深基礎(chǔ)“半逆作法”施工技術(shù)

1、天信國(guó)際金融培訓(xùn)大廈深基礎(chǔ)“半逆作法”施工技術(shù)中建八局一公司塘沽分公司第一經(jīng)理部一九九七年十一月八日一、工程概況、概況天信國(guó)際金融培訓(xùn)大廈工程是由天津信托投資公司投資興建的，是以高級(jí)行政辦公培訓(xùn)用房為主，集辦公、餐飲、?娛樂(lè)為一體的綜合性金融建筑。該工程位于天津市河西區(qū)圍堤道（中環(huán)線）與友誼路交口處，占地面22積 4200m，總建筑面積 40086m?，建筑總高度 105.9m，屬超高層建筑。地上 27 層，地下二層；基礎(chǔ)底標(biāo)高為-10.7m，屬深基坑。、基礎(chǔ)形式和環(huán)境情況基礎(chǔ)為鋼筋砼箱形基礎(chǔ)，下設(shè)鋼管砼灌注樁?；A(chǔ)長(zhǎng)度66.1m?，寬55.7m，層面積為 3681.77m2，本工程北距中環(huán)線

2、干道4.2m， ?西距居民住宅樓（六層） 6.5m，南距民房 0.8m，?東側(cè)距工商行天津市分行超高層金融培訓(xùn)大廈 10.7m，地界狹小，緊臨城市要道，地下管網(wǎng)復(fù)雜，施工中不允許對(duì)其有任何影響，故給基礎(chǔ)施工帶來(lái)極大困難，也給基礎(chǔ)施工方案的選擇帶來(lái)了限制。、土質(zhì)情況本工程的場(chǎng)地屬海相沖積平原，其地層屬第四系全新紀(jì)，?上中為更新紀(jì)海相沉積層，陸相沖積物。從自然地坪至-18.6m? 為淤泥及淤泥質(zhì)粘土，內(nèi)聚力僅 7-19KN/m2。其主要特點(diǎn)為：土質(zhì)條件差，含水率高，滲透系數(shù)小, 內(nèi)聚力小 .二、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇拑、由于場(chǎng)地狹窄，不允許大開挖；、因土質(zhì)含水率大，且滲透系數(shù)小的特點(diǎn)， ?排除密排鋼板樁

3、加環(huán)梁的方案；、土質(zhì)差，若采用錨桿，在天津軟土地區(qū)施工安全可靠性低、施工復(fù)雜、工期長(zhǎng)，排除錨桿擋土方案；、地下連續(xù)墻作基坑護(hù)壁， ?以平衡土體來(lái)保證地連墻穩(wěn)定，待零層板施工完畢，作為水平內(nèi)支撐的半逆作法施工工藝， ?其優(yōu)點(diǎn)是：、利用地下連續(xù)墻圍護(hù)作工程的承重結(jié)構(gòu)墻體，能有效的降低工程造價(jià)；、利用地下結(jié)構(gòu)層梁、板作圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平支撐，節(jié)省坑內(nèi)水平支撐費(fèi)用；、采用半逆作法施工，地上、地下同時(shí)施工， ?縮短了施工工期，而且克服了全逆作法施工逆作出土量大的缺點(diǎn)；、結(jié)構(gòu)變形小，確保對(duì)原有建筑安全及交通、道路、?管線不受影響；、因地連墻封閉，基坑采用大口井降水不影響周圍設(shè)施。三、半逆作法施工工藝本工程半逆

4、作法施工工藝流程如下圖： （1）平整場(chǎng)地、放線 澆筑導(dǎo)墻 基礎(chǔ)砼灌注樁澆筑地連墻澆筑平衡土體灌注樁 地連墻范圍內(nèi)大口井降水（見附圖 3） 第一次挖槽至負(fù)一層梁板下皮（ -3.5m ） 按平衡土體設(shè)計(jì)坡角挖至正施部分槽底標(biāo)高 清除樁頭（正施部分）正施部分底板砼施工地下負(fù)一層板施工（逆施保留）零層現(xiàn)澆板砼施工逆施部分施工上部結(jié)構(gòu)施工四、工藝流程及主要施工方法、地下連續(xù)墻施工方法：在開挖土方之前，用專用的成槽機(jī)械（GZQ1250雙鉆成槽鉆機(jī)），在所定的導(dǎo)墻位置，開挖一條狹窄深槽，用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，?每次開挖一定長(zhǎng)度（一個(gè)單元槽 3-5 米長(zhǎng)），待開挖至設(shè)計(jì)深度并清除沉淀下來(lái)的泥渣后，將在地面上加工好

5、的鋼筋骨架（一般稱為鋼筋籠） ，?利用起重機(jī)械吊放入充滿泥漿的槽內(nèi)，用導(dǎo)管法澆注砼，由于砼是由槽底部開始逐漸向上澆注，所以，隨著砼的澆筑即將泥漿置換出來(lái)，待砼澆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后， ?一個(gè)單元段施工完畢， ?各單元墻段之間用一定的接頭形式相互連接，形成一道現(xiàn)澆式地下連續(xù)墻，呈封閉狀，既可擋土，又可擋水。、降水方式：基坑降水利用大口井降水方法，降水井深18m，抽水深度 16.5m，采用20m揚(yáng)程潛水泵抽水，坑內(nèi)布置共20 口井 .地下連續(xù)墻封閉后立即抽水，在一個(gè)星期后，即可開始挖土，大口井隨挖土逐步裁井。視出水量及降水情況，在底板砼澆注前，保持少量水井抽水， ?并做好底板砼施工后封井處理。為避免由于坑

6、內(nèi)降水，造成坑外水位下降， ?影響周圍建筑及地下管網(wǎng)損傷，為此，在地連墻外側(cè)設(shè)置回灌井，并安排專人觀測(cè)水位變化情況，如水位下降過(guò)大應(yīng)及時(shí)灌入足夠數(shù)量的水， ?從而阻止受地下水流失造成地基下沉。、土方開挖分二步三次進(jìn)行，即：第一步土方采用機(jī)械挖土，挖至標(biāo)高 -3.5m；第二步，應(yīng)充分發(fā)揮機(jī)械化施工的優(yōu)勢(shì)，挖至正逆部分基底標(biāo)高，但必須注意開挖第二步土方時(shí)， ?控制標(biāo)高視地連墻懸臂的最大允許應(yīng)力值和變形量，注意保留平衡土體、坡角符合設(shè)計(jì)要求。 （詳見附圖三）、當(dāng)土方挖至第二步，基槽成盆狀， ?基坑中心（正施部分）可挖至 -10.7m 的設(shè)計(jì)底標(biāo)高；為便于逆施部分結(jié)構(gòu)層支模， ?采用退踏放坡；第三次挖

7、土采用人工開挖。（逆作部分土方）、本工程施工程序是，當(dāng)?shù)叵乱粚樱?biāo)高-3.5m ）梁板砼澆筑完成后（逆施除外）， ?按正常施工進(jìn)行零層梁板及以上部分砼施工，待零層板砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100后，再同時(shí)進(jìn)行下部施工，即開挖逆作部分平衡土體，隨預(yù)留出土孔連續(xù)挖土，?至負(fù)一層板標(biāo)高后澆筑砼。待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 100后，進(jìn)行負(fù)二層逆施施工。五、逆施支承樁、柱施工逆作支承樁不僅是逆作狀態(tài)下承受地上、?地下樓層結(jié)構(gòu)自重和全部施工荷載。而且該樁連柱也是工程正式結(jié)構(gòu)樁，基礎(chǔ)采用樁徑600mm，樁長(zhǎng)28m的鉆孔灌注樁，支撐柱采用鋼格構(gòu)柱，嵌入支撐樁內(nèi)2000mm，隨著逐層挖土， ?逐層將圓樁剔出方形格構(gòu)柱

8、，基樁和格構(gòu)柱的連接、格構(gòu)柱與結(jié)構(gòu)層板連接采用環(huán)板焊接。樁施工嚴(yán)格控制樁的軸線位移和垂直度，對(duì)基樁承載力及理論沉降作充分驗(yàn)算，確保正逆施工變形一致。詳見附圖一。六、地連墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋連接為保證地下連續(xù)墻體與結(jié)構(gòu)層板連接的整體性，首先將連接面處砼表面鑿毛處理，結(jié)構(gòu)樓層水平鋼筋與地連墻的連接采用鉆孔、插筋、CGM灌漿錨固連接技術(shù)。CGM灌漿料是由冶金總院研制的，是一種具有高流動(dòng)性好、早強(qiáng)、?高強(qiáng)和微膨脹性能的復(fù)合灌漿材料，該材料粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)于圓鋼一天可達(dá)6.1Mpa，螺紋鋼可達(dá) 31Mpa，且一天的膨脹率可達(dá)總膨脹率的80%以上，對(duì)于螺紋鋼，僅需鉆孔長(zhǎng)度為15 倍鋼筋直徑，灌漿7 天后可確保鋼筋拔

9、斷而不拔出，該施工技術(shù)簡(jiǎn)單易行，質(zhì)量可靠。七、逆作法施工區(qū)砼澆筑由于逆作法施工后澆砼先澆砼的下部，因此，?必須解決以下幾點(diǎn)：a）提供最小的操作空間；b）盡可能減少支撐系統(tǒng)沉降和結(jié)構(gòu)變形，保證上下層砼連接緊密；c）確保逆作鋼筋砼剪力墻墻體上口密實(shí)；針對(duì)以上情況，采取砼入口處模板隨表面上升至頂部逐步封漿，直墻模板頂部設(shè)喇叭口，在砼配合比設(shè)計(jì)考慮微膨脹劑及預(yù)埋DN15鋼管，壓漿等措施。八、垂直運(yùn)輸預(yù)留孔洞設(shè)置由于采用“半逆法”施工，±0.000 結(jié)構(gòu)梁板已完成，逆施部分土方及施工材料進(jìn)出處于封閉條件下進(jìn)行，?所以需留設(shè)上下貫通的垂直運(yùn)輸通道，本工程充分利用南側(cè)車庫(kù)坡道完成地下土方外運(yùn)，并在

10、北側(cè)和東側(cè)預(yù)留4×3米孔洞安裝井架完成地下室施工垂直運(yùn)輸任務(wù)。九、防水做法雖然地連墻及底板均采用抗?jié)B砼，但地下連續(xù)墻槽段接頭， ?地下連續(xù)墻與底板連接處，正施底板施工縫處， ?中間支承樁穿透底板處都是砼自防水的薄弱環(huán)節(jié)，故采取如下措施：、底板施工縫處加設(shè)德國(guó)羅美克斯注入式止水條；、地連墻和底板內(nèi)側(cè)做 1.5mm厚硅橡膠防水涂料；、地連墻內(nèi)側(cè)澆搗 200 mm厚 C208 鋼筋砼內(nèi)襯；十、大口井封井程序和方法為確保底板抗?jié)B萬(wàn)無(wú)一失，基礎(chǔ)底板砼澆筑前僅留 3-4 口降水井暫不作封堵，采取先導(dǎo)流， ?再壓漿封堵的措施，效果顯著。詳見附圖二。十一、深基圍護(hù)監(jiān)測(cè)半逆作法施工因在基坑開挖階段，

11、?僅靠平衡土體來(lái)保證地連墻的穩(wěn)定，而平衡土體提供被動(dòng)土壓力必然需要發(fā)生一定的位移， ?而軟弱土層，在發(fā)生多大位移情況， ?提供多大被動(dòng)土壓力往往與理論計(jì)算偏差較大，為確?；A(chǔ)施工安全進(jìn)行， ?對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)施工實(shí)施監(jiān)控信息管理，做到信息施工。、地連墻水平位移：基坑輪廓雖為不規(guī)則矩形，但最大位移將發(fā)生在各邊中部，為此沿基坑周邊地連墻帽梁上設(shè) 28 個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，長(zhǎng)邊為 8 個(gè)，短邊為 6 個(gè)，另外在每中間部位設(shè)置一個(gè)垂直觀測(cè)點(diǎn)，內(nèi)埋鋁合金導(dǎo)管， ?用以監(jiān)測(cè)地連墻各指定部位水平位移；經(jīng)實(shí)測(cè)長(zhǎng)邊中部最大位移值為 8cm，短邊中部為6.5cm。、水位觀測(cè)：在地連墻外水位觀測(cè)井自基坑降水至基礎(chǔ)施工完，?水位

12、無(wú)明顯變化，證明連續(xù)墻施工無(wú)滲漏。并對(duì)周圍建筑物及原有設(shè)施監(jiān)測(cè)，實(shí)測(cè)結(jié)果表明：地連墻水平位移隨挖土深度而不為增長(zhǎng)，隨后逐漸緩慢，最后達(dá)到穩(wěn)定。采用“半逆作法”施工是可行的。、地連墻土壓力試驗(yàn)：、測(cè)點(diǎn)布置：在西側(cè)選一槽段，埋設(shè)土壓力盒，?分別測(cè)試施工過(guò)程中的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力， ?取得被動(dòng)數(shù)值與該狀態(tài)下位移關(guān)系，測(cè)試結(jié)果表明， ?土壓力基本符合朗金土壓力理論。由于連續(xù)墻水平位移不大，被動(dòng)土壓力實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于朗金理論極限平衡狀態(tài)計(jì)算值，?因此實(shí)測(cè)結(jié)果與朗金理論是一致的。、周期：自挖土開始，每2 天測(cè)一次，挖至槽底5?天測(cè)一次，經(jīng)實(shí)測(cè)， ?墻體發(fā)生計(jì)算位移時(shí)，土體被動(dòng)土壓力實(shí)測(cè)值僅為理論計(jì)算值的50。

13、、周圍建筑物及馬路沉降：在周圍散水上設(shè) 5 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，馬路上設(shè) 5 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)， ?在各點(diǎn)設(shè)固定測(cè)標(biāo)使用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)，從挖土至基礎(chǔ)施工完； ?經(jīng)實(shí)測(cè)，樓房相對(duì)沉降僅為 9mm。十二、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)自支承的半逆作法施工方法， ?不受各種土質(zhì)條件限制適用于土層復(fù)雜的軟土地基；、在地下水位較高地區(qū)， ?能有效地避免由于施工降水而引起的地面沉降及相鄰建筑物的沉降， ?尤其適用于城市建筑稠密地區(qū)施工；、由于采用連續(xù)墻作為地下圍護(hù)及結(jié)構(gòu)外墻，正施過(guò)程中，以平衡土體來(lái)確保地連墻的穩(wěn)定，在逆施過(guò)程中以結(jié)構(gòu)層作為內(nèi)支撐，有效降低了工程造價(jià)，比傳統(tǒng)的支護(hù)方式，節(jié)約費(fèi)用 7-11%，具有較好

14、的經(jīng)濟(jì)效益；、采用連續(xù)墻施工降水又不需完整的降排水系統(tǒng)，綜合比較其施工費(fèi)用相對(duì)不高，即：比傳統(tǒng)降低費(fèi)用58%；、“半逆作法”施工工藝，為在軟土地基上進(jìn)行深基施工，提供了新的切實(shí)可行有效的方法。附錄一、降水計(jì)算、降水深度： ' 10.7 0.5 1.4 9.8m155.7、單井深度： ' - ×12.59m10212.59、有效帶深度：因s/s 0.83412.59 2.5 1.92 （） 1.89 （ 12.59 2.5 ） 28.52m、影響半徑k 取 0.6m/d 2S H K2×12.59 28.52 ×0.6104.2m(2H-S'

15、)S'、基坑涌水量： 1.36KLgR'-Lgr1.366 ×0.6 ×(2 ×28.52 - 9.8) ×9.8Lg104.2 Lg28.52379.42.02 1.46677.5 m/d3、單井進(jìn)水量： q dv3.14 ×0.4 ×2.5 ×19.6 ×0.543.52m3/d677.5、井?dāng)?shù)目： nQ/q15.51643.52、間距： a2(L B)/n2×(66.1 55.7)/1615.23ma15d15d15×3.14 ×0.4 18.84在基坑四角多加口

16、井，共計(jì)：16420 口、核算坑內(nèi)水位Qh' H (Lg104.2 Lg28.52)1.366k 257.8 16.1mS' H h' 28.52 16.1 12.42m10、井深度： 12.59 2.5 1.4=16.5m11、抽水設(shè)備選用每井安一臺(tái)潛水泵，揚(yáng)程320m，流量 30m/h.附錄二、地下連續(xù)墻計(jì)算：設(shè)墻厚 800，砼強(qiáng)度 30入土深度計(jì)算：根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供數(shù)據(jù)：H10.7 米， H 10.7 19.7 米r 18.6KN/m3 1.86t/m 319.5q=1.5t/m 3則主動(dòng)土壓力系數(shù)：119.5Ka tg(45- (45 ) 2022 19.5

17、 則 k 取 1.60經(jīng)修正后： KpK Kp1.6 ×2.0 3.2、求 q Pa q qKa 1.5 ×0.499 ×10.7 17.94t/m 2、計(jì)算壓力為 0 的位置 YPa17.94Y 3.57mr(Kp-Ka)1.86(3.2 0.499)、計(jì)算平衡土體，簡(jiǎn)化為支撐力a 0LgH(H/2Y) 1/2HPa(H/3 Y)1/2HY(2/3Y) aL Y0.499 ×9.7 ×(9.7/2 3.57) 1/2 ×9.7 ×17.94(9.7/33.57)+1/2 ×9.7 ×2/3 ×

18、3.57?.23 3.5740.76 59241.2673.96 99.11 T/m6.86.8Y0P q H 1/2 a H 1/2a Y a 0.499 ×9.7 1/2 ×17.94 ×9.7 1/2 ×17.94 ×3.57 99.11 4.84 87 3299.11 24.74 T/m計(jì)算連續(xù)墻入土深度 t6P6×24.76t Y Z Y 3.57 r(Kp Ka)186(3.2 -0.499)148.63.54 5.023.545.44 8.98mt 1.1 ×t 1.1 ×8.98 9.88m、連續(xù)墻最大彎矩值求 0 的位置 x 值 01 a Lqx x (Pa Lq) 02 H1x a 0.499x ××(17.94 0.75) 02 10.70.8x 0.499x 99.11 0 0.499 0.499 4×0.8 ×99.11x 2×0.8 0.499 317.410.8m1.6求