軟土地基超大型深基坑支護設(shè)計與施工

□文/李新安 付效鐸 李云杰

軟土地基超大型深基坑支護設(shè)計與施工

□文/李新安 付效鐸 李云杰

介紹了天津萬達中心項目海河沿岸軟土地基超大型深基坑支護，采用一道水平梅花瓣形混凝土環(huán)形內(nèi)支撐的設(shè)計先例，為天津地區(qū)同類型工程提供了參考依據(jù)。

軟土地基；深基坑；支護；環(huán)形支撐

1　工程概況

天津萬達中心項目由1棟42層甲級寫字樓，高度188 m；1棟22層五星級酒店；4棟（2棟39層、2棟25層）高層住宅，4棟2～4層沿街商鋪組成。其中酒店、寫字樓為框架筒體結(jié)構(gòu)，住宅為剪力墻結(jié)構(gòu)，沿街商鋪為框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積約35萬m2。

工程設(shè)計為鉆孔灌注樁+筏板基礎(chǔ)，基坑大面積開挖深度為13.2 m，其中住宅電梯井挖深約15.9 m，酒店核心筒挖深約17.5 m，寫字樓核心筒挖深約19 m，整個基坑長×寬約210m×195m，基坑面積約4.10萬m2。

工程位于天津河?xùn)|區(qū)海河?xùn)|路以北，其中南側(cè)緊靠海河，距離約為62.9 m，北側(cè)緊靠地鐵9號線，距離約為60.1 m，基坑面積大，深度深，土質(zhì)條件差，因此基坑施工安全是重中之重，基礎(chǔ)施工前，認真做好深基坑的支護設(shè)計及施工是本工程施工成敗的關(guān)鍵。

2　地質(zhì)情況

土層埋深40.00m，各土層分布及土質(zhì)見表1。

表1　各土層分布及土質(zhì)

續(xù)表1

從表1可以看出，基坑開挖和支護深度范圍內(nèi)，在3b層粉質(zhì)粘土中夾有淤泥質(zhì)土，該土層屬于高壓縮層土，必須重點考慮該高壓縮性土層的影響。

3　基坑支護設(shè)計

3.1設(shè)計方案選擇

1）方案一。鉆孔灌注樁+深攪止水樁+預(yù)應(yīng)力樁錨，見圖1。

圖1　設(shè)計方案一

2）方案二。鉆孔灌注樁+深攪止水樁+斜拋撐，見圖2。

圖2　設(shè)計方案二

3）方案三。鉆孔灌注樁+深攪止水樁+2道水平混凝土支撐，見圖3。

圖3　設(shè)計方案三

4）方案四。鉆孔灌注樁+深攪止水樁+1道水平混凝土支撐，見圖4。

圖4　設(shè)計方案四

3.2設(shè)計方案對比分析

上述4種基坑支護設(shè)計方案對比分析見表2。

表2　4種基坑支護設(shè)計方案對比分析

針對海河沿岸所屬的基坑工程，進行了全面摸底調(diào)查，均采用混凝土換撐或?qū)芜M行支護，而天津市海河沿岸工程，若采用預(yù)應(yīng)力樁錨支護方案，無法通過專家論證，結(jié)合表2分析，最終確定該工程基坑支護形式為鉆孔灌注樁+深攪止水樁+1道水平混凝土支撐及2道混凝土換撐帶。

3.3基坑支護及降水井設(shè)計

以確?！盎影踩睘橹攸c，最終確定了采用一道水平“梅花瓣形”混凝土環(huán)形內(nèi)支撐，見圖5。

圖5　基坑支護平面布置

1）支護樁設(shè)計。支撐樁設(shè)計為鉆孔灌注樁，根據(jù)基坑開挖深度不同，共設(shè)計3種規(guī)格，即φ1 300mm@1 500mm，樁長32.5 m；1 200mm@1 400mm，樁長23.5 m；1 100mm@1300mm，樁長22m。

2）止水帷幕設(shè)計。采取三軸φ850mm@1 200mm水泥土攪拌樁全封閉止水，樁長分別為31.7、31.2、31、22.5m。

3）水平支撐設(shè)計。水平支撐設(shè)計為一道花瓣形混凝土（環(huán)形+十字）支撐，布置在標高為-4.750m處，混凝土強度C35，其中支撐豎托樁為φ800mm，樁長分別為20、30m的鉆孔灌注樁，鋼立柱為480mm×480mm格構(gòu)鋼柱，插入豎托樁內(nèi)3 000mm，見圖6；環(huán)梁截面2 500mm×1 000mm，腰梁截面1 600mm×1 000mm，支撐梁截面分別為1200mm×1000mm、800mm×800mm。

4）換撐設(shè)計。換撐設(shè)計為2層素混凝土板帶。

5）基坑降水設(shè)計。采用φ500mm大口井降水，其中坑內(nèi)布置186口疏干降水井，280 m2/口，井深均為20 m；坑外布置42口觀測井，井深為30m，兼做回灌井。

6）卸載設(shè)計。基坑頂部四周5～8m寬，挖深1.5m，見圖5。

圖6　豎托樁

4　深基坑支護及降水實施

4.1鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁共計617根，投入9臺KQ-800潛水鉆機組織施工，現(xiàn)僅將φ1 100mm@1 300mm鉆孔灌注樁表示如下，見圖7。

圖7　鉆孔灌注樁配筋

1）施工方法。樁基成孔時，保證第1根樁與第2根樁施工間距≮4m，在同一直線上樁不能滿足連續(xù)施工要求時，采用隔一打一施工，采用隔一打一不能滿足施工間距要求，采用隔二打一，依次類推。

2）對地下原有樁的處理。采用90 t履帶吊及全回轉(zhuǎn)CD套管鉆機拔除，見圖8。

圖8　支護樁遇原有樁處理

4.2水泥土攪拌樁施工

止水樁共873幅，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為25%，投入2臺JB160型步履式三軸攪拌機組織施工。

4.2.1施工方法

1）采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接方式施工，見圖9。

圖9　水泥土攪拌樁施工方式1

2）單側(cè)擠壓式連接方式。對于轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下通常采用此連接，見圖10。

圖10　水泥土攪拌樁施工方式2

4.2.2特殊部位處理

1）當遇地下原有樁時，可采用前面所述全回轉(zhuǎn)CD套管鉆機，也可采用FCEC清障鉆機拔除，見圖11。

圖11　遇地下原有樁處理

2）當產(chǎn)生施工冷縫時，處理方案見圖12。

圖12　施工冷縫處理方案

4.3基坑降水施工

1）大口井與正式工程樁基穿插進行，先施工坑內(nèi)186口疏干降水井及坑外42口觀測井，局部電梯井深坑增設(shè)的降水井，待基坑開挖后補井。降水井和觀測井均采用φ500mm無砂水泥濾管。

2）由于工程區(qū)地質(zhì)屬于軟土土層，含水量高，基坑土方開挖前，進行20～25d全面降水，做到井內(nèi)有水即抽，保證基坑土方開挖后干場作業(yè)。

4.4豎托樁（支撐樁）施工

豎托樁共208根，施工與正式工程樁基同步進行，鉆孔灌注樁采用KQ-800潛水鉆機成孔，鋼格構(gòu)立柱在工廠加工制作，與灌注樁鋼筋籠焊接固定，現(xiàn)場采用20 t汽車吊吊裝到位，在地面以明顯標志標明鋼立柱位置，防止開挖損壞。

4.5鋼筋混凝土水平支撐施工

1）冠梁及水平支撐劃分為14個流水段，見圖13，與支護樁、土方開挖緊密配合，組織平行流水穿插施工，盡量減少占用關(guān)鍵線路時間。

圖13　水平支撐施工流水段劃分

2）特殊節(jié)點做法。腰梁與支護樁通過植筋2根25mm、吊筋連接，見圖14；豎托樁開挖后，清理格構(gòu)樁頭，焊接托板等，見圖15。

圖14　腰梁與支護樁連接節(jié)點

圖15　格構(gòu)柱柱頭節(jié)點

4.6基坑土方開挖

1）土方開挖順序遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。

2）整個基坑土方按照2次開挖完成，第1層土方開挖深度約5.2 m，一次挖至設(shè)計支撐底標高，與水平支撐施工緊密配合。

3）第2層土方開挖深度約8.0～9.5 m，開挖前鋪設(shè)行車道路及出口馬道，采取多臺挖機分階接力傳遞、一次開挖至基坑底部的方法施工，見圖16。

圖16　第二層土方開挖剖面

4.7換撐施工

1）換撐施工。換撐設(shè)計為2層素混凝土板帶，分別在基礎(chǔ)底板、地下室外墻-7.15 m標高地下2層頂板處。換撐帶混凝土設(shè)計強度C30（實際澆筑強度采用C40混凝土），以達到提前拆除混凝土支撐目的。

2）水平支撐拆除，采用機械拆除、人工風(fēng)鎬破碎配合，由專業(yè)拆除單位施工，優(yōu)先拆除影響主樓施工部分的支撐，支撐破碎施工前，在地下2層頂板滿鋪50mm厚腳手板予以保護。

5　基坑監(jiān)測

5.1基坑監(jiān)測內(nèi)容及預(yù)警值

根據(jù)設(shè)計要求及天津地區(qū)地方標準規(guī)定，基坑監(jiān)測內(nèi)容及預(yù)警值見表3。

表3　基坑監(jiān)測內(nèi)容及預(yù)警值

5.2基坑監(jiān)測情況

基坑監(jiān)測結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

6　結(jié)語

基坑屬于海河沿岸軟土地基超大型基坑，采用一道水平“梅花瓣形”混凝土環(huán)形內(nèi)支撐和兩道換撐帶獲得成功，開創(chuàng)了天津地區(qū)軟土地區(qū)深基坑設(shè)計與施工的先例，不僅施工周期短、成本低，而且確保了地下室的施工安全。

[1]GB50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.005

□付效鐸、李云杰/中建八局第三建設(shè)有限公司。

□TU753

□C

□1008-3197（2015）01-12-05

□2014-09-26

□李新安/男，1971年出生，高級工程師，中建八局第三建設(shè)有限公司，從事施工技術(shù)管理工作