重庆市土木建筑学会

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紧邻地铁与高架的深大基坑工程施工实例

发布日期:2014-06-30  浏览次数:11755
 1、施工难点和对策方案

地下工程施工难点:一是基坑面积大;二是开挖深度深;三是施工环境复杂。其基坑南侧是延安中路高架,北侧南京西路下的地铁2号线静安寺车站紧贴本工程北侧Ⅱ区地下室结构外墙,而在建中的M7线地铁静安寺车站西侧地下连续墙与本工程东侧围护体的距离为6.20~13.00m(且正在施工中)。越洋广场地下1~2层有城市地下连通道,地下3层是地铁2号线和M7号线的一票换乘通道。

根据工程具体情况和对2条地铁线的保护,我们将项目整体分为2个施工区域:Ⅰ区为一幢43层超高层办公楼和24层酒店式公寓组成;Ⅱ区为6层商场大楼。

在施工工艺上:Ⅰ区工程地下室采用顺作法施工,Ⅱ区工程地下室根据对地铁的保护要求再分2个施工区域;靠近地铁的区域采用顺作法施工,另一区域因工期需求采用逆作法施工。中间用连续墙隔开。

Ⅰ区基坑总面积约为11293m2,地下3层相互连通形成一体。

围护结构采用地下连续墙形式,地下连续墙深约30m,宽度为800mm(局部1000mm)。北侧与Ⅱ区结合部采用钻孔灌注桩和三头搅拌桩形式作为临时隔断。本工程采用“两墙合一”形式,即地下连续墙将同时作为结构地下室外墙。

基坑支撑体系采用3道钢筋混凝土支撑和围檩。为了加强支撑间的整体作用,在支撑间设置联系杆。第一道支撑中心标高-2.10m,截面为1000mm×800mm,局部结合栈桥处为1000mm×1000mm,围檩截面为1200mm×800mm;第二道支撑中心标高-7.9m,截面为1200mm×800mm,围檩截面为1300mm×800mm;第三道支撑中心标高-12.95m,截面为1300mm×800mm;围檩截面为1400mm×800mm。   办公楼电梯井挖深部位设置一道钢支撑,即,中心标高-19.65m处设置第四道钢支撑(H700mm×300mm×13mm×24mm)。  由于基坑周边没有施工道路,因此沿基坑中间部位及大门附近支撑上设置混凝土栈桥,以利土方施工顺利进行。

2、水文地质条件

本工程地层以淤泥质粘土和粉质粘土为主,按其水文地质特性,场地开挖范围内的地下水类为潜水。

潜水含水层:场地潜水主要在②、③及④层土中,其补给来源主要为大气降水,排泄方式主要为蒸发,潜水与地表水体也有较强的水力联系。勘探期间实测场地浅部地下水位埋深为0.90~1.50m(上海市年平均地下水位离地表面约0.50m~0.70m)。

3、降水施工工艺

由于基坑围护采用明挖法,施工时需及时疏干开挖范围内土层的地下水,为保证基坑的干开挖施工的顺利进行,共布置了47口疏干井(按每240m2布一口井)。

3.1井孔施工

(1)测放井位:根据井位平面布置图测放井位,当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时,现场可作适当调整。

(2)安装钻机:机台应安装稳固水平,大钩对准孔中心,大钩、转盘与孔的中心三点成一线。

(3)钻进成孔:疏干井的开孔孔径为φ500mm,均一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳,轻压慢转,以保证开孔钻进的垂直度,回转钻成孔施工采用孔内自然造浆,钻进过程中泥浆密度控制在1.10~1.15,当提升钻具或停工时,孔内必须压满泥浆,以防止孔壁坍塌。

(4)清孔换浆:钻孔钻进至设计标高后,在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m,进行冲孔清除孔内杂物,同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10,至孔底沉淤小于750px、返出的泥浆内不含泥块为止。

(5)下井管:下管前必须测量孔深,孔深符合设计要求后,开始下井管。井管焊接要牢固、垂直,下到设计深度后,井口固定居中。

(6)填砾料(中粗砂):填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30~0.50m处,井管上口应加闷头密封后,从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆,使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆,使孔内的泥浆密度逐步调到1.05,然后开小泵量按要求填入砾料,并随填随测填砾料的高度,直至砾料下入预定位置为止。

(7)填粘性土:在围填粘性土时,应将块状的粘性土碾碎(粒径≤75px)后填入,下入速度不宜太快。

(8)井口封闭:为防止泥浆及地表污水从管外流入井内,在地表以下回填2.00m厚粘性土以止水,或采用水泥浆封孔。

(9)洗井:在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上高压泵,先进行孔内换浆,将孔内泥浆换成清水,同时置换出井管底沉淤,直到水清不含砂为止。

(10)安泵试抽:成井施工结束后,在疏干井内及时下入潜水泵与接真空管、排设排水管道、地面真空泵安装、铺设电缆等,电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏。抽水与排水系统安装完毕,即可开始试抽水。先采用真空泵与潜水泵交替抽水,真空抽水时管路系统内的真空度不宜小于0.06MPa,以确保真空抽水的效果。

(11)排水:洗井及降水运行时,用管道将水排至场地四周的明渠内,通过排水渠将水排入场外市政管道中。

3.2疏干井降水运行

(1)在疏干井的成井施工阶段应边施工边抽水,即完成一口投入降水运行一口,力争在基坑开挖前及时降低围护结构内基坑中的地下水位,做到能及时降至每一层开挖面以下0.5m~1.0m。

(2)坑内疏干井抽水时,潜水泵的抽水间隔时间由短至长,每次抽水井内水抽干后,应立即停泵,对于出水量较大的井,每天开泵的抽水的次数相应要增多。

(3)工地现场要备足潜水泵,数量要多于井数的1~2台。使用的潜水泵要做好日常保养工作,发现坏泵应立即修复或及时更换。

(4)降水运行期间,现场实行24h值班制,值班人员应认真做好各项记录,做到准确齐全。

(5)降水运行阶段应保证电源供给,如遇电网停电,有关单位须提前两个小时通知降水施工人员,以便及时采取措施,保证降水效果。

4、挖土与支撑施工

4.1第一皮土方开挖和支撑(栈桥)施工

公寓楼和塔楼部位占地面积各5150m2和5660m2,此处先挖深1.80m~1.00m(天窗区域),土方量约为7482m2。施工利用三台EX-200挖土机,由南向北进行表层土开挖。

第一道支撑施工时,按要求凿除地下连续墙上部分混凝土,要求凿至围檩底面以上5~250px。剥出地下连续墙主筋,清除开凿面松动的混凝土碎块和残浆。

混凝土浇捣采用C30混凝土(除四周围檩均采用C30S6)。

按照设计图纸放出支撑、围檩垫层灰线(每侧垫层边比支撑边宽250mm),并复核钢构柱位置,根据钢构柱实际位置在征得设计同意后调整支撑轴线位置,但注意与钢结构柱位置不能相碰。

支撑底部浇筑200mm厚C20混凝土垫层,上铺油毡隔离层代底模。

侧模采用九夹板加50mm×100mm木方外加穿墙螺栓、扣件管支撑体系。栈桥平台模采用九夹板。

第一道支撑浇筑时进行分段施工,原则上要求每个施工段内的混凝土一次浇捣完成,分段浇捣必须注意施工缝的留设与处理。施工缝要求留设在跨中的L/3内。

施工缝处理:凿除钢筋和界面处的松动混凝土和残浆,用同配比水泥浆接浆后再浇筑新混凝土。

混凝土浇捣采用汽车泵或固定泵进行浇捣。

4.2第二皮挖土及第二道支撑施工

公寓楼部位挖深5.85m、土方量约为30128m3、每天按运土量为3000m3计,工期为10d,利用3台EX-300和3台EX-100挖土机、分3条施工作业线,由西向东进行立体接力开挖。

塔楼部位挖深5.85m、土方量约为32884m3、每天运土量为3200m3计,工期为10d,利用2台EX-200和2台EX-100挖土机、分2条施工作业线;由西向东进行立体接力开挖。

挖土按盆式方法进行,挖土不得超挖,开挖面的高差应控制在3m以内,放坡为1∶1.5;?立柱周边应对称掏空,以防止立柱受力不均匀。

针对钢筋混凝土围檩、边桁架及角撑复合支撑的特点,挖土的流向与支撑施工配合,做到分区挖土、分区形成支撑,最大程度地减少基坑无支撑状态持续的时间。

待挖土到位后,在支撑部位开沟挖槽,槽深为支撑底标高下250px,槽宽为支撑宽度加1m(左右各0.5m),槽边坡按1∶0.75放坡。

在沟槽两侧边坡处设置100mm×150mm临时排水小明沟。

在支撑区挖土时,在通道的支撑旁填土然后铺上走道板,让走道板架空,高出支撑面750px。严禁在底部掏空的支撑构件上行走与操作。

第二道支撑施工时将围檩高度部位的地下连续墙表面凿毛,使围檩对地墙有一定的嵌固作用,同时剥出与围檩吊筋相焊接的地下连续墙钢筋。

施工垫层、方法及要求同第一道支撑,进行立柱桩穿支撑节点施工,焊钢板及钢筋。

围檩、支撑的钢筋绑扎、支模、插吊筋,模板形式亦同第一道支撑。

考虑到基坑工程结束后的支撑拆除,在浇捣支撑时预埋爆破用纸管。

混凝土标号C30,掺早强剂,采用2台固定泵接硬管布料。施工缝留设要求同第一道支撑。

4.3第三皮挖土及第三道支撑施工

当第二道支撑的混凝土强度达到设计强度的80%,进行开挖第三皮土方。

开挖条件同第二次开挖。最底下750px厚土体采用人工方式开挖,将坑底土平整到标高要求并布置好盲沟。

电梯井等深坑部位在机械挖到坑周围标高时,同时挖除并将土带走,并配合人工挖土成型。拔除深井降水管。

混凝土垫层施工紧随挖土分块进行,不使坑底长时间暴露。其间用水准仪测量,严格控制垫层标高。

支撑施工同第二道支撑施工。

4.4办公楼电梯井挖深部位钢支撑施工

操作工艺:沟槽成型→焊接立柱牛腿→拼接安装H型钢支撑形成支撑体系→补加缀板→焊接固定部分节点→全部焊接→检查验收。

根据设计图纸和交底要求放出支撑轴线,检验支撑位置、立柱桩及围护桩位置。

钢支撑检查内容:节点焊缝质量、横向联系杆设置情况、支撑轴线与标高。严格控制支撑轴线、标高偏差,要求水平向、垂直向沿轴线偏差控制在30mm以内。

5、结语

整个基坑工程从降水、开挖到地下室结构出地面各项质量指标均符合设计和规范要求,没有出现大的位移和沉降,保证了附近高架和地铁2号线的正常运营以及M7号线地铁车站的顺利施工,取得了较好的经济和社会效益。

 
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