天津和黄地铁广场深基坑逆做法施工思考－訾勇

PAGEPAGE16天津和黄地铁广场深基坑逆作法施工思考【摘要】结合天津和黄·地铁广场工程逆作法施工实例，介绍深基坑逆作法施工技术。【关键词】天津和黄地铁广场逆作法深基坑随着社会的发展，目前建筑物高度越来越高，也就要求基础越来越深，再加上城市发展很快，寸土寸金，开发商最大化的利用城市土地，施工空间就越来越小，深基坑支护成为施工的难点，所以深基坑逆做成为高层建筑的首选方案。一、工程概况天津和黄地铁广场工程位于天津市和平区南京路以南、长沙路以西。该工程总建筑面积325056m2，由四层地下室、八层裙房及四栋塔楼组成。本工程基础最大埋深为-20.75m，基础结构形式为桩筏基础，四层地下室结构为钢筋砼框架结构，地下室外维护结构为1.0m厚地下连续墙，兼做基坑支护挡墙。二、工程地质和地貌情况本工程位于天津市区内环线，北侧为南京路，其下为正在运营的地铁1＃线，东侧为建委大楼和在施的诚基大厦，西侧为津汇广场，另外周边的地下管线密集，对基坑开挖造成的变形十分敏感。地铁集散厅顶盖位于现场西北侧，顶盖上中型以上吨位（20吨以上）的车辆不能通行，致使现场无施工循环道路。根据《天津市营口道地铁上盖物业发展项目详细岩土工程勘察报告》2005-007，本工程自然地坪下开挖深度范围内的土层力学性能如下：表2-8（表中高程为大沽高程，相对标高-20.75m对应的大沽高程为-16.88m）。力学分层号地层名称土层平均厚度平均层顶高程土质评价承载力特征值ffak(kPa))①杂填土2.26m4.01新近回填土②1粉质粘土透镜体土质松软，力学学性差100②2粉土透镜体90②3淤泥质粘土2.4m1.7575③1粘土0.9m-0.65可塑状，力学性性能尚好120③2粉土1.35m-1.55130④1粉质粘土4.6m-2.9粉土与粉质粘土土直接连通通，力学性性能一般100④2粉土2.8m-7.50110④3粉质粘土0.9m-10.3100⑤1粉质粘土1.1m-11.20中密粉土，力学学性较好130⑤2粉土3.0m-12.3150⑥1粉砂2.91m-15.3粉砂层呈密实状状态，分布布均匀，力力学及抗震震性能较好好220⑥2粉土3.01m-18.21180⑥3粉质粘土2.12m-21.22150⑥4粉土2.36m-23.34200三、深基坑逆做主要施工工艺本工程基坑面积大，开挖深度深，最深处基底标高为-20.75m，工程土方开挖总量约为32万m3。天津市区土质软弱，如此深的基坑，编制合理、安全、经济、行之有效的挖土、出土方案，在保证基坑结构安全和施工安全的前提下，以最大限度加快出土工效，缩短工期，是地下工程乃至整个工程的重点和难点。基坑施工主要工序为：基坑围护、基坑内降水、基坑开挖、基坑支撑、基坑监测和基坑堵漏。1、基坑围护目前在国内深基坑施工中，一般采用地下连续墙作为围护结构，它具有施工振动小、噪音低、对周边环境扰动小、墙体刚度大、基坑变形小、阻水性能好、能适应多种地基条件、施工安全等众多优点，因此选用地下连续墙作为围护结构是最适宜的。1.1地下连续墙施工流程图图3地下连续墙施工流程图1.2地下连续墙主要施工要点(1)钢筋笼制作及吊装地下墙钢筋施工对整个笼体的刚性要求高，在钢筋笼制作时，根据笼体的不同宽度设置2～3道纵向桁架，每间隔3~5m设置横向桁架，钢筋均采用电焊搭接和电焊固定钢筋。围护地下墙一般长在33.4m左右，采用整笼沉放。为了保证本工程地下墙的墙体质量，对钢筋笼也采用整幅一次吊装沉放的方法。由于整幅钢筋笼是一个刚度极差的庞然大物，起吊时极易变形散架，发生安全事故，为此结合以往成功经验，采取以下技术措施：①钢筋笼上设置纵、横向起吊桁架和吊点，使钢筋笼起吊时有足够的刚度防止钢筋笼产生不可复原的变形。②对于拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设“人字”桁架和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转角度时发生变形。③钢筋笼整幅起吊采用一台150T履带式起重机和一台50T履带式起重机双机抬吊法。图4为钢筋笼整幅抬吊方法示意图。图4钢筋笼整幅抬吊方法示意图(2)开挖成槽目前基本采用抓斗式成槽，和黄地铁广场围护连续墙是采用液压抓斗成槽，其设备挖土效率高、出干土，成槽的垂直度可以保证。和黄地铁广场围护地下墙每幅设计幅宽为2.8~6m，根据成槽机的开挖宽度，基本每幅地下墙分三仓进行开挖，先两侧，后中间。控制槽段暴露时间和长度。图5地连墙槽段划分图2、深基坑降水本工程在坑内共布置了67口降水井，降水井在基坑内部梅花形布置，降水井材质是内径400㎜水泥砾石滤水管，外包２层150克/㎡针刺土工布，降水井井深大沽高程-20.72m。坑外共设置了16口观测井，降水井材质是内径400㎜水泥砾石滤水管，外包２层150克/㎡针刺土工布，观测井井深大沽高-18.72m。坑内设置了6口减压井，材质Q235B，管径377，壁厚5mm，桥孔缝隙0.75，井深大沽高程-39.22m。坑外设置了9口承压水观测井，材质Q235B，管径377，壁厚5mm，桥孔缝隙0.75，外包２层150克/㎡针刺土工布，井深大沽高程-39.22m。图6降水系统平面布置图井位定位要与桩位核对，避开桩，同时避开后浇带位置，避免细部处理困难。设计要求基坑分层开挖前应进行10天以上的全面降水，保证无明水作业，降水井每次降水水位不得大于基坑分层开挖深度以下2米，开挖至坑底时降水水位保持在坑底标高以下0.5米。但在实际土方施工中发现降水效果不理想，降水井沉淤严重，降水井由于材质易碎问题常常在土方施工被破坏，导致无法正常使用。经设计同意，不采取分层降水，一次到位，加大水利坡度，同时根据被破坏的降水井数量，增加降水井，井水井材质采用Q235B，管径377，壁厚5mm，桥孔缝隙0.75，外包尼龙编织袋。采用此方案后，不仅降水出水明显，而且挖开土层也达到预期效果，同时降水井在土方施工中也不易被挖掘机破坏。3、基坑支撑根据结构设计要求，本工程基坑土方开挖采用逆做法施工，利用格构柱支承各道支撑结构构件自重，由第一层土方开挖及第一道支撑逐层向下施工，共设5道支撑。其中第一、五道支撑为临时性支撑，完成结构施工后需进行拆除。第二、三、四道支撑钢筋砼永久性支撑，利用地下一、二、三层梁板结构作为支撑。五道支撑顶标高分别为：-1.40m；-5.05m；-10.25m；-13.45m；-15.70m；本基坑工程土方量约32万m3，属大体量土方工程。在基坑深度范围内，土方分六大步开挖，设计每步土的开挖深度见下图2-1：（图示为相对标高，工程±0.000对应大沽高程为3.87m，如无特殊说明，方案中标高均为相对标高）考虑到现场交通不畅，经设计同意，把第一道支撑的长对撑改成栈桥，在现场内形成道路循环，同时考虑到基坑周边经常有载重汽车经过，把第一和第五道道支撑中的变形大钢斜撑改成刚度大的混凝土斜撑。第二、三、四道支撑利用原楼板作为支撑体系，但中央预留有足够大的空间，使主要竖向工程结构可以正向施工，以保证足够工程的整体质量。图7原第一道支撑图8实际施工的第一道支撑4、深基坑开挖土方开挖采取竖竖向分层、水水平分段、周周密计划、严严密组织，应应用天津地地区行之有有效控制土土体变形的的“时空效应”。对称、平平衡、限时时挖土、控控制地下墙墙变形。每每步土的开开挖深度设设计都有严严格的规定定，特别是是对于临近近南京路一一侧土方开开挖必须严严格执行设设计要求进进行分组开开挖，此处处的支撑必必须在48h内完成施施工。根据工程特点及及设计要求求，本工程程土方开挖挖总体方案案为第一、二二步土方采采取大开挖挖方式，第第三步～第第六步土方方开挖时，坑坑内设6个出土平平台，采用用出土平台台或栈桥配配合加长臂臂挖掘机将将坑内土方方提升至坑坑顶道路装装车运走。每每步土方平平面总体开开挖顺序由由远至近，即即先开挖远远离出土平平台和栈桥桥部位的土土方，然后后再开挖出出土平台和和栈桥附近近的土方。为加快场内车辆辆进出速度度，并解决决南京路靠靠地铁出口口一侧的死死角，形成成现场小循循环道路，现现场设一座座钢筋砼栈栈桥，土方方运输车辆辆从栈桥上上通行，并并且从第三三步挖土开开始，栈桥桥上也设置置一台加长长臂挖掘机机，挖取靠靠地铁出口口一侧死角角的土方。栈栈桥利用第第一道水平平支撑设置置，设置于于靠公寓楼楼部位的砼砼对撑上。第三步土方开挖挖采用加长长臂挖掘机机坐于出土土平台或栈栈桥之上将将基坑内的的土方挖出出，卸入坑坑顶道路或或栈桥上的的自卸汽车车内。加长长臂挖掘机机最大挖深深为13mm，本方案案第三步土土开挖坑底底标高为－－11.33m，加长长臂挖掘机机的工作幅幅度满足要要求。第四步～第六步步土开挖采采用长臂挖挖掘机于出出土平台或或栈桥之上上将坑内的的堆土取到到坑顶道路路上的自卸卸汽车内，坑坑内倒土，满满足第四步步～第六步步土开挖要要求。5、基坑监测和黄地铁广场施施工监测的的内容包括括：冠梁水水平位移、坑内降水井水位、坑外观测井水位、减压井水位、承压水观测井水位、地表及周边建筑物沉降、地下连续墙位移、横撑内力、连续墙内力和基坑回弹等。5.1冠梁的水水平位移监监测冠梁的水平位移移监测采用用电子全站站仪基准线线法监测。基基准线法指指的是沿基基坑边建立立基准线，基基准线的两两端点按照照两级控制制的原理设设置。首级级控制点为为基准原点点，一般布布设在工地地现场以外外不受基坑坑位移影响响的地方；；第二级控控制点为工工作基点即即基准线的的两端点，一一般布设在在工地现场场内且受位位移影响相相对很小的的地方，实实际布设时时，对于矩矩形基坑，工工作基点常常布设在矩矩形凹角上上。测量时时，首先用用基准原点点检测工作作基点，如如果工作基基点有位移移，则对其其坐标进行行修正，然然后用工作作基点监测测布设在冠冠梁上的水水平位移点点。首次测测量时，采采用坐标法法测定工作作基点和测测点的初始始坐标。每每次观测时时，在基准准线的一端端安置电子子全站仪，照照准基准线线的另一端端，然后将将基准线投投射到水平平位移点的的旁边，通通过量取水水平位移点点离开基准准线的水平平偏距，并并从两次观观测所得水水平偏距之之差，即可可得知两次次期间冠梁梁水平位移移点的位移移量。5.2地连墙的的倾斜变形形监测地连墙的倾斜变变形采用测测斜仪进行行监测。在在地下连续续墙施工到到测点的位位置时，将将测斜管绑绑扎在钢筋筋笼子里，与与钢筋笼子子一起沉入入孔中，测测斜管的绑绑扎注意保保持牢固可可靠，以避避免施工时时，使其发发生上下浮浮动或侧向向移动，影影响监测数数据的准确确性。测斜斜管的初始始值在基坑坑开挖前完完成。5.3地连墙及支撑系系统的内力力监测将钢筋应力计直直接布设在在地下连续续墙的钢筋筋上。在焊焊接绑扎钢钢筋笼子之之前，将需需要布设钢钢筋应力计计的钢筋在在布设标高高处将钢筋筋截下相应应的长度，并并将钢筋应应力计的连连接杆与钢钢筋在连接接处分别采采用套管连连接；或者者将钢筋应应力计的连连接杆与钢钢筋采用对对焊机对焊焊，之后将将钢筋应力力计与其连连接杆拧上上。布设好好后，检查查钢筋应力力计的绝缘缘电阻和频频率初值是是否正常，并并用不同颜颜色的胶带带通长绑扎扎在露出地地面的钢筋筋应力计电电缆上对钢钢筋应力计计进行编号号。测量时时，用频率率接收仪测测量钢筋应应力计的频频率模数，并并计算出测测点位置的的截面内力力。5.4支撑系统的三维维变形监测测采用电子全站仪仪三维直角角坐标法：：在不受位位移变形影影响的区域域布设三个个基准点，这这些基准点点必须是稳稳定不动的的，然后在在支撑系统统上布设三三维变形监监测点。将将电子全站站仪架设在在某一基准准点上，以以另外两个个基准点为为零方向和和检查方向向，测出各各个监测点点的三维直角坐坐标值，根根据两次所所测得的三三维坐标值值之差即可可得知测点点在这两次次期间的三三维变形量量及变形方向。5.5坑底回弹及坑外外地面沉降降监测坑底回弹监测的的仪器设备备分两部分分组成：一一部分是埋埋入地下的的材料部分分，由导管管和底盖、磁磁环组成；；另一部分分是地面测测量仪器，即即钢尺沉降降仪，由探探头、测量量电缆、接接受系统和和绕线盘等等部分组成成。每次测量时，打打开顶盖，拧拧松绕线盘盘后面的固固紧螺丝，使使绕线盘自自由转动，按按下电源按按钮（电源源指示灯亮亮），把探探头放入导导管内，手手拿钢尺电电缆，让探探头缓慢地地向下移动动，当探头头穿越磁环环处时，蜂蜂鸣器发出出连续不断断的声响，此此时，读记记钢尺电缆缆在管口处处的深度值值，两次所所测深度值值之差，即即为这两次次期间磁环环所在坑底底土层的回回弹值。外外地面沉降降监测方法同同上。5.6基坑内外地下水水位监测采用电子水位计计测定基坑坑内外地下下水位。电电子水位计计由探头、钢钢尺电缆、接接受系统和和绕线盘等等部分组成成。监测时时，拧松绕绕线盘后面面的固紧螺螺丝，使绕绕线盘自由由转动，按按下电源按按钮，然后后把水位计计的探头往往孔下放，并并同时有电电缆式钢尺尺显示探头头的深度，当当探头碰到到孔下水面面时，水位位计的蜂鸣鸣器发出声声响，这时时读记出钢钢尺电缆在在管口处的的深度，用用管口处的的标高减去去钢尺电缆缆测得的深深度，即知知观测孔的的水位。5.7基坑周围原有建建筑物及管线的沉降降监测沉降监测采用精精密水准测测量的方法法，其基本本思想为：：在沉降区域外外建立基准准点，基准准点必须牢牢固稳定，远远离测点，不不受沉降的的影响，在在基坑周围围原有建筑筑物上布设设沉降监测测点。每次次监测时，通通过精密水水准仪将基基准点的标标高引测到到各沉降监测点点上，从而而得到各测测点的标高高，根据测测点两次所所测得的标标高之差即即可得知测测点在这两两次期间的的沉降量。管线监监测同上。6、基坑堵漏如果地下连续墙墙漏水，堵堵漏首先采采用注浆止止水，因为为注浆止水水快，效果果显著，往往往因为地地下连续墙墙漏水导致致周围建筑筑及道路沉沉降，而且且此过程不不可逆。地地连墙永久久漏水采用用高压旋喷喷封堵。6．1注浆止水(1)地上止水根据一般地质结结构状况布布眼间距为为0、8m~1..0m钻孔孔至漏水处处，注以一一定的压力力堵漏材料料，又根据据现场情况况，已钻若若干深度符符合注浆要要求的注浆浆孔，再观观察水流状状况，决定定从此中一一个孔注浆浆，能取得得一定止漏漏效果。(2)地下止水如果按以上方案案注浆止漏漏效果不佳佳，转入地地下以一定定角度钻眼眼后注入止止漏材料，止止住管涌漏漏水。(3)注浆材料要求注浆材料必须符符合以下要要求：具有有良好地可可灌性，凝凝结时间可可调节，与与围护结构构及土壤有有一定的粘粘结性，有有抗拉、抗抗压、抗渗渗和耐久性性；稳定性性好，对环环境不构成成污染，注注浆工艺易易操作，高高效、安全全可靠，经经济适用。材料宜选用：硅硅酸盐水泥泥，水玻璃璃或硅酸盐盐与金属盐盐类树脂等等。材料标号：水泥泥不低于32.5硅酸盐水水泥，水玻玻璃选用36~440Be波美度的的水玻璃，不不要用有腐腐蚀性的水水。材料的配比要因因地而异，要要依不同地地层的PH度和周围围岩土的分分层及变化化而不同的的级配，一一般情况下下水灰比为为0.6：0.8，最大也也不超过1.2，水玻璃璃稀释按水水泥浆体积积比的0.3：0.8添加，初初凝时间按按3~12分钟进行行调节，注注浆压力要要控制在0.4~~2.5MMpa。(4)注浆施工注意事事项双方要加强配合合与调度，确确保安全、快快速、高效效施工。设设技术、安安全主要负负责人，做做到眼不离离钻人不离离机，分工工有序，各各负其责。杜杜绝一切事事故的发生生。注浆完完后抽水前前，要求施施工方对上上水井要提提前让有关关部门予以以维修，使使其工作继继续，不冒冒水滴漏，给给防水带来来不便。6．2高压旋喷加固封封堵高压喷射注浆法法可用于既既有建筑和和新建筑的的地基处理理，也可用用于截水、防防渗、抗液液化和土锚锚固定等。高高压喷射法法的