中国石油工程公司商业综合楼深基坑支护及施工教学内容.doc

中国石油工程公司商业综合楼深基坑支护及施工摘要介绍中国石油工程公司商业综合楼深基坑支护环梁内撑、锚杆及受力垫层的施工方法。关键词基坑支护环梁内撑锚杆受力垫层混凝土灌注桩商业建筑图1基坑支护平面布置1工程概况中国石油工程公司商业综合楼，位于北京北中轴路，占地面积1640m2，是集商贸、谈判、办公、客房和娱乐为一体综合性智能化商业大楼。本工程总建筑面积为18400m2，建筑平面呈矩形，地下3层，地上8层，局部10层。钢筋混凝土筏式基础，基底标高-16.89m、-18.42m及-19.29m，最低处为-19.97m。本工程施工场地狭窄，基坑周边地上有建筑物、地下有各种管线(图1)，其中紧靠基坑边的管线为2根供亚运村和北郊的600主干给水管，埋深2.10m，是基坑支护重点保护的管线。2工程地质条件在基坑支护结构埋深范围内，其土层自上而下依次为：杂填土，厚度1.72.7m；砂质粉土、粉砂层，厚度2.12.7m；粉质粘土粘质粉土层，厚度14.215.0m；细砂、粉砂层，厚度6.77.8m；卵石层，埋深27m以下。本工程地处青年湖、柳荫湖、人定湖三湖所构成的三角中心地带，地下水属上层滞水、潜水类型，水量丰沛，主要受大气降水和地表水补给。第一层地下水位埋深1.902.80m；第二层地下水位埋深23.80m。3基坑支护方案3.1支护方案确定本工程基坑支护由中国建筑科学研究院地基所承担设计，并提出三种支护方案；土锚钉支护方案；护坡桩锚杆支护方案；护坡桩内支撑支护方案。经过论证比较，从工期、造价、安全等方面综合考虑，认为保证基坑周边建筑物、地下管线及施工人员的安全是首要的，最后确定采用护坡桩内支撑支护方案。3.2护坡桩内支撑支护方案(图1)支护基坑长82.50m，宽25.36m。护坡桩设计为直径80cm，间距1.30m的钻孔灌注桩(邻近市政给水管部位采用人工挖孔灌注桩)，共170根，桩身长17.80m，桩底标高-20.60m。桩主筋采用91625级钢筋，布置在临坑前后两侧，加强筋为16200，箍筋为8200。其内支撑为三个钢筋混凝土椭圆形环梁按长轴一字排列，椭圆长轴25.80m、短轴22.25m。环梁内支撑分别在基坑-2.80m及-10.10m各设一道，环梁短轴切点处截面尺寸为1.20m1.00m，切点处设置两根2I56c工字钢支托柱，以对基坑中部的环梁起支托作用。3.3支护方案变更支护方案变更在基坑施工过程中出现两次，均对原有支护方案的支撑类型进行较大变动和增加。第一次发生在第二道内撑环梁施工前。由于第一道内撑环梁对基坑土方的挖掘及运输带来诸多不便，影响施工的总体进度，故将第二道环梁内支撑取消，改为预应力锚杆外拉。锚杆设置为一桩一锚，共152根，高度分别设在-11.2m和-11.26m处，锚杆长度有20m、21m、22m、23m四种。直径均为150mm，拉杆采用4束1860级钢绞线，倾角10、18间隔布置，腰梁采用两根25a工字钢。第二次发生在建筑设计对第三层地下室增设消防蓄水池。蓄水池沿基坑中部纵向布置，长57.80m、宽7.14m、深1.53m及2.40m，池边距护坡桩为9.38m，池底主要标高设在-18.42m及-19.29m处，局部最低处为-19.97m。因池边距护坡桩较近，池底标高又接近桩底标高，为防止支护桩体底部走动，在标高-16.89m处设置厚20cm的钢筋混凝土受力垫层(图2)，并在池内设置与受力垫层同标高的型钢内撑传力杆件，共同组成桩体根部水平内支撑系统。图2受力垫层设置平面本工程基坑护坡桩支撑系统，由原设计的两道环梁内撑，变更为环梁内撑+锚杆外拉+受力垫层内撑多种组合(见照片)，即上下撑、中间拉，简称“两撑一拉”。4基坑止水、降水方案本工程采用隔水帷幕进行坑外止水，采用管井疏干法进行坑内降水。隔水帷幕设在护坡桩外侧，采用610根500水泥搅拌桩(搅拌止水桩)，水泥掺入量为土重的9%12%，桩与桩之间搭接150mm，桩顶标高-2.45m，桩底标高-9.95m(桩身插入具有隔水作用的粉质粘土层中)。基坑西侧两给水管中间，则采用插管压力注浆进行隔水帷幕施工。坑内降水利用管井将上部滞水层与下部潜水层连通，使上部的滞水在水头差的作用下，渗漏到下层水中，从而达到疏干上层滞水的目的，在基坑内布置两排降水井点，排距7m、井间距8m，井深分别为21m与10m，间隔错开布置，管井采用外径400mm，内径300mm的无砂水泥滤管，管外充填27mm的砾料。5基坑挖掘方案本工程基坑土方量34200m3。采用机械进行土方施工，并辅以人工配合。5.1基坑坡道设置由于施工场地狭窄，仅基坑北侧有一定的空余场地，故确定北侧中部为坡道通过区。在灌注桩施工时将区内的三根灌注桩设计为短桩，桩顶标高控制在-6.8m，在护坡桩挡墙上开出宽4.4m、高4.0m的门洞，并按16的坡度设计坑内坡道约40m长，坑外坡道约36m长，采取坑外坡道与坑内坡道相结合的方法，将坑内土方尽可能多的由运土车辆直接运出坑外，使坑内剩余土方减少为4000m3。由坑外两台汽车吊用料斗运出，坑内留挖掘机、铲车各一台予以配合。土方全部完后，将挖掘机、铲车用重型汽车吊从坑内吊出。5.2挖掘施工安排基坑挖掘要与基坑支护、降水配合进行，并严格遵循先撑后挖的原则，采取分阶段分层开挖，使支护结构受力均匀，并与支护结构的设计工况相吻合。基坑分五层开挖，均采取由南向北的顺序：第一层，挖深2.1m，挖至内支撑环梁底标高-2.8m处，进行止水桩、灌注桩及内支撑环梁施工。第二层，内支撑环梁施工完毕，下挖5.0m，由标高-2.8m挖至-7.8m。第三层，继续下挖3.9m，挖至-11.7m处，进行锚杆施工。此层土方外运车辆，改由坡道进出基坑。第四层，锚杆施工完毕，接着下挖5.0m，挖至-16.7m，预留约20cm土层，进行人工清槽；第五层，受力垫层完成后，进行蓄水池土方挖掘，挖深1.52.2m，挖至-18.2-19.1m，预留约20cm土层，人工清槽。土方开挖时第一步至第二步在坑外设短坡道，第三步至第四步设置坑内外坡道。6基坑施工基坑施工过程由基坑支护、止水、降水、土方等项目组成，其施工流程如下：基坑降水第一层土方挖掘隔水帷幕护坡灌注桩环梁内支撑第二层土方挖掘坡道设置第三层土方挖掘预应力锚杆第四层土方挖掘受力垫层第五层土方挖掘。6.1混凝土环梁内支撑施工6.1.1环梁工字钢支柱在护坡桩施工时即可进行，先采用人工挖掘成孔，孔径800mm，然后再把56c工字钢放入孔中，并用C30混凝土将柱根基础浇灌密实。6.1.2护坡桩施工完后，根据环梁位置进行梁底土层平整，然后抹水泥砂浆找平，用作梁底模板。6.1.3环梁主筋与工字钢支托柱相交处，采取打眼穿过工字钢的方式进行处理，不得将主筋断开。6.1.4环梁侧模采用组合钢模加钢管支撑进行支模。6.1.5环梁分三段进行混凝土浇筑施工，其混凝土施工缝分别留设在中环、北环的椭圆短轴位置。6.1.6混凝土掺加早强剂，以提高混凝土早期强度，加快施工进度。混凝土强度达到设计强度的80%时，方可进行下层土方挖掘。6.1.7环梁混凝土浇筑中，在梁上预留孔眼。当地下结构施工到一层时，在孔眼内放入炸药进行爆破拆除。6.2锚杆施工6.2.1采用普通地质钻机进行干作业钻进成孔。钻进时，控制钻入角度10、18，且不得向两边倾斜。6.2.2终孔深度应略大于设计深度，遇钻进困难时须局部加强补打。埋钻时不准强拉硬顶，更不准反转。6.2.3锚杆按设计长度下料，非锚固段要用胶套套好、捆住，严格控制尺寸。钢绞线入孔须专人指挥，不准强拉以防坍孔。6.2.4采用纯水泥浆进行一次灌浆，水灰比严格控制在0.450.50。灌浆时压力不得小于1MPa，并随时控制泵压及排水量。灌浆要连续作业，中途不准随意停泵，以防堵塞。6.2.5张拉锚杆在锚固体达到设计要求时进行，张拉时采取逐级加荷，并注意变形记录，超出塑性变形限度，同时又未达到锁定应力时，应作局部补强。6.2.6结合张拉试验及设计锚固力来确定锁定拉力，张拉试验时，要认真填写张拉记录。6.3受力垫层施工6.3.1受力垫层根据土方挖掘情况，及时分段验槽分段施工，以确保支护桩的稳定安全。6.3.2基坑四周暗梁截面600mm200mm，主筋425级钢筋，箍筋8400mm。6.3.3蓄水池周边暗梁截面1000mm300mm，主筋1625级钢，箍筋8400mm。6.3.4受力垫层C20，厚度200mm，配双层8200200钢筋。6.3.5分布在蓄水池上的2I28c工字钢杆件，要与受力垫层进行可靠连接，以起到水平支撑杆的作用。6.3.6受力垫层混凝土浇筑时，要振捣密实，控制上皮标高并做好施工缝部位的处理。7基坑施工监测为保证基坑支护结构在挖土和地下结构施工期间的稳定，确保周围建筑物和地下管线的安全，对此期间的施工过程实行监测管理。监测内容有：基坑周围土体的水平位移及沉降观测。基坑东侧相邻三幢六层住宅楼沉降观测。基坑西侧市政给水管道的沉降及水平位移观测。基坑支护系统水平位移及支托柱沉降观测。基坑内支撑系统内力监测。从监测反馈的信息来看，环梁东西侧连梁及市政给水管道最大水平位移为10.5mm，基坑东侧三幢六层住宅楼最大沉降为0.22mm，环梁支托柱最大向上位移10.8mm(基底反弹缘故)，混凝土环梁的内应力也小于设计值，监测结果表明，监测对象的沉降、位移、变形、应力均在设计允许范围内变动，未出现异常现象。