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深基坑施工方案:基础加固,柱加固
编辑:加固企业  来源:云顶娱乐官方网站  发表时间:2012/5/26 11:25:24  点击:2890

1.基坑护壁工程的主要目的,一是保护紧邻的核医学楼和外科楼建筑物安全;二是给主体工程施工提供相应的交通通道;三是确保主体工程地面以下工程的正常施工。
2 基坑护壁加固工程设计
2.1 基础资料
2.1.1 地层概述
根据钻探揭露,场地内各地层的物理力学特征描述如下:
1)    人工填土层(Qml)
杂填土:地表为砼面,内含碎石、砖块等建筑垃圾,略经压实,层厚0.3~1.8m。
2)    埋藏植物层(Qpd)
灰色,灰褐色,含少量植物根须,局部呈流塑状态,层厚0.4~1.8m。
3)    第四纪冲洪积层(Qal+pl)
a  粉质粘土:含30~40%的石英砂,稍湿~湿,可~硬塑状态,层厚1.0~3.8m。
b  粘土:灰白色,含35~50%的石英质砾砂,最大粒径100mm,可~硬塑状态,层厚0.8~2.1m。
4)    第四纪坡残积层(Qdl+el)
粘土:褐红色,局部含铁锰质结核,稍湿,硬塑,层厚0.9~3.2m。5)第四纪残积层(Qel)
粘土:褐红色,褐黄色,灰绿色,由花岗片麻岩风化残积而成,湿,可塑,局部呈软塑状态,层厚10.6~15.7m。
2.1.2 水文地质概述?
    根据勘察报告,地质方面建议采用地基砂砾石渗透系数K=15 m/d(1.736×10-4m/s);丰水期稳定地下水位埋深4 m,枯水期降低1.5~2 m,参照成都市区雨季地下水位特征,结合工程具体位置取-4 m;基岩顶板(相对隔水层)埋深据钻孔揭露岩石埋置深度距地面27 m;含水层厚度H为23 m。
2.2 设计采用参数基础加固工程
2.2.1 基坑护壁?
    超载:采用10 kN/m2;地面标高:采用平均标高499.2 m;上部软土层符合平均厚度5.9 m。采用的土层力学参数见表1。  2.2.2 降水井?
    渗透系数K=15 m/d(1.736×10-4/s);?
    含水层厚度H=23 m。?
    为保证基坑水位降低满足基础筏板施工及护壁人工挖孔桩要求,在基础底面以下1 m,取水位降低值S=6.6 m;
式中?F为基坑的平面面积;X0为降水井影响半径。
2.3 设计原则、方法及主要成果
2.3.1 设计原则?
    确保基坑工程施工不危及核医学楼和外科大楼,并保证进入外科大楼的便道不受影响;
    充分利用给定建筑红线内的空间进行布置;?
    在技术可行、安全可靠的前提下,尽量经济;?
    工程布置考虑抽排水有效条件下施工和运行。?
    按业主意见:护壁工程布置不考虑地下障碍物影响;暂不考虑施工场地布置影响。?
2.3.2 设计方法
    (1)基坑护壁工程。
    采用库伦土压力公式法进行了多种土层的土压力计算;
    稳定部分:进行极限平衡条件下的抗倾覆稳定,核算满足临时工程稳定,安全系数≥1.2;
    结构分析部分:按悬臂法计算桩的内力;?
    配筋计算:因受力方向单一,故按圆形截面钢筋混凝土结构计算,以当量矩形截面配筋进行核算;?
    锚杆设计:根据每根锚杆承受的土体作用力(抗拔力),按照灌浆锚杆确定抗拔长度,安全系数控制为≥1.4~1.5;
    (2)基坑降水。
    按无压完整井环形井点系统计算。?
2.3.3 人工挖孔桩加放坡开挖、挂网抹水泥沙浆方案
    (1)人工挖孔桩部分柱子加固
    该方案布置了三类桩,设计桩距均为2.5 m,根据实际情况可进行适当调整桩径:一类桩、二类桩为1.1 m;三类桩为1 m,桩护壁层厚度0.1 m;桩长:由桩顶高程-1.4 m算起,一类桩长12.8 m,二类桩长12.45 m,三类桩长9.5 m;桩的数量:一类桩30根,二类桩48根,三类桩11根,共计89根。为节省工程投资,桩顶高程以上1 m布置砖砌体挡墙。为使各桩形成整体受力,布置0.7 m×0.5 m的地圈梁,梁面高程-1.4 m,梁底高程-1.9 m(未包括梁底垫层厚0.1 m)。桩间护壁方式根据地质条件分为3种情况,即较好,较差,差。针对不同情况确定不同的处理方式:较好部位多数在砂卵石层区,抹厚3~5 cm M15水泥砂浆;较差部位多数在软土层区,采用挂钢筋网,抹平均厚度5 cm M15水泥砂浆。钢筋网加强筋为φ12@1 250×1 250,分布筋为φ6@250×250;差的部位或局部垮塌部位可能发生在软土层区和砂卵石区松软湿润甚至有渗水的部位,对其进行局部砌砖保护或插入钢筋立模现浇混凝土。
    为了减少坑壁土体内部的积水和含水量,在两桩护壁处埋设φ25塑料排水短管,一般1~2根,根据实际情况可作增减。护壁顶部地面设置排水沟,沟旁一定范围的地面抹M10水泥砂浆,以利地面排水。
    为保证施工安全,护壁顶部设置栏杆,材料可用φ25钢筋或φ40钢管架设;
    (2)放坡开挖挂网抹水泥砂浆护面部分。
    挂网抹水泥砂浆护面工程需与基坑开挖同时进行。为保证坡度满足设计要求,保证平整度,在靠近设计边坡附近,应停止使用大型机械开挖,采用人工挖铲,以免扰动边坡土体。挂网可以采用制作好的成品“电焊网巴”,其规格为φ1.8@25,为了先铺好“电焊网巴”,在网外面布置φ12钢筋,间距@500×500~1 000×1 000,将钢筋与“电焊网巴”焊牢或绑牢,在钢筋交叉处设置φ12~16插筋,插入坡面内深度一般为0.5~1.2 m,如遇卵石打不进时,可以适当调整打入位置,然后抹平均厚度为5~10 cm M15水泥砂浆,砂浆应盖住“电焊网巴”和固定钢筋,不使其外露。柱加固对个别可能发生局部垮塌的部位,根据情况可用砌砖保护或立模现浇混凝土保护。为保证排除坑壁土体中的集水或渗透水,布置φ25塑料排水短管,伸入土体0.1~0.5 m左右,纵横间距一般为2~3 m,个别部位可以增设排水管。
    坡顶与人工挖孔桩区段一样,也要布置排水沟,并在地面一定范围抹水泥砂浆。安全栏杆设置位置距坡顶边缘的距离应在0.5~1 m左右,以免栏杆受力后引起坡顶垮塌;
    (3)降水井的布置和排水。
    降水井深度为22.5 m,其中沉淀管长2.5 m,过滤管长5 m,经计算共设13口水井。在外科楼侧,布置1号、2号降水井,降水井紧靠护壁桩,距离0.5~1 m;在西侧布置3号、4号、5号降水井,降水井距开挖坡口线0.5~1 m;在核医学楼外侧布置6号、7号、8号降水井,其中7号、8号降水井经对已建核医学楼的基础情况以及地下管网情况详细分析后同业主一道最终确定位置;电信路侧布置9号、10号、11号、12号降水井,该井距坡口0.5~1 m;南面布置13号井。
    地面排水采用沿四周明沟和管线排水方式,根据业主指定的排水口,设6口沉沙池。
3 施工
3.1 降水井施工
    施工工序:①放井位;②人工挖深坑埋护井圈;③机械凿井至设计标高;④下预制井管;⑤填反滤料封孔口;⑥活塞洗井;⑦空压洗井;⑧试抽水。
    排水系统共建了7个沉沙池及两口临时沉沙池,其中2号及7号沉沙池用砖砌明沟将水排向出水口。
3.2 人工挖孔
    主要工序为:①挖孔;②支模;③校中;④编扎护壁钢筋;⑤浇筑护壁混凝土;⑥拆模,再挖下一节直至设计孔深;⑦钢筋制作;⑧桩芯混凝土浇筑。
3.3 桩间护壁?
    桩间护壁采用铺设电焊网巴,施工工序为:①清挖到位;②铺网;③焊接钢筋;④初抹水泥砂浆;⑤二次补抹。砂卵石层铺网前,增加泼洒纯水泥浆。
3.4 喷锚施工
    (1)土层边坡施工工序为:①清坡到位;②锚杆施工;③钢筋铺设;④喷射混凝土;⑤灌浆;
    (2)砂卵石边坡施工工序为:①清坡到位;②铺设、焊接护坡钢筋;③初喷混凝土;④锚杆施工;⑤加焊锚杆连接钢筋;⑥二次喷射混凝土;⑦灌浆。
4 施工中遇到的几个特殊情况的处理
4.1 障碍物?
    由于该施工场地为原老外科大楼,地表混凝土、老基础、化粪池、检查井、污水管等障碍物遍布,据统计,全场最终完成的95根桩均遇有障碍,其中75号桩遇原外科大楼护壁混凝土,破障时间达24 d。
4.2 地表水
    除49~52号桩无地表渗水影响外,其余桩孔1~5 m的开挖均在水中作业,明排下挖,作业难度非常大,施工效率极低,其中P4号等19根桩开挖时,用3台污水泵同时抽排,孔内水位无明显下降。
4.3 交叉施工?
    场内有3家施工单位,施工中交叉影响大,如77号桩,处于电梯间施工的排水通道上,使该桩施工工期受到严重影响。
4.4 特殊情况处理
    上述3种特殊情况中,最主要的影响是地表水。该工程中的地表水具有来源不明、流量大小不一、随时变化起伏等特点。该工程中的地表水对人工挖孔桩施工及护坡设计方案提出了挑战,本工程及时采用了以下方法进行弥补:
    (1)明泵排水。对于渗水量较小的孔采用污水泵井内明抽,边抽边挖,采用此法很见成效;
    (2)井内堵水。对于有小股集中流水、断管流水,采用明排无法排干的,改为在井内采用水泥掺加水玻璃速凝剂、黄泥口袋、破布堵缝等方式堵截水源,待渗漏水量相对较小后再用水泵进行井内排水;
    (3)井外堵截。对于大股集中流水、水压高、井内无法堵截的,采用染色剂、探槽查找水源,井外开槽灌混凝土堵水;
    (4)集水疏导。对于水源情况复杂、无法确定水源方向的桩孔,采用机械开挖集水坑,集中抽排的办法处理;
    (5)表面降水井。对于水源情况复杂,而场地又无挖集水坑条件时,采用打浅层降水井,专门抽排地表水的方法处理。
    很多孔是综合利用上述各种办法方取得成功。?
4.5 调整设计方案
    (1)与二期工程接触段及4、5轴间边坡由于大量地表水渗漏,加之土建施工削坡超挖,边坡过陡、机械冲击等原因造成了局部垮塌。根据现场情况,及时将原挂网抹护边坡调整为锚喷支护;
    (2)对于桩间土体流失造成空洞的情况采用清土至稳定土体,浇筑钢筋混凝土承重拱梁,上部做成砖砌挡墙,并将空洞回填砂石反滤料;
    (3)饱和松散的坡面土体采用人工清除松散土,回填反滤砂石料、覆盖土工布,再铺钢筋网的办法处理;
    (4)对于上部松散土,水量又较大的区段,采用支模现浇混凝土的办法进行护坡和堵水。
5 工程评价
5.1 工期
    在工地情况复杂多变,地下障碍物遍布,地表水处理困难重重,交叉施工干扰较大的情况下,业主及监理方同施工单位一道,共同努力,克服了重重困难。该工程比计划工期提前完成并一次性通过验收。
5.2 质量
    该工程的主要目的是保证主体工程顺利施工。主体工程已完成至±0.00高程以上,基坑处理工程已顺利完成使命,在主体工程施工时未产生任何负面影响。
5.3 安全
    在人工挖孔桩施工中,地表水是对施工安全的最大威胁。由于采取了抽、引、堵、截一系列措施并进行科学管理,加之对护壁圈混凝土施工的严格把关,从而取得了该工程在保证质量、工期的前提下,未出现任何人身伤、亡事故。
5.4 方案调整?
    在工况条件改变后,对施工方案及时地进行了调整。该工程的运行证明方案调整是科学合理的。?
5.5 降水工程?
    从护壁工程开始至主体工程施工降水证明,该工程降水井的数量及布置满足了工程要求。
6 深基坑支护与施工的几点体会
    (1)必须制定一套完整的护壁方案。
    一套完整的护壁方案设计是至关重要的。该工程的边界条件在选定方案的实施中,地表水及障碍物,特别是地表水的影响极大,若不是及时进行了方案调整,将使该方案完全失败。由此可见,一套完整的护壁方案是设计方案成功实施的前提;
    (2)大胆采用倒推设计法。
    该工程由于地表水的影响,边界条件异常恶劣,根据以往经验,大家大胆采用了倒推设计法,将对比方案选定几个,反推其边界条件,选择最安全者实施。在实施过程中尽力保证设计要求的边界条件,最终满足了工况运行要求;
    (3)与业主紧密配合,加强施工管理。
    管理是第一生产力,在该工程中体现得极为明显,由于该工程情况较以往类似工程变化较大,施工的思想压力特别大,一旦管理不好,一则质量难以保证,二则易出事故。施工单位严格按质量体系文件要求进行每一步工作,对每一步工作事前都进行了详细的计划,从而做到了忙而不乱。
  

 

 

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