紧邻无桩浅基砖混结构的深基坑施工技术.pdfVIP

第 3 3卷第 6期 Vo 1 3 3 No 6 建筑施T B U I L D I N G C 0 N S T R UC T 1 0 N 紧邻 无 桩 浅 基 砖 混 结构 的 深 基 坑 施 工 技 术 Co ns t r uct io n Te chno l o g y f o r De e p Fo un da t io n Pit Cl o s e t o Br ick Co ncr e t e S t r u ct ur e wit h N0 n Pil e a n d Sh a l l o w Fo u nd a t io n 口 周剑颖 王骁骏 上海市第七建筑有限公司 2 0 0 0 5 0 摘 要 随着城市建设程的不断开发 闹市中心插针式的建筑布局将会在很长一段时间内 存在 如何在紧邻无桩浅基础砖 混结构情况下进行深基坑施工便成了工程中的难题 为此 结合上海番禺路 4 8 3 地块商办楼工程实例 介绍了工程中采用的动 态信 息为指 导的优化施工方案及相应的技术措施 顺利地解决 了施 工难题 并保证 了工程 的如期进行 关键词 围护施工 无桩砖混结构 动态施工控制 中图分类号 T U 7 5 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 0 6 0 4 6 2 0 4 1 工程概况 1 1 概述 上海番禺路 4 8 3 地块商办楼工程位于上海市长宁区繁 华地段 毗邻上海影城 建筑面积为 2 1 2 3 8 m z 地下 2层 地 上 1 6层 建筑高度 6 l 3 5 m 建筑物设计耐久年限为二级 5 O 作者简介 周剑颖 1 9 7 8 一 男 本科 工程师 一级建造师 联 系地址 上海 市龙吴路 1 8 8号 1 号楼 2 0 0 2 3 2 收稿日期 2 0 1 1 0 5 3 0 年 抗震设防烈度为 7 度 工程主体结构为框简结构 底板 和桩基承载 地基基础安全等级为二级 1 2工程地质概 况 根据勘察报告 本工程各土层依次为 褐黄 灰黄色 粉质黏土 灰色淤泥质粉质黏土 灰色淤泥质黏土 一 灰色淤泥质粉质黏土 H灰色粉质黏土 灰色粉质黏 土 1 3 围护概况 本 工程基 坑开 挖深度 为 1 1 2 5 m 局部深 坑落 深 要时采取化学灌浆措施 永久性堵漏处理方法 永久性封堵处理方法主要采 用混凝土修复专用技术进行处理 一般使用无机材料和聚合 物材 料 3 结语 本深基坑工程从挖土到出 O O 0 m 历时 8个多月 过程 中经历过监测报警 地墙漏水等不利情况 但在以上的方案 及应急措施下 都顺利得以解决 最终施工按原计划工期圆 满完成 同时对周围老房 管线及地铁的影响也降到了最低 1 沿街的老住房应在开挖前做好影像记录 便于在开 挖后进行参照 这样能明确开挖过程是否对老建筑带来了影 响 及时发现质量或安全隐患 同时也可以分清责任 2 因等待支撑强度达到设计强度前不能开挖下层土 而等待的过程又增加了基坑的暴露时间 所以此时可以提高 支撑的混凝土强度等级 这样不需要等 2 8 d来让混凝土达 4 6 2 到 1 0 0 强度 只要试块达到设计强度后即可施工 每道支撑 因此可以节约 1 4 d的工期时间 3 市区的深基坑开挖施工 对周围管线的影响较大 为确保管线的安全 首先要加强监测 其次要多与相关单位 沟通 不能冒险施工 尽管有时候间接点的监测值并不一定 完全代表管线沉降 但当达到报警值后 绝不能冒险施工 只 有在确定管线的安全后方能继续 4 在邻近地铁的区域开挖施工时 一定要及时做好与 地铁业主 地铁施工方的沟通 尤其是换撑施工的时候 因对 地铁方地连墙的侧移影响较大 事先应制定施工计划 配合 好各方的施工时间 5 支撑拆除时的振动会对邻近地铁的施工带来质量隐 患 比如刚浇注的混凝土 振动会导致其强度降低 同时也可 能对地连墙带来漏水隐患 6 尽可能的将不利因素都考虑到 做好应急预案及应 急准备 以备遇到突发事件时可以及时处理 周剑颖 王骁骏 紧邻无桩浅基砖混结构的深基坑施工技术 第 6期 0 8 5 m 3 2 5 m o 本工程基坑四周围护形式为钻孑 L 灌注桩 三轴搅拌桩止 水 两道混凝土内支撑的联合围护形式 局部因避让原工 程桩而造成围护桩间距过大 所以在止水三轴搅拌桩内插型 钢 并在三轴搅拌桩与围护桩之间采用旋喷桩加固补强 基 坑内土体加固采用双轴水泥搅拌桩 与钻孔灌注桩之间采用 压密注浆 降水采用真空深井井点降水 混凝土等级均为 C 3 0 水下提高一级 围护桩压顶梁截面为 1 3 0 0 m n l x 6 0 0 n l m 西北侧插型 钢处压项宽度增加至 2 4 0 0 m m 3 1 5 0 n l m 采用 2 道钢筋 混凝土支撑 第一道支撑 1 0 0 0 n l n l x 8 0 0 11 1 11 1 中心标高为 2 8 0 0 混凝土围檩截面为 1 2 0 0 m m x 8 0 0 n l n l 第二道支撑 1 i0 0 n l m x 8 0 0 m m 中心标高 8 3 5 0 m 混凝土围檩截面为 1 3 0 0 m m X 8 0 0 m n l 图 1 混 麓 土压 1 图 1 围护典型剖面 支撑拆除的方法为 待地下室底板及厚 5 0 0 m m的换撑 板带完成并达到设计强度后 方可拆除第二道支撑 待地下 1 层的楼板及厚 3 0 0 m n l 的换撑板带完成并达到设计强度 后 方可拆除第一道支撑 楼板缺失处应设置临时支撑 1 4 工程周边情况 本工程位于基坑南侧共有 2栋既有建筑 分别为 番禺 路 5 1 1 弄 1 5号 最近处为 1 2 5 m 南北 向垂直于基坑布 置 为底框上部砖混结构 番禺路 4 9 1 弄 1号 最近处 2 1 8 m 东西向平行于基坑布置 为砖混结构 其西侧的 2 栋高 层 为桩基 筏板基础 距离基坑最近处为 2 O 7 m 北侧幸 福路 5 号 番禺路 4 0 3号 4 0 5号均距离基坑边 2 8 m以上 结构为砖混结构 2 主要围护施工方法 2 1 主要围护施工方案简述 i 本工程在工程桩及围护桩阶段采用硬地坪施工工 艺 围护桩施工流程遵循先三轴桩再灌注桩 先土体加固再 压密注浆的原则 局部需打设旋喷桩的在灌注桩后进行施 工 o 2 基坑预降水采用真空深井井点的方式 降水深度 为基坑开挖面以下 1 m 井体在开挖后固定于支撑 垫层完 成后拔除 坑内积水采用明排水的方式 阶段开挖面和垫层 面均设明排水沟 最后开挖面采用盲沟排水排向垫层面明 沟i坑外采用挡水墙和明沟的排水方式 3 压顶梁采用条式开挖成沟槽方式 槽底扦平 铺设 细石和砂浆找平后作为压项梁的底模 然后在其上进行压顶 梁施工 最后在外侧回填并浇筑施工道路 场地 4 为了保证基坑周边的环境安全 基坑开挖平面的 施工原则为南北向同时开挖 东西向由东向西进行 5 坚持 先撑后挖 的原则 待上层土体周边开挖至 上道支撑底 中间区域开挖至上道支撑面以上 2 0 0 m m处 中间区域的支撑开挖沟槽后方可进行后续施工 6 坑内支撑的底模采用道渣铺设后 将水泥砂浆抹 平 然后批涂厚为 5 m m的纸筋灰 使土体与支撑构件完全 隔离 砂浆层应纵向每 2 m设缝 7 栈桥施工宜在上道支撑完成后进行 同时应利用 上道支撑搭设排架和制作模板 8 中层土体必须在栈桥达到强度后方可进行 挖土 时 挖机入坑进行开挖和水平驳运 栈桥面挖机负责将坑内 土体挖出后装车外运 中层土体的留土方式同上层土体 挖 土过程中 对灌注桩和原先遗留的工程桩一并采用人工分段 截桩后用挖机挖出的施工方法 施工中控制截桩高度以确保 安全 9 下道支撑的施工方式同上道支撑 1 0 下层土体的开挖方式同中层开挖 至少 4台挖机 入坑 由南北两侧向中间开挖 入坑的 4台挖机中2台挖土 2台翻驳 栈桥上的 2台挖机将土挖出后装车外运 1 1 深坑开挖应在周边垫层完成后进行 先将小挖机 入坑 长臂挖机停机于栈桥面 再将土直接挖出后装车外运 深坑周边应设置配筋垫层暗梁 1 2 压顶梁施工完毕后 应立即设置钢管围栏 并根 据支撑施工的进度 及时搭设钢管登高楼梯作为入坑通道 入坑通道应在基坑南北两侧各设置一座 1 3 现场道路以东侧为主 混凝土施工期间的泵车和 运输车均以此为主要场地 1 4 底板侧模采用砖模 换撑板带下密实填充黄砂 换撑板带与底板一并浇筑并与围护桩接触面用油毡隔离 应 待换撑板带达到强度后再拆除下道支撑 1 5 B 2 层墙顶板结构施工完毕后 应及时进行外层防 水和坑外回填施工 并采用提高标号的措施 使上道换撑板 带达到早强的目的 以尽早拆除上道支撑 对于局部外墙缺 失楼板处 应采用钢梁预撑的措施 1 6 上道支撑的拆除施工应在上道换撑板带达到设 计强度后进行 B 1 层结构施工完成后 应及早进行坑外回 填 并在回填面铺设厚为 1 0 0 n l n l 的混凝土为上部主体施工 所需的脚手架搭设提供条件 地下室钢支撑应在 B 1 层顶板 第 6期 周剑颖 王骁骏 紧邻无桩浅基砖混结构的深基坑施工技术 达设计强度后拆除 1 7 基坑外侧回填施工全部结束后 拔除工法桩中的 型钢 并及时对拔除后的空隙进行加压注浆处理 以确保坑 外环境的安全 2 2 针对南侧无桩砖混结构的保护性施工措施 考虑到工程距离南侧居民楼过近 与设计讨部门论协 商 并在取得业主同意后 我们对原围护设计方案做了一定 的修改 以期使该围护更加安全 牢靠 其修改方案为 1 在距离原设计围护南侧 4 O 5 m处 打设 2 8根桩长 3 O m的钻孔灌注桩 1 1 0 0 m m l 3 0 0 m m 作为隔离桩 与原来的围护体之间 采用 5根宽 1 5 5 m的三轴水泥土搅 拌桩 西6 5 0 m m 4 5 0 m m 桩长 2 1 m 作为与原围护之间的 支撑 加设隔离桩围护详见图 2 6 5 0 4 5 0 齄 舞姜 搅拌 枉 叠 量芷蕉 图 2 南侧 加设隔 离桩围护示意 2 在开挖基坑前 上述加设的围护体系必须形成 且 达到强度要求 本工程通过隔离桩的打设 极大程度地减小了挖土施 工对该侧居民楼的影响 通过监测发现 整个基坑对南侧居 民楼的影响均在围护设计报警值范围内 3 动态施工控制 3 1施工中的数值模拟分析研究 施工中 项目部与监测部一起采用了数值模拟分析的 方法 对基坑进行动态数值模拟分析监控 本工程所采用的 数值模拟分析方法是快速拉格朗日显式有限差分法 主要针 对于距离工程较近的南侧 6层居民楼 在基坑施工及建筑物 施作过程中的沉降变形情况进行模拟分析 两栋居民楼 以 下称为 l 抖 楼及 2 楼 距离基坑开挖边界分别为 1 2 5 0 m和 2 1 8 O m 图 3 我们分别选取了靠近基坑的剖面进行模拟 工程基坑深度为 l 1 2 5 m 由于模拟范围要考虑到周边 建筑物 并选取基坑的一半 约 3 5 m 进行分析 因此确定网 格划分为8 8 mx 6 0 m 共计 5 2 8 0个单元 计算域长 1 1 0 m 图 3 南侧居 民楼位置 示意 图 4 模拟 网格 划分 高 6 O m 图 4 计算采用四边形四节点等参单元 临近开挖 面的部分划分较细 远离开挖面的部分较粗 形成网格渐变 各种不同条件下的计算均采用同一个网格进行 本模型初始约束条件如下 假设计算域两侧设有水平 链杆 底部设有铰支座 顶部为荷载已知的自由边界 模型顶 部施工荷载取 2 0 k N m 在 8 m的范围内施加 模型内部作 用有土体荷载 3 2 土体模型的确定和计算参数的选取 由于本工程土体属于松散介质 受力后颗粒之间的位置 调整在卸荷以后不能恢复而形成较大的塑性变形 因此 本 模拟采用理想弹塑性本构模型 我们根据工程土体的特性 采用了摩尔一库仑模型 我们对围护结构中的水泥土止水帷幕采用等刚度法 换 算成等刚度墙 并用 F L A C 2 D中的梁 B E A M 单元进行模拟 钻 孔灌注桩采用 P I L E单元模拟 房屋结构用 B E A M单元模拟 1 楼简化处理为基础埋深为 1 m的 6层砖混结构 2 楼简 化为有地下室的6层砖混结构 坑底水泥土搅拌桩加固采用 实体单元模拟 桩与土体的接触面用 I N T E R F A C E 来模拟 图 5 图6为所取的基坑及建筑物剖面图 具体参数根据设计资 料经平面问题处理成 F L A C输入参数 州 m 蔓 l 国 妒 棰 帷幕 I 一 支 撑 g 图5 i 楼剖面基坑及南侧建筑计算剖面及基坑围护 周剑颖 王骁骏 紧邻无桩浅基砖混结构的深基坑施工技术 第6期 图 6 2 楼 剖面基坑及 南侧建筑计算剖 面及基坑 围护 3 3 工程模拟步骤 工程施工对南侧房屋影响的模拟建模过程如下 1 设置土体的初始应力状态和边界条件 2 构建基坑周边建筑物 4 构建水泥土搅拌桩止水帷幕 灌注桩及加固桩 5 基坑开挖过程分步进行 6 构建底板 地下室结构及主体建筑物 7 施工过程的模拟 整个施工模拟分 5个阶段进行 我们主要对基坑开挖阶段 即阶段二 四 及其后面的 施工阶段 即阶段五 六 进行模拟分析 表 1 表 1 各施工阶段情况表 施 工 基坑开挖 施工 阶段 深度 m 情况 围护桩 工程桩及止水帷幕施 工 一 O 8 O O 第一步基坑开挖 施作第一道支 一 3 3 0 0 撑 中心标 高 一 2 8 0 0 m 一 3 3 O O 第二步基坑开挖 施作第二道支 一 8 8 5 0 撑 中心标 高 一 8 3 5 0 m 一 8 8 5 O 四 第三步基坑开挖 底板浇注 一 1 2 05 0 基础施工 地下室施工 主体建 五 筑物施 工 至 0 9 1 1 1 7检测 主体建 筑物施 工及 完成后 3 4 工程对 南侧建筑 物影响的数值模拟结果及分析 工程施工对 1 2 楼影响的数值模拟结果及分析如图 7 图 8 所示 由图中可知 由施工引起 1 楼基础的沉降变形 呈现稳步发展的态势且沉降量较大 最大沉降量已超过规范 要求的 3 0 m m的沉降标准 但每个阶段的沉降量较为均匀 施工进程平稳 从第三步基坑开挖结束 阶段四 至地下室施 工结束开始主体建筑物施工 即阶段五 1 楼基础沉降变 形仍然增长较大 这主要是由于之前基坑开挖变形继续发展 而引起的 但增长趋势较之前开挖阶段有所放缓 在随后施 工阶段 随着基础工程及地下室结构的施工完成 基坑稳定 性