SMW围护深基坑盖挖逆筑施工技术.pdf

第 6期 ( 总第 1 3 0期) 2 0 0 7年 l 2月 中 国布政 互程 chi na munj ci pal engi neeri ng n o 6( s e r ia l n o 1 3 0 ) d e c 2 0 0 7 s mw围护深基坑盖挖逆筑施工技术 英旭，管 洪 申，董海，陈 榆 棵 ( 上海隧道 工程股份有限公 司，上海 2 0 0 0 8 2 ) t 摘要 ：通过南京地铁珠江路控制中心地下室工程采用 s mw 围护深基坑 盖挖逆筑施工的实践 ，介绍 了工程的地质与水文 条件 ，工程 s mw 围护结构的设计 与施工 。具体 阐述 了逆 筑法施工 的支撑体 系设计思想 、栈桥体系 、重直支撑体系 、水 平支撑体系。内衬墙的回筑与防水处理技术等对今后类似工程的设计与施工都有一定的借鉴意义。 关键词 ： 地铁 ；深基坑 ； s mw 围护 ； 盖挖逆筑施 工 中图分类号：t u 4 7 3 2 文献标识码：b 文章编号：1 0 0 4 4 6 5 5 ( 2 0 0 7 ) 0 6 0 0 5 2 - 0 3 1 工程概 况 南京 地 铁 珠 江 路 控 制 中心 主楼 2 6层( 高 约 l o 0 in ) ，为钢结构体系；设 3 层地下室 ，为钢筋混 凝土结构 。该工程基坑南北长 7 0 m，东西 宽 5 0 m， 开挖深度 1 5 3 5 in ，局部最大开挖深度达到 l 9 4 5 m ( 电梯井 区域 ) 。基坑南侧为同仁大厦的附属建筑 ， 地下室边墙距基坑围护结构 8 m；东侧为同仁宾馆， 离基坑边最近距离仅 8 0 c m；北侧为吉兆营路，有砖 混结构多层房屋，距基坑北边线 】 2 _5 m；西侧为中山 路 ，下有若干地下市政管线 ，基坑应用 s m w作围 护 ，进行盖挖逆筑施工 。基坑平面布置见图 1 。 i 吉 兆 营 居 民 区 i j司仁后街 一吊车平台； 一施工栈桥；一预留洞 图 1 基坑平面布 置示意 图 2 工程地质与水文条件 1 ) 地质条件。根据 南京地铁控制 中心岩土工程 勘察报告 ，工程围护结构范围内，主要土层有素填 土 、粉质黏土等。 2 ) 水文条件。场区内地下水主要为浅层孔隙潜水 和微承压水。场地内水的渗透性较差 ，在 4 5 m厚 的 收稿 e l 期 ：2 0 0 7 - 0 9 2 8 5 2 第 ， 层粉质黏土 ( 夹薄层状粉砂 )中，水平渗透系 数为 1 2 1 l o 。 。 c m s ，垂直渗透系数为 5 9 x l o c m s ， 此层降水后 ，土体强度可得到较大幅度的提高，减 少基坑位移 。 深层微承压水主要分布在 2 0 m厚的粗砂混砾石 土层中，地下水位埋深约 3 2 in 。该层地下水的补给 来源和径流条件较复杂。经基坑抗隆起验算 ，需降 承压水。 3 s mw 围护结构的设计与施工 3 1 s mw 围护结构设计 由于本大型深基坑工程为国内首次应用 s mw 作 围护进行盖挖逆筑施工，故在施工参数的取值、h型 钢的选用 、布置的密度和插入比的设计及其整体稳 定性、墙底抗隆起 、抗倾覆等方面进行了反复计算 和验算确定。 1 ) 水泥浆 的水灰 比在 1 6 2 0 ，围护体内水 泥用 量控制在 2 0 ( 体积比) ，2 8 d无侧限抗压强度在 1 5 mp a以上 。 2 ) 为减小基 坑位移 ，本次选用刚度较 大的 h型 钢 ，规格为 7 0 0mm x 3 0 0 mm x 1 3 mm x 2 4 mm。 3 ) 在每幅搅拌桩的 3根桩体中，连续 2根插入 h 型钢，1 根为素桩。 4 ) 根据基坑开挖深度不同，搅拌桩长度有 3种 ： 2 6 _3 m、2 8 6 m、 2 9 8 m；相应布置的 h型钢组合为 26 2 m+21 m 、 2 8 m+2 2 m 、 2 9 m+ 2 2 m。 5 ) 对 于 开 挖 面积 为 1 0 mx l o m、开 挖 深 度 为 1 9 4 5 m的电梯井区域，经抗隆起及稳定性计算 ，为 满足一级基坑要求，利用 s m w搅拌桩机，对坑边土 体进行深层搅拌加固，以增大被动区域土体的强度； 在其余结构底板全部完成后 ，再进行此深坑 的开挖 ( 相当于局部增加 1 道支撑 ) 。 维普资讯 中 国市政 互程 英旭，管洪申，董海 ，等： s m w 围护深基坑盖挖逆筑施lt技术 2 0 0 7 第6期 3 2 smw 围护 结构 施工 i ) 选择成桩质量好的三轴搅拌桩机 ( 成桩深度可 达 3 0 5 1 1 1_ ，桩体垂直度可控制在 1 2 0 0之内 ) ，并配 备吊机、挖土机、压浆机等设备。 2 ) 成桩直径 8 5 0 i y i i y i ，桩问搭接 2 5 0 i y i i y i 。 3 ) 为控制成桩的连续性符合挡土 、抗渗的要求 ， 在钻孔精度 、钻进与提升速度 、压浆量以及冷缝处 理等方面进行整个工艺过程的全面控制。 4 基坑 内降水 基坑内共打设 1 6口直径 6 0 0 m i l l 的负压深井泵 井点 ，有效降水范围 2 0 0 i y i ，最大降水深度为基坑底 面以下 1 0 11 1 。在基坑周 围的北侧和南侧共 打设 3口 深井井点降低 承压水 ，有效井深 3 5 m，在开挖至最 后一层土之前，降低承压水位效果良好。 5 支撑体系的设计与施工 5 1 设计 思想 逆 筑法施工 的关键是形成安全 、稳定 的支撑体 系，合理、快速地完成土方的开挖与运输。由于本 工程位于城市 中心 ，开挖深度 深 、周 围环境复 杂 ， 而钢筋混凝土支撑具 有整体 刚度大 、制作 方便 的优 点，对基坑周围的管线和环境能起到很好的保护作 用。因此，从结构自身人手 ( 基坑形状接近正方形， 开挖深度较深 ) ，充分研究其受力特点 、整体刚度差 异 ；为有效控制基坑变形 ，尽可能提供较大的挖土 空问。经过 比较 、计算 ，支撑体 系主要利用地下 室 结构本身的梁板系统 ，再辅以部分钢管支撑的形式 ( 见图2 ) ，即进行逆筑法施工。逆筑法施工既可节省 图 2 支撑体系设置图( m) 整个支撑体系的造价 ，又可节约工期 。 5 2 栈桥体 系 由于基坑周边大多不具备停放大型运输设备的条 件，为加快土方垂直提升的效率 、减少材料在基坑 内的水平运输距离 ，设计 了栈桥系统 ( 见 图 3) 。其 圈 3施 工 栈 桥 剖 面 图 由 7 11 1 宽 的 p字形 行走 系统 和 4个 吊车工作平 台 、 预 留洞 ( 各层楼板 的相 同位置开设预留洞 15)组成 。 从而解决 了土方和材料在基坑 内水平运输距离过大 、 出土车辆交通拥挤等难题。 待地下一层顶板完成施工 ，且混凝 土达 到强度 后 ，即进行栈桥下 的填砂和混凝土桥面的施工。 5 3 垂直支撑体 系 5 3 1 结构体 系 1 ) 栈桥垂直荷载的支撑体系，是利用控制中心结 构立柱内的永久钢立柱作为主要荷载的支撑结构 ： 同时增设少量的临时格构柱 ，以缓解因内部结构墙 身尚未施工而引起的支撑能力不足的问题。 2 ) 永久钢立柱是底部密封的箱形结构 ，横断面为 6 5 0 i y l m x 6 5 0 i y i i y i( 壁厚有 6 0 i y i i y i 和 2 4 i y i i y i 两种 )的 正方形 ，立柱最大高度有 2 0 5 m。 3 ) 临时格构柱为 4 8 0 i y i iy i x 4 8 0 i y i i y i 格构钢立柱 ， 主受力构件 由 4根 1 4 0 i y i i y i x 1 4 0 i y i i y i x 1 6 iy i i y i 等边角 钢通过 4块肋板焊接而成。 5 3 2 钢 立柱 安装 i ) 本工程上部结构是钢结构体系，在逆筑法施工 开挖之前 ，需将与上部钢结构相接的 3 3根永久钢立 柱插放到位。立柱底部设 直径为 1 2 0 0 m m的钻孑 l 灌 注桩 ，在钻孑 l 灌注桩混凝土初凝前 ，将立柱插人， 待混凝土凝固后就形成承重桩。 2 ) 钻孔灌注桩施工时 ，先借助高精度全站仪，对 桩体定位 ，随后运用重型桩架 和大功率钻机 ，使灌 注桩的成桩垂直度控制在 0 4 以内 ；钢立柱 的质量 5 3 维普资讯 中 国市政 互程 英旭，管洪申，董海 ，等：s m w 围护深基坑盖挖逆筑施工技术 2 0 0 7 6期 较大 ( 一般在 1 8 2 5 t ) ，为保证插入钻孑 l 灌注桩后 的钢立柱在平面和高程方向准确定位和柱体的稳定， 专门设计了钢立柱的导向和固定装置 ( 见图4 ) 。 图 4钢 立 柱 安 装 固 足 架 3 ) 使用电水平测试技术和平面正交测控技术 ，实 时监测立柱的垂直度 ，通过固定架上的微调螺栓 ， 保证钢立柱在下插过程中始终处于垂直状态。 4 ) 要求 柱顶 高程 在 3 m m 以 内 ，平 面位 置在 2 0 m m之间，垂直度误差不得超过 0 1 。 5 4 水平支撑体系 1 ) 水平支撑体系梁 、板结构 的制作。采用土模+ 钢模技术，靠近 s m w 围护部位的板，先挖至各层板 标高以下 1 0 0 m m，随后制作素混凝土垫层，涂抹高 效脱模剂后，进行正常板结构的钢筋绑扎和混凝土 浇捣 ，待混凝 土达到设计强度后 ，再进行 下层 土方 的开挖 ，直至基坑底 。 基坑 中间远离围护结构部位的板结构 ，因保留周 边土体，可挖深至板面下 1 0 0 0 m m后，浇注混凝土 垫层，搭设短脚手、铺模，制作板结构。 2 ) 水平支撑悬 吊。由于采用 s mw 围护的基坑 ， 其 h型钢必须 回收 ，因此 ，水平支撑板不能 固定在 结 构外墙上而处 于悬臂状态 。为此 ，只能采用悬 吊 技术 ，即将结构顶板与 s mw 圈梁锚固在一起 ，而地 下一 、二层底 板是通过钢筋 悬吊的方式 ，逐层传递 到结构顶板处 。 3 ) 空间琵琶撑。在基坑的地下三层 的层间距较大 ( 6 i n) ，开挖 到 i 9 4 5 i n深 的 区域 离基 坑边 墙 只有 8 0 5 i n ，为 稳定 该处基坑 的围护结构 ，根据理论计 算，设置了空间琵琶撑。 空间琵琶撑按照 “ 及时 、稳固、密贴”的原则进 行架设 ，将支撑的围檩与围护结构间的空隙及时以 细石混凝土填平，确保受力均匀。 6内衬墙的回筑与防水处理 内衬墙采用 “ 杯 口法”+“ 预留管法 ”浇筑混凝 土。每层板的墙体部位间隔 1 2 ill 预留浇捣孑 l ，可 保证最后一层混凝土浇捣密实 。 合理添加微膨胀剂类的混凝土添加剂 ，控制水 泥用量，减小混凝土坍落度，减小或弥补混凝土的 收缩 。结构外墙采用 挂毛毡 、喷水等保湿保温方法 进行养护，控制墙体收缩裂缝的产生。 结构外墙水平施工缝采用双道遇水膨胀橡胶止水 条，并预留水平注浆管。 7 结语 1 ) 本基坑工程采用 了 s mw 围护逆筑施工技术 ， 与地下连续墙、钻孔灌注桩相比，更为经济。 2 ) 基坑的开挖深度达 l 9 4 5 i n ，而整个开挖 阶段 地表的最大沉降为-2 2 8 5 m m，基坑的位移和地面建 筑物的沉降均控制在设计要求范围内。 3 ) “ p ”字形栈桥体系解决 了土方和材料在基 坑内的水平运输距离过大 、出土车辆交通拥挤等难 题 ，既可组织 同一层面土方的多点开挖与垂直提升 ， 也可组织多个工作面同时进行结构施工。 4 ) 利用地下室各层楼板 、梁作为水平支撑 ，有助 于控制基坑的水平位移。 5 ) 水平支撑悬 吊技术较好地解决了支撑结构 自重 力的传递问题，又不影响 s m w 型钢的回收。 6 )“ 土模+ 短脚手钢模 ”制作地下室楼板 ，既有 效地控制了基坑的位移，又加快了结构制作的速度。 7 ) 外墙水平施工缝采用双道橡胶止水条与预埋注 浆管防水 ，既解决了一般钢板止水带外侧混凝土不 易浇捣密实的缺陷，又利于后期注浆补救。 参 考文 献 1 】刘建航 ，侯学渊基 坑工程手册 m】