津灣廣場超深基坑開挖施工技術(shù)

□文/李錦春 張俊鐸 潘 暢 蘆慶祥

□張俊鐸、潘 暢、蘆慶祥/天津三建建筑工程有限公司。

津灣廣場超深基坑開挖施工技術(shù)

□文/李錦春 張俊鐸 潘 暢 蘆慶祥

津灣廣場一期工程20.5m深基坑施工，在基坑出土口處下方的各道混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)設(shè)置了垂直打入的鋼板樁，保留出土口處土臺不挖除，掏挖土方澆筑出土口下方一段混凝土環(huán)梁，完成整個環(huán)梁的封閉，減少出土口處土方多次重復(fù)開挖和回填，縮短了工期,經(jīng)濟效益明顯。

津灣廣場；深基坑；開挖；環(huán)梁

1 工程概況

津灣廣場一期工程地處天津市和平區(qū)濱江道商業(yè)街區(qū)延長線。A標(biāo)段工程占地面積4500m2，見圖1。基坑深度-20.5m，為地下4層的存車場?；又ёo采用地下連續(xù)墻，水平支撐采用4道混凝土水平支撐。

2 地質(zhì)條件

基坑開挖區(qū)域地質(zhì)情況見表1。

表1 土質(zhì)情況

場區(qū)地下潛水靜止水位大沽高程1.890～1.620m（地表水1.8～2.0m），變幅0.5～1.0m/a。微承壓水含水層為⑥層粉土、粉砂層，埋深為22.0m；其上⑤層粉質(zhì)粘土為隔水頂板，微承壓水水頭標(biāo)高-1.400m（地表下5.1m），滲透系數(shù)3.7～6.5m/d。場區(qū)地下水滲透性指標(biāo)見表2。

表2 地下水情況

3 基坑支撐體系

地下圍護結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，靠近合江路及二期工程范圍墻厚1000mm，靠近C、D標(biāo)段處墻厚800mm，地下連續(xù)墻高43m。采用4道鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)。首層支撐梁及腰梁高度800mm，寬度800～1200mm不等，其他3層支撐梁及腰梁高度均為1000 mm，寬度同首層。各層混凝土支撐梁下皮標(biāo)高分別為：首層 -5.6m、-2層 -9.6m、-3層 -14m、-4層 -18m。支撐體系設(shè)計混凝土強度等級：首層C35、其他3層C40。

因為基坑開挖正值冬季，為保證工期，支撐體系混凝土強度等級均提高了Ⅱ級，混凝土內(nèi)摻外加劑且進行蓄熱養(yǎng)護。從實施結(jié)果看，3d混凝土強度能達到原設(shè)計的90%，保證了基坑開挖的進度要求。混凝土支撐由38根650mm×650mm鋼格構(gòu)柱支撐，格構(gòu)柱在混凝土灌注樁中的錨入深度為2m。

4 基坑降水及防水

在地下連續(xù)墻各幅相銜接處設(shè)計了2根φ600 mm@300mm高壓旋噴樁，意在阻止地下連續(xù)墻接縫處的滲水。

降水的目的是疏干基坑內(nèi)開挖土層中的水，使開挖土層含水量降低，滿足開挖出土和市政環(huán)境要求，保證開挖機械能夠順利開挖。降水井采用21口φ600mm無砂大孔管井，另設(shè)6口減壓井降水，井點的布設(shè)避開支撐柱工程樁及地梁承臺位置。降水井井深28m，鉆孔直徑φ700mm。減壓井基坑底以下深19.8m，井底以上至場地坪以下2m采用細石屑做濾水層，地坪以下2m采用粘土球封閉，井底以上3m范圍采用細石屑做濾水層，基坑底以下全部采用φ400mm鋼制濾水管。因工期較緊，降水井隨施工即進入降水階段，但由于該地段土質(zhì)特點，在開挖2～3層土?xí)r發(fā)現(xiàn)土體的含水率較高，不能滿足開挖要求時，隨即又增加了12口降水井。

5 基坑開挖及支護結(jié)構(gòu)施工

由于工期較緊，考慮到當(dāng)時正處在冬季，地下水位較低，在降水井未全部完成的情況下就開始了基坑第1步土開挖，開挖從基坑四角向槽心退挖。

開挖深度至5.1m，施工第1道混凝土支撐，原設(shè)計混凝土強度等級C35，后經(jīng)研究決定提高至C45，采用蓄熱養(yǎng)護，3d混凝土強度達到原設(shè)計強度的90%。

第2步土方開挖順序同第1步，開挖深度至-9.7 m，施工第2道混凝土支撐，混凝土強度等級提高至C50。

開挖第一、二層土方后，在混凝土支撐施工完畢，混凝土達到初凝后即組織對出土口處的混凝土支撐以下部分進行回填，以恢復(fù)出土口的坡道。由于深基坑內(nèi)的土需用多臺挖掘機逐級倒到槽外運走，最上面一臺挖掘機要坐落在基坑出土口的土臺上，需要保留出土口處的土臺，同時還要澆筑土臺下面一段混凝土環(huán)梁，以形成各層封閉的圓環(huán)支撐結(jié)構(gòu)，如這樣繼續(xù)挖第三、四步土則需用反復(fù)挖開和回填出土口處土方，將造成機械、人力的浪費和工期的拖延。

經(jīng)過研究論證對挖土方案進行了改進，在基坑出土口處混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)打入鋼板樁，鋼板樁的上端與第1道混凝土環(huán)梁上表面平齊，下端要超過最下面一道混凝土環(huán)梁下表面一定長度，樁上鋪鋼梁、鋼板與地連墻連接做成棧橋，開挖第3步時保留出土口處的土臺不挖除，用于坐落挖掘機，出土口土臺下方的一段混凝土環(huán)梁施工，要先在已澆筑的環(huán)梁下面和鋼板樁內(nèi)側(cè)掏挖土方，挖出出土口處下面一段環(huán)梁的位置，澆筑完成第3道混凝土環(huán)梁 ，使混凝土環(huán)梁形成封閉狀態(tài)，達到設(shè)計要求的強度后，開挖下一步土方。以此類推，完成以下各道混凝土環(huán)梁的施工，分5步挖土到槽底。見圖2。

鋼板樁及第3～5步挖土的具體施工做法：將出口處混凝土地連墻剔鑿至第1道混凝土支撐上皮標(biāo)高-4.2m；保留部分地連墻豎向鋼筋，甩筋高度320mm；將出土口處的地連墻外側(cè)場地按寬度6m，修成長度約50m的坡道；使用40b型工字鋼做鋼板樁，鋼板樁分2種，20m長的樁做為圍護樁，由12m和8m的樁焊接而成；12m長的樁做為擋土板。見圖3。

因壓樁機高度限制，20m樁不能一次壓入，先將12 m樁壓入土內(nèi)，樁頂高于第1道撐上皮，將8m撐吊起與12m樁焊接，焊接采用10mm厚鋼板在兩側(cè)“幫焊”。

每打入一根12m+8m樁，即打入一根12m樁，將出土口處20m長范圍用鋼板樁做成擋土墻，擋混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)的土。鋼板樁頂比混凝土支撐上皮高100mm，使用32a槽鋼做成鋼梁（320mm×280mm）。一頭與鋼板樁焊接，另一頭與地連墻豎向甩筋焊接。鋼梁密排，高度一致，上鋪20mm鋼板并與鋼梁焊接牢固。鋼板樁棧橋施工完畢，將出土口處坑內(nèi)側(cè)回填至棧橋高度，至此完成基坑內(nèi)至基坑外土方外運的通道。

開挖第3步土深度至-14m，第3步土方開挖由基坑四個角同時進行，由于利用鋼板樁做擋土墻，第2道撐下出土口處土方利用小型反斗機可以進行挖掘，這樣3層支撐開挖后即可澆筑封閉第3道混凝土支撐。在進行基坑中部土方外運挖掘過程中，第3道支撐混凝土強度即達到了設(shè)計強度的90%，隨即進行第4步土方開挖，而后用相同方法進行第5步土方開挖。

第5步土方開挖隨挖至槽底，隨即將100mm厚強度等級C20的細石混凝土墊層澆筑，土方挖至出土口處隨著土方減少，出土口土臺使用伸縮臂式挖掘機械挖除，擋土鋼板樁外露，利用吊車拆除棧橋 ，鋼板樁利用吊車吊出基坑外分割外運。

6 工程監(jiān)測

1）地下連續(xù)墻測斜管共設(shè)監(jiān)測點20處，測斜管采用特制硬質(zhì)聚氯乙烯塑料管，在地下連續(xù)墻鋼筋籠埋入時埋入。在基坑開挖前測初始值，隨基坑開挖每日監(jiān)測2次，每次測得的數(shù)值與初始值比較，從而計算出地下連續(xù)墻變形量。基坑開挖結(jié)束時最大變形值30mm，基坑開挖中位移發(fā)展速率到2～5mm/d后趨于平穩(wěn)。

2）地下管線沉降、位移，共設(shè)監(jiān)測點16處，電力管線、自來水管線、煤氣管線未出現(xiàn)報警值。

3）基坑周邊地下水位監(jiān)測井共布設(shè)5口，未出現(xiàn)報警值。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明基坑外地面沉降，地下水位、管線、地連墻變形等均未超過設(shè)計報警值，基坑開挖至設(shè)計槽底標(biāo)高組織驗槽后，及時澆筑混凝土墊層封閉坑底，避免土體上浮和流砂現(xiàn)象，整個基坑開挖過程中沒有出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

7 結(jié)語

針對第二步土方開挖時土體的情況，如若在遇到類似工程，建議降水完成后開挖，如若無時間降水，儲備大量生石灰以備改善土體。地下連續(xù)墻接縫處進行高壓旋噴樁加固，有效避免了墻縫處的滲漏，避免了墻后土體水流失，從而有效限制了土體變形。出土棧橋有效提高了挖掘進度，基坑開挖比原計劃縮短工期28d，降低了施工成本。利用棧橋出土減少二次開挖土方超過15000m3，節(jié)約成本約計10余萬元。

TU473.2

C

1008-3197（2011）02-22-02

2011-03-07

李錦春/男，1970年出生，高級工程師，天津三建建筑工程有限公司總工程師，從事施工技術(shù)質(zhì)量管理工作。

□張俊鐸、潘 暢、蘆慶祥/天津三建建筑工程有限公司。