)塊狀粉土,且局部較集中,2 個區(qū)域該土層的土性參數(shù)相差稍大。場地內(nèi)部分區(qū)域有暗浜存在,暗浜浜底最深3.00 m,浜填土以灰黑色淤泥為主,含大量有機(jī)質(zhì),具異味,暗浜區(qū)域需抽淤換填并分層夯實。

2 難點(diǎn)分析

(a)周邊環(huán)境復(fù)雜:周邊有已建道路、河道駁岸和建(構(gòu))筑物分布。

(b)降水措施:根據(jù)地質(zhì)報告反映,基坑開挖時極易產(chǎn)生流砂和管涌,因此在土方開挖前要做好基坑降水工作,并特別注意基坑降水對周邊環(huán)境的影響。

(c)暗浜處理:根據(jù)地質(zhì)勘察報告反映,場地內(nèi)發(fā)現(xiàn)有暗浜分布,局部地段的雜、素填土厚度較大,因此對基底下殘留的暗浜填土及雜、素填土,采用抽淤換填或其他穩(wěn)妥的方法進(jìn)行地基加固處理。

(d)組織協(xié)調(diào)難度大:該工程工序交叉作業(yè)多;土層砂性較重,灌注樁成孔時容易發(fā)生坍孔;施工場地區(qū)域劃分、施工順序組織、交叉作業(yè)等因素是關(guān)鍵控制點(diǎn)。

(e)施工安全影響因素多:施工內(nèi)容較多、工種較多、投入的人員和機(jī)械較多、安全技術(shù)措施要求高?;娱_挖較深,周邊環(huán)境比較復(fù)雜,特別是在基坑開挖時要加強(qiáng)對周邊環(huán)境的監(jiān)測,基坑開挖期間密切注意坑外地下水位的變化,防止?jié)B水、流砂現(xiàn)象。

3 基坑支護(hù)體系方案[1-6]

(a)基坑周邊大面積卸土:寬8.0~12.0 m,深2.5~3.5 m,坡度為1∶1.8,坡頂設(shè)雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕,放坡空間不足處采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩圍護(hù);中間大面積深坑采用盆式開挖,采用Φ750~Φ900 mm鉆孔灌注樁排樁+Φ850 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕進(jìn)行圍護(hù),坑周邊設(shè)1道雙拼Φ609 mm×16 mm鋼管斜拋撐,基坑間距較小處設(shè)鋼筋混凝土對撐和角撐。

(b)坑內(nèi)加固:A 區(qū)與B 區(qū)結(jié)構(gòu)底板間高差1.8~2.8 m,采用寬1.7~2.7 m、長4.5~6.5 m 兩軸攪拌樁壩體擋土;集水井、電梯井等深坑落深1.4~1.5 m,采用長4 m 兩軸攪拌樁加固;消防集水井落深2.9 m,采用長6.5 m 兩軸攪拌樁加固,同時采用旋噴樁封底。位于坑內(nèi)預(yù)留土坡較近區(qū)域落深坑加固兩軸攪拌樁另行加強(qiáng);東側(cè)臨近紫月路和紫星路區(qū)域,以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)陽角區(qū)域,擬在坑內(nèi)設(shè)置攪拌樁暗墩加固,以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

(c)基坑由若干個單體組成,單體之間設(shè)置傳力構(gòu)件。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面如圖2、圖3所示。

4 基坑降水及土方開挖

4.1 基坑降水

(a)基坑降水[7]:基坑開挖前進(jìn)行基坑開挖影響范圍內(nèi)的疏干降水,預(yù)抽水時間根據(jù)基坑面積、開挖深度決定,不少于15 d,對于分層、分塊開挖的基坑,開挖前坑內(nèi)水位應(yīng)降至開挖面以下0.5~1.0 m。

(b)坑內(nèi)水采用輕型井點(diǎn)和真空井進(jìn)行疏干降水,深井泵排水。真空降水管井,井管采用Φ273 mm鋼管,壁厚不小于4 mm,成孔直徑不小于650 mm;井管入土深度為13 m;A區(qū)、B區(qū)真空井避開底加固區(qū)布置,并盡量靠近支撐以利施工。

圖2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面一

圖3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面二

(c)基坑明排水:基坑開挖過程中,在基坑外側(cè)設(shè)置由集水井和排水溝組成的地表排水系統(tǒng);基坑內(nèi)設(shè)集水井和排水明溝或排水暗溝以疏導(dǎo)基坑內(nèi)明水。

4.2 土方開挖

(a)本工程基坑面積大,土方開挖遵循“分區(qū)分層分段、留土護(hù)壁、限時開挖”原則。土方開挖施工整體采用盆式挖土,即先大放坡開挖基坑中部,等中部基礎(chǔ)底板澆筑完成,架設(shè)斜拋撐后,開挖基坑臨邊坡體土方。基坑中部土方開挖分A、B、C、D、E 區(qū)9 塊按基坑圍護(hù)設(shè)計從A到E分段進(jìn)行(圖4),每一分塊完成底板混凝土澆筑后,方進(jìn)行下一分塊土方開挖。基坑臨邊土方開挖分①、②、③區(qū)8 塊進(jìn)行。

圖4 土方開挖分區(qū)

(b)土方開挖分層施工。本基坑土方開挖分2 批3 層進(jìn)行,第1皮土方在降水施工完成后進(jìn)行,將基坑外圍土方開挖到卸土標(biāo)高-4.10~5.10 m處,基坑中部深坑部位開挖到深坑部位圍檀圈梁頂標(biāo)高-5.10 m處,開挖深度約2.5~3.6 m,并進(jìn)行圍檀梁及混凝土棧橋施工;第2皮土方開挖在深坑部位進(jìn)行,深坑部位總落深4.60~7.15 m,該皮土分2 層挖除,分層厚度在3.5 m左右,基底300 mm土體采用人工清理,以防機(jī)械挖土擾動原狀土。基坑內(nèi)局部落深區(qū)在大面積開挖到底澆筑墊層后再行開挖,如圖5所示。

圖5 土方開挖分層剖面

5 施工實施

5.1 施工特點(diǎn)

本工程工程量大、工序多、工期緊,所以需要多工序、多部位的平面及立體交叉作業(yè),以多種方式的交叉作業(yè)來搶工期,具體為“五交叉”作業(yè):

(a)施工準(zhǔn)備工作與場地平整工作交叉作業(yè);

(b)圍護(hù)雙軸攪拌樁、立柱樁、圍護(hù)鉆孔灌注樁與三軸攪拌樁施工交叉作業(yè);

(c)支撐體系的施工與基坑土方的開挖交叉作業(yè);

(d)土方開挖施工、降水工序交叉作業(yè);

(e)修坑底與混凝土墊層、澆筑基礎(chǔ)底板施工交叉作業(yè)。

5.2 施工流程

5.2.1 第一階段

本階段施工任務(wù)是圍護(hù)三軸攪拌樁、雙軸攪拌樁,圍護(hù)及立柱鉆孔灌注樁,樁間壓密注漿,高壓旋噴樁,降水井??紤]圍護(hù)鉆孔樁施工擴(kuò)徑對三軸攪拌樁的不利影響,先施工圍護(hù)三軸攪拌樁,在三軸攪拌樁已施工區(qū)域跟蹤施工圍護(hù)鉆孔灌注樁和樁間壓密注漿;同時,為確保基坑淺層土體的盡快卸土施工,外圍的雙軸攪拌樁也需施工,基坑內(nèi)的降水井、立柱樁也要施工,本階段施工工程量大、任務(wù)重,是施工的關(guān)鍵階段。

5.2.2 第二階段

本階段圍護(hù)樁、加固樁已施工完成,首先運(yùn)行外圍輕型井點(diǎn)和深坑處真空深井降水,預(yù)降水1 周后,將基坑內(nèi)水位降到卸土標(biāo)高以下0.5~1.0 m,然后進(jìn)行淺層卸土區(qū)域土方的開挖,隨著卸土區(qū)域的開挖進(jìn)程,跟蹤進(jìn)行圍護(hù)樁頭清理及混凝土圈梁的施工和施工道路的澆筑。確保第2層土方的開挖。

5.2.3 第三階段

本階段進(jìn)行深坑土方的分塊、分層開挖,首先盆式大放坡開挖A、B 區(qū)土方,澆筑A、B 區(qū)底板,按整個基坑的施工順序進(jìn)行開挖和澆筑,并完成該區(qū)域斜拋鋼管支撐的安裝。土方開挖和支撐安裝形成順序作業(yè)。逐步完成基坑中心區(qū)域為提供支撐力的基礎(chǔ)底板的澆筑和支撐的安裝。

5.2.4 第四階段

所有支撐安裝完成,基礎(chǔ)底板養(yǎng)護(hù)期滿后,施加支撐預(yù)應(yīng)力,按順序逐步開挖基坑邊預(yù)留土方,并順序完成該區(qū)域基礎(chǔ)底板的澆筑。

6 結(jié)語

(a)基坑監(jiān)測發(fā)揮作用,通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋,本工程在大面積開挖過程中,基坑臨邊靠近塔吊基礎(chǔ)處,基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示位移逐步增大。施工總包方通過控制好多家單位挖土與底板施工的進(jìn)度,控制臨邊地面荷載,調(diào)整基坑挖土順序,分層分段分塊,并確保挖出一塊立即澆筑一塊,減少基坑暴露時間,很好地控制了基坑變形,確保了基坑安全。

(b)實踐證明,本基坑工程圍護(hù)、降水和土方開挖、監(jiān)測方案合理。大面積立體交叉施工,確定合理的施工總體部署、總平面布置、施工流程,起到了關(guān)鍵作用,同時施工管理的及時統(tǒng)一有效,確保了整個基坑工程安全、有序地開展,使基坑工程能按進(jìn)度要求保質(zhì)保量完成。

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