建筑物密集區(qū)超深基坑順做施工工法

可編輯版/建筑物密集區(qū)超深基坑順做施工工法單位：XX中南建筑產(chǎn)業(yè)集團有限責(zé)任公司建筑物密集區(qū)超深基坑順做法施工工法曹文輝、王國安、王志田XX中南建筑產(chǎn)業(yè)集團有限責(zé)任公司[摘要]結(jié)合天津市合生國際大廈工程實例,介紹地下結(jié)構(gòu)全順做法施工工藝,以及施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和控制重點。[關(guān)鍵詞]順做法、深基坑、接駁器、注漿管、豎托樁、高壓旋噴樁1．前言我國從改革開放以來,城市經(jīng)濟獲得了較大的發(fā)展。這也導(dǎo)致了城市人口數(shù)量的急劇上升以及他們對生活空間的要求越來越大,這些無形中擴大了城市規(guī)模,隨著城市規(guī)模的不斷擴展,土地資源越來越緊張。這些問題的出現(xiàn)迫使建筑物向上向下發(fā)展,尤其是在城市核心區(qū)域出現(xiàn)了較多的超高層和多層地下室,基坑深度也就越來越大。城市核心區(qū)域地下結(jié)構(gòu)順做法施工,這種敞開式的施工方法是我國較為傳統(tǒng)的施工方法,該方法我國有豐富的設(shè)計經(jīng)驗和施工經(jīng)驗,施工操作簡單質(zhì)量容易控制,而且與逆作法比較較為經(jīng)濟,同時可以加快工程進度。2．工法特點本工藝是采用地下室結(jié)構(gòu)全順向的施工方法,將水平支撐與外圍護結(jié)構(gòu)進行連接使其作為水平向支撐體系,邊挖土邊施工支撐體系的順向施工方法施工操作簡單、安全可靠；本做法將地下外圍護結(jié)構(gòu)作為永久結(jié)構(gòu),且圍護結(jié)構(gòu)本身具有良好的防水性能,把外圍護結(jié)構(gòu)地連墻與地下室梁板有效連接作為了地下室外墻,大大降低了工程造價；對于地連墻與地下室梁板連接處的接駁器的預(yù)埋準確度和預(yù)埋質(zhì)量要求很高,其外維護結(jié)構(gòu)地連墻的節(jié)點施工和防水工程成為至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。3．適用范圍本工法適用于施工場地狹小不能夠放坡開挖,且地下結(jié)構(gòu)深度大,同時將地下外圍支護結(jié)構(gòu)作為地下室外墻的工程。4．工程概況天津合生國際大廈工程項目位于天津市和平區(qū)北安橋,海河西岸,多倫道以北,福安大街以南,西臨興安路,東隔張自忠路與海河岸相距約30m。建成后將成為此處的標志性建筑。該工程包括29層寫字樓〔4層商業(yè),地下四層,主樓為框筒結(jié)構(gòu),裙房為框架結(jié)構(gòu),樁筏基礎(chǔ)。負二至負四層頂板結(jié)構(gòu)標高分別為-6.050、-11.250、-16.200,基礎(chǔ)底板上皮結(jié)構(gòu)標高為-21.200,裙房及純地下部分基礎(chǔ)底板厚1200mm,素混凝土墊層厚100mm；主樓部分基礎(chǔ)底板厚2500mm,素混凝土墊層厚100mm。5.順作法結(jié)構(gòu)設(shè)計支撐體系概況基坑支護采用1m厚地連墻+鉆孔灌注樁鋼格構(gòu)柱+四道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐的支撐方式。連續(xù)墻墻頂標高為-1.300m,墻底標高為-46.300m,墻身45.000m。裙房及純地下室基坑開挖深度為22m,主樓基坑開挖深度為23.3m,電梯井開挖深度為27.6m。地下連續(xù)墻工程按不同的施工部位分為"A、B、C、D四種槽段類型,連續(xù)墻總槽段為63槽段。地下連續(xù)墻均采用C40P10混凝土,接頭形式全部為工字鋼接頭,地下連續(xù)墻混凝土為水下澆筑混凝土。在地連墻全部施工完成且達到設(shè)計強度后,鑿除基坑內(nèi)側(cè)導(dǎo)墻和開挖其上土體,施工帽梁,帽梁總長度約367.84m,頂面標高-0.6m,截面尺寸為1000mm×700mm〔。基坑支撐體系為腰梁〔冠梁、環(huán)梁、支撐梁和豎托樁的形式,平面布置采用中部兩個相交的環(huán)梁、四周邊支撐梁的形式。四道環(huán)梁底標高分別為-3.3m、-9m、-14.9m和-20m。豎托樁采用1000鉆孔灌注樁,上接鋼格構(gòu)柱,豎托樁樁有效樁長為41m,鋼格構(gòu)柱插入混凝土樁鋼筋籠內(nèi)長度為3.5m。腰梁〔冠梁與環(huán)梁之間的四個轉(zhuǎn)角處均設(shè)鋼筋混凝土板,標高與相應(yīng)的環(huán)梁相同。四道環(huán)梁上下垂直設(shè)置,平面圖相似,第四道支撐的撐間板設(shè)置比前三道要少,具體詳見第一道支撐平面圖和豎托樁平面圖。由于每一層內(nèi)支撐的高度不同,梁板標高按下平齊控制,即撐間板和支撐梁全部從原狀土開始支設(shè)模板,在高低梁和梁板交接處采用吊模工藝,撐間板不單獨設(shè)模板。支撐平面圖6．工藝流程地連墻施工樁基施工第一道支撐體系施工第一步土方開挖基坑降水地連墻施工樁基施工第一道支撐體系施工第一步土方開挖基坑降水第三步土方開挖第三道支撐體系施工第二道支撐體系施工第二步土方開挖第三步土方開挖第三道支撐體系施工第二道支撐體系施工第二步土方開挖基礎(chǔ)底板施工第五步土方開挖第四道支撐體系施工第四步土方開挖基礎(chǔ)底板施工第五步土方開挖第四道支撐體系施工第四步土方開挖地下三層施工拆除第三道支撐地下四層施工拆除第四道支撐地下三層施工拆除第三道支撐地下四層施工拆除第四道支撐地下一層施工拆除第一道支撐地下二層施工拆除第二道支撐地下一層施工拆除第一道支撐地下二層施工拆除第二道支撐7．操作要點7.1機械設(shè)備準備機械設(shè)備：液壓抓斗機、300T履帶吊車、100T履帶吊車、泥漿攪拌機、高壓注漿泵、降水井施工設(shè)備、反鏟挖土機、裝載車、砼泵、潛水泵、鋼筋調(diào)直機、鋼筋切斷機、直螺紋機等。7.2地下連續(xù)墻施工連續(xù)墻厚度為1000mm,墻頂標高為-1.30m〔相對標高,墻底標高為-46.30m,墻深45.00m,共計63槽段,接頭形式全部為工字鋼接頭。垂直度允許偏差≤1/150,采用抓槽機成槽,泥漿護壁,槽壁垂直度檢測,淸孔,下鋼筋籠,二次淸孔,沉渣檢測,水下混凝土初灌控制,接縫注漿,確保施工質(zhì)量良好。地連墻成槽地連墻成槽檢測鋼筋籠子加工埋件安裝鋼筋籠子埋件設(shè)置鋼筋籠子吊裝吊放地連墻鋼筋籠入槽地連墻澆筑砼7.3槽段接縫部位后壓漿施工每幅地下連續(xù)墻均埋設(shè)注漿管,注漿管采用Φ28鋼管,壁厚2.75mm,底部與工字鋼平齊,底部焊接封口。注漿主要為彌補工字鋼背后可能出現(xiàn)的混凝土缺陷。1.注漿管形式注漿管上每隔1m設(shè)置一道注漿孔,每個部位注漿孔十字交叉對稱設(shè)置,直徑5mm,注漿孔內(nèi)塞圖釘,外側(cè)用電工膠帶纏繞3層,長度約100mm,并用鉛絲進行綁扎牢固。2.注漿管安裝注漿管與工字鋼角部焊接牢固,焊縫部位需躲開注漿孔位置,焊接固定不得損傷注漿管。3.注漿時間4～5槽段地下連續(xù)墻連成一體,且混凝土強度大于設(shè)計強度70%即可對地下連續(xù)墻墻接縫部位注漿,注漿先對中間槽段注漿。4.注漿要求以注漿壓力控制為主,注漿量控制為輔,注漿壓力2～4Mpa,不大于6MPa,單根注漿量按4道直徑1m的樁側(cè)注漿考慮暫定為2.0t,水灰比0.5。當(dāng)注漿壓力達到6MPa且漿液無法注入時即可停止注漿。后注漿順序應(yīng)兼顧?quán)徑B續(xù)墻施工,注漿作業(yè)與施工作業(yè)連續(xù)墻應(yīng)保持一定距離,一般應(yīng)不小于10m。5.試注漿注漿時詳細記錄注漿時壓力的大小和注漿量,觀察是否冒漿,墻頂標高有無變化,以此作為以后注漿時的調(diào)整依據(jù)。地連墻后注漿施工7.4高壓旋噴樁施工在每個槽段接縫處的外側(cè)設(shè)一組旋噴樁,每組三根旋噴樁,63組共計189根旋噴樁,樁長45m,樁間咬合400mm,與連續(xù)墻咬合150mm,樁徑800mm,樁頂標高-1.3m,施工采用三重管法。高壓旋噴樁引孔高壓旋噴樁注漿7.5豎向支撐格構(gòu)柱施工格構(gòu)柱嵌固在Φ1000基礎(chǔ)樁內(nèi),格構(gòu)柱截面尺寸為600×600mm,采用Q235B型鋼板及角鋼制作,柱底部嵌固在基礎(chǔ)樁內(nèi),嵌固深度3.5m。鋼格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接后,整體吊裝下入樁孔內(nèi),然后安裝導(dǎo)管灌注砼。該工程格構(gòu)柱樁共計61根。鋼格構(gòu)柱在加工廠加工完成并檢驗合格后運至現(xiàn)場。7.6水平支撐施工基底標高主樓為-23.8m、裙房為-22.5m,為保證結(jié)構(gòu)施工安全,地下結(jié)構(gòu)共設(shè)置四道支撐體系。支撐體系與土方開挖穿插施工,第一次土方開挖至-1.300,施工第一道支撐體系,第二次土方開挖至-4.800,施工第二道支撐體系,第三次土方開挖至-10.000,施工第三道支撐體系,第四次土方開挖至-14.800,施工第四道支撐體系,第五次土方開挖至設(shè)計標高,每次土方開挖至環(huán)梁底標高以上10cm時先進行支撐體系平面放線,然后用人工進行支撐體系部位清理和平整夯實,同時澆筑50mm厚C15混凝土墊層地膜保證支撐底部強度和平整度,最后在其上進行支撐體系施工；每道水平支撐體系達到設(shè)計強度100%后進行下一步土方開挖；為了保證整個支撐體系的整體性和剛度,每道支撐體系的鋼筋均采用A25@400的U型箍和A25@1000的U型斜向拉筋與地連墻縱筋進行焊接。7.7地下連續(xù)墻與地下梁板的連接1、地下連續(xù)墻與基礎(chǔ)底板的連接：地下連續(xù)墻中預(yù)埋接駁器,接駁器一端錨入地連墻、另一端錨入基礎(chǔ)底板,相應(yīng)的錨固長度均符合設(shè)計要求。接駁器水平間距：底板厚度為2500mm部分,接駁器間距為90mm；底板厚度為1200mm部分,接駁器間距為180mm。2、地下連續(xù)墻與梁板連接：地連墻與樓板交接部位增加樓面環(huán)梁與樓板進行連接,次梁鋼筋錨入地連墻與樓板交接部位的樓面環(huán)梁。地下連續(xù)墻與框架梁的連接：在地下連續(xù)墻中的預(yù)埋接駁器,接駁器一端錨入地連墻、另一端錨入柱內(nèi),梁鋼筋同樣錨入柱內(nèi)。梁板鋼筋與與地連墻連接節(jié)點7.8降排水系統(tǒng)基坑開挖期間布置降水井?dāng)?shù)量如下表,平面布置圖見下圖。降水井工作量及結(jié)構(gòu)參數(shù)表井類型數(shù)量井深<m>濾管埋深<m>井徑〔mm管徑及材質(zhì)〔mm疏干井117282.5～29.0600,325/6mm鋼管疏干井224302.5～31.0600,325/6mm鋼管疏干井34332.5～33.0600,325/6mm鋼管減壓井124844～47.5600,325/6mm鋼管減壓井244137～40.5600,325/6mm鋼管觀測井1616.52.5～17600,325/6mm鋼管觀測井2422.518.5～22.0600,325/6mm鋼管觀測井344137.0～40.5600,325/6mm鋼管合生國際大廈降水井布置圖7.9地下室防水措施處理地連墻自身設(shè)計為自密型混凝土,混凝土在施工過程中確保連續(xù)澆筑；地連墻各槽段之間采用"H"型剛連接方式,在每個槽段接頭位置設(shè)置注漿管進行高壓注漿保證接頭部位的嚴密性；在地連墻外側(cè)槽段接縫處施工三根高壓旋噴樁,樁間咬合300mm；地連墻內(nèi)部和基礎(chǔ)底板底部做4+3厚聚酯氈胎SBS改性瀝青防水卷材；在基礎(chǔ)底板與地連墻交接部位在基礎(chǔ)底板板中水平向交圈設(shè)置膨脹止水條兩道,墻體水平向施工縫和后澆帶內(nèi)在板中設(shè)置止水鋼板；在地連墻內(nèi)部與襯墻中間設(shè)置上下貫通的導(dǎo)管將滲漏水通過導(dǎo)管匯集到車庫內(nèi)集水坑然后排出。地連墻與基礎(chǔ)底板連接位置防水措施鋼格構(gòu)柱與底板連接防水措施地連墻內(nèi)部與襯墻中間設(shè)置漏水管7.10地下結(jié)構(gòu)與地連墻連接處接駁器位置控制地連墻施工前按照圖紙進行現(xiàn)場槽段劃分定位,鋼筋籠加工過程中嚴格按照圖紙和規(guī)范允許偏差要求進行接駁器定位放置,接駁器定位后用通長鋼板焊接固定保證其穩(wěn)固,且做好接駁器防銹措施,地連墻鋼筋籠下放至槽段時嚴格控制整體標高和水平向位移,以上內(nèi)容做好復(fù)核工作,確保接駁器的安裝質(zhì)量。地下結(jié)構(gòu)與地連墻連接處接駁器施工7.11土方施工土方開挖方法為中心島式開挖,環(huán)梁區(qū)域為暗挖。挖土施工共分五步進行,開挖底標高分別為-3.3、-9、-14.9、-20、-22.5〔-23.8,每一步土開挖至支撐底標高立即施工相應(yīng)的砼支撐?！?第一步挖土本步開挖至標高-3.3m,基坑預(yù)降水需降至開挖面以下0.5m～1m范圍。本步土開挖方式為大開挖,劃分兩個區(qū)域開挖,每個區(qū)域分四個施工段,采用退步法開挖,先開挖施工段一和施工段二,從基坑里側(cè)向坡道處即1#門、2#門處退步開挖,后施工施工段三和施工段四。每個施工段挖至環(huán)梁支撐底標高向上200mm,采用人工配合清土穿插環(huán)梁支撐施工,開挖平面和剖面圖如下：第一步土方開挖平面圖第一步土方開挖剖面圖第一步土方及支撐施工〔2第二步挖土本步土方開挖至-9m,劃分兩個施工區(qū)域每個區(qū)域劃分4個施工段,首先開挖環(huán)梁內(nèi)土體,等第一道混凝土支撐強度達到設(shè)計強度的100%后,開挖支撐下部土體。整體采用退步開挖方式,到坡道位置時邊開挖邊修坡道,坡道兩側(cè)按1:1放坡,坡道長49m,寬8m,坡角為10°,坡道上部滿鋪6m寬25mm厚鋼板。每個施工段挖至環(huán)梁支撐底標高向上200mm,采用人工配合清土穿插環(huán)梁支撐施工,第二步土方全部完成后施工棧橋。開挖平面和剖面圖如下：第二步土方開挖平面圖第二步土方開挖剖面第二步土方開挖及支撐施工〔3第三步挖土本步土方開挖,棧橋施工完成滿足運土車輛通行要求,第三步土從-9.0m開挖至-14.9m,采用中心島的形式,支撐外緣向基坑中心的4m范圍內(nèi)為挖掘機作業(yè)面,將環(huán)撐下部土體挖出并轉(zhuǎn)運到土方傳遞帶〔8m范圍,包括斜坡上,另一臺挖掘機在中心島邊緣將土方挖起裝車。棧橋向基坑方向延伸15.9m為土坡道,坡角12°,運土車停在土坡道上,坡道上部滿鋪6m寬25mm厚鋼板。每個施工段挖至環(huán)梁支撐底標高向上200mm,采用人工配合清土穿插環(huán)梁支撐施工,開挖平面和剖面圖如下：第三步土方開挖平面圖第三步土方開挖剖面第三步土方開挖及支撐施工〔4第四步挖土本步土方開挖高度為-14～-19m,人工配合機械,嚴禁擾動地下原狀土,注意對格構(gòu)柱和棧橋樁的保護。上部支撐體系強度未完全達到設(shè)計要求時,只進行兩支撐圓環(huán)內(nèi)中心島土方的開挖。原坡道縮短,坡道頂部鋪設(shè)鋼板同上步通道做法。中心島挖土深度增加,多增加一個階梯,分兩次倒運土方,確保每步土方不小于4m的工作面。每個施工段挖至環(huán)梁支撐底標高向上200mm,采用人工配合清土穿插環(huán)梁支撐施工,詳見挖土平面圖和剖面圖。第四步土方開挖平面圖第四步土方開挖剖面第四步土方開挖及支撐施工〔5第五步挖土本步土方開挖標高范圍為-20～-22.5m、-23.8m,包括局部集水坑、電梯井集水坑土方,需要由機械挖到設(shè)計基底以上0.3m,剩余土方由人工配合清除,然后由四周逐步向中心挖土?；娱_挖時不得碰撞工程樁及支護體系,并注意對降水井的保護。樁間土全部采用小型挖掘機開挖,確保不擾動工程樁和圍護支撐體系。土方分步開挖后采用挖土機將底層基坑內(nèi)土方倒運至土島周圍,然后用棧橋上的挖掘機將土方裝車外運。電梯井位置土方開挖,先由測量人員給出開挖深度和范圍以及坡度,按1:1比例放坡,用小型挖掘機逐步向下開挖,邊開挖邊測量,配合挖至預(yù)留人工清槽土層頂標高,對于已挖出槽底應(yīng)等間距撒出白灰點作為標志防止超挖。第五步土方開挖平面圖第五步開挖剖面圖第五步土方開挖〔6中心島收島及剩余土