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大型基坑应用多种围护结构的设计与施工

2014-09-20

建筑施工 2014年3期
关键词:挖土工法型钢

上海漕河泾开发区经济技术发展有限公司 上海 201114

1 工程背景

1.1 工程概况

上海市漕河泾开发区浦江高科技园A1地块二期工程总建筑面积约为96 189 m2,主要由1 栋18 层办公楼(C2楼)、1 栋6 层办公楼(D2)楼、1 栋12 层办公楼(E2楼)以及地下1层车库、下沉式广场、室外总体及配套设施等组成。

工程基坑面积近27 000 m2,基坑大面积深度为4.45 m。工程西侧紧邻一期工程场地内中央景观及道路等已建设完毕,地面标高较施工场地高出1.25~1.9 m,且栽种有数棵景观大树,因此需采取保护措施。基坑西南角紧邻基地红线外的电信楼,亦有必要采取保护措施。基坑东侧、北侧及东南区域周边环境条件较好。

1.2 水文地质条件

地基土的构成与特征为:第①层素填土;第②层粉质黏土;第③层淤泥质粉质黏土;第④淤泥质黏土;第⑤、⑥层粉质黏土。

本场地内有数条暗浜分布,暗浜主要分布于场地中部及北部,呈南北及东西走向,暗浜彼此之间呈连通状态;在场地东侧中部为明浜。

2 主要施工难点

由于本工程地下室面积较大,且与电信楼及一期工程已施工完毕的景观道路相毗邻,周边施工环境较为复杂,如处理不好则容易导致电信楼沉降、外墙开裂、树木损伤等情况,因此围护施工控制要求较高,需要通过合理的基坑围护选型及施工组织来降低施工中存在的风险。

3 一坑多围护形式的设计及其要点[1-6]

本工程的围护选型根据周边环境不同大致可分为两大区:南北东侧区及西区。

基坑西侧相邻一期工程场地内景观道路人工土坡等已建设完毕,地面标高较施工场地高出1.25~1.9 m,且栽种有数棵景观大树,需采取保护措施。常规的围护方案有水泥搅拌桩重力坝、拉森钢板桩(外拉锚或内抛撑)、SMW工法桩加内抛撑、钻孔灌注桩加内抛撑等。考虑到西侧大部分范围内均无操作面且已有景观土坡,水泥土搅拌桩重力坝和拉森钢板桩外拉锚的围护形式并不适用。西侧基坑大面积深度为4.45 m,考虑到西侧景观土坡平均高度为1.5 m,因此西侧基坑实际深度约为6 m,拉森钢板桩刚度不够且有渗水隐患,不宜大面积采用。最后综合成本因素,围护形式选用SMW工法桩加Φ609 mm斜抛内撑为主,基础底板上设置牛腿作为抛撑支点。古树木部位不宜采用喷浆类围护,故采用了拉森钢板桩围护,并在中间增加1 道支撑以确保刚度。

考虑到Φ609 mm钢管抛撑的需要,在基坑西侧南北两端有操作面的部位稍作场地平整处理后,采用三轴水泥搅拌桩重力坝的围护形式。其坝体宽3.7 m,坝体上设置厚150 mm钢筋混凝土道路,路幅宽为4 m,将其作为Φ609 mm钢管抛撑吊装通道及场地。中间区域的Φ609 mm钢管抛撑吊装施工,利用需要挖土部分的场地,与挖土之间进行轮换,即以景观树为中心往南北两侧后退,挖土完成一部分,挖机退出然后进行钢支撑施工,钢支撑施工完毕再进行挖土,以此类推到全部完成。

根据以上分析,基坑围护平面布置如图1所示。

图1 基坑围护设计平面布置

4 施工总体部署及控制要点

考虑到流水作业和挖土施工方便,整个项目基础部分的施工总流程为由北向南,因此工程桩和围护体系的施工总体流程也是由北向南[7]。

在关键路线上制约总工期的主要是水泥土搅拌桩重力坝的28 d养护期,因此1区围护最早开工。然后安排2 台搅拌桩机同时施工,其中一台沿2区→4区的方向施工,另一台沿3区→5区的方向施工,最后在6区合拢,完成整个围护体系。工程桩和围护体系的施工相临距离按照2 倍桩长(即70 m)的距离控制。

3区的斜抛撑区域的土方开挖在相应部位基础底板、牛腿(留设施工缝,厚4 mm钢板止水)完成并达到强度后,按照1∶2.5的坡度控制,随挖土随吊装钢管支撑(由中间向南北分别取土)并完成剩余底板结构。

关键是挖土与支撑要求密切配合,支撑要预先拼接好,挖土要按照预先定好的位置不能超挖,否则吊装钢管支撑的吊车吨位将不能满足。

施工平面布置和施工流程如图2、图3所示。

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图2 施工平面布置

施工过程中应注意以下质量控制要点:

(a)三轴搅拌桩水泥掺量20%,暗浜区域水泥掺量取25%[8];

(b)工法桩型钢宜在水泥土搅拌桩施工结束后30 min内完成,型钢依靠自重插入,相邻型钢的焊接接头应错开,错开的竖向距离不宜小于1 000 mm,焊接采用全熔透保证等强度连接;

(c)H型钢拔除后立即充填空隙,以减少对环境的影响;

(d)拉森钢板桩与周边SMW工法桩交接处围檩贯通设置;

(e)搅拌桩水泥流量、注浆压力采用人工控制,严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度, 用水量采取总量控制,并用相对密度仪随时检查水泥浆的相对密度;

(f)搅拌桩开挖面以上采用重复搅拌,保证开挖面以上止水效果,并减慢下沉速度、减少偏位,严格控制定位及桩架的垂直度;

图3 施工流程示意

(g)搅拌桩桩体在达到龄期28 d后,应钻孔取芯测试其强度,其抗压强度不应小于1.0 MPa或应满足设计要求,检查桩的数量应不小于已完成桩数的2%。

5 结语

通过落实以上合理的施工部署及技术质量控制措施,成功解决了本工程围护混合施工中的难点,避免了对相邻区域建筑及绿化的破坏,满足了工程质量要求与进度要求,为本工程地下室结构施工开展打下了坚实的基础。

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