復(fù)雜地質(zhì)深基坑超厚筏板疊合施工技術(shù)

王晨明　柯子平　高海彥　朱靜磊

【摘? ? 要】： 針對(duì)深基坑工程基礎(chǔ)大體積混凝土厚度大、施工周期長(zhǎng)、地下水位高甚至有承壓水、坑中坑施工難度大的問題，優(yōu)化底板混凝土施工部署，分兩次進(jìn)行底板澆筑，先澆筑深坑區(qū)域的底板混凝土，再次澆筑上層筏板混凝土；同時(shí)通過設(shè)置抗剪鋼筋、兩次澆筑結(jié)合面鑿毛等措施保證了底板疊合的施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】： 深基坑；超厚基礎(chǔ)底板；復(fù)雜地質(zhì)；大體積混凝土

【中圖分類號(hào)】：TU753【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號(hào)】：1008-3197（2023）05-66-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.017

Super-thick Raft Stacking Construction Technology for Complex Geological

Deep Foundation Pits

WANG Chenming， KE Ziping， GAO Haiyan， ZHU Jinglei

（North China Branch，China Construction Eighth Engineering Bureau Corp. Ltd. ， Tianjin 300350， China）

【Abstract】：In view of the large thickness of foundation mass concrete of deep foundation pits， long construction period， high groundwater level and even confined water， and the difficulty of pit in pit construction， the bottom slab concrete can be poured in two times by optimizing the construction deployment of the bottom slab concrete. First， the bottom slab concrete in the deep pit area is poured， Pour the upper raft concrete again， at the same time， measures such as setting shear resistant steel bars and chiseling the joint surface of two pours have been taken to ensure the construction quality of the bottom plate overlap.

【Key words】：deep foundation pits；ultra thick foundation slab; complex geology

基礎(chǔ)筏板疊合施工技術(shù)曾在改造項(xiàng)目中使用過［1］，但是鮮有在新建工程中采用疊合方法施工的基礎(chǔ)筏板，本文以邯鄲市城發(fā)大廈工程為例，介紹筏板疊合施工技術(shù)在新建工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

邯鄲城發(fā)大廈由3層地下室、5層地上裙樓和1棟80 m的塔樓A、1棟130 m的塔樓B組成，工程總建筑面積12.59萬m2，基坑開挖標(biāo)高多樣，最深達(dá)到23 m。

B塔樓基礎(chǔ)筏板厚度為2.6 m，在坑中坑位置最厚處達(dá)到7.4 m，鋼筋布置密，自重大，屬于典型的超厚基礎(chǔ)底板。

根據(jù)地勘報(bào)告，建設(shè)區(qū)域原始地下水位為-4 m，B塔樓基坑開挖面為第⑥層粉質(zhì)黏土和第⑤1層粉質(zhì)黏土之間，此兩層土天然含水率在20%左右，飽和度在90%以上，⑤1層粉質(zhì)黏土液性指數(shù)平均值為0.16，⑥層粉質(zhì)黏土液性指數(shù)平均值為0.41，地質(zhì)中含水量較高。

2 工程難點(diǎn)

1）工程基礎(chǔ)底板厚度大，基坑開挖深度大且在開挖處均遇到了大量地下水甚至承壓水。

2）基礎(chǔ)底板鋼筋量大，鋼筋綁扎難度大。

3）長(zhǎng)時(shí)間的暴露使基坑深處土方坍塌甚至突涌的風(fēng)險(xiǎn)增加，如果在鋼筋綁扎過程中發(fā)生槽底土方坍塌或者突涌，將很難處理。

4）基礎(chǔ)底板為超厚混凝土，如何控制混凝土有害裂縫的產(chǎn)生為施工難點(diǎn)。

常規(guī)施工，首先需要在施工前對(duì)坑中坑部位進(jìn)行二次支護(hù)及局部二次降水，完成支護(hù)后，進(jìn)行墊層、防水及筏板鋼筋綁扎施工；由于基礎(chǔ)筏板過厚、鋼筋量大，需要更穩(wěn)固的鋼筋支架系統(tǒng)，造成了鋼筋綁扎施工時(shí)間過長(zhǎng)，坑中坑暴露時(shí)間長(zhǎng)；在混凝土澆筑過程中，由于混凝土體積過厚，需重新對(duì)混凝土配比進(jìn)行調(diào)整，使用低水化熱混凝土，完成澆筑后需嚴(yán)格進(jìn)行保溫保濕，同時(shí)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)混凝土里表溫度，控制溫差，防止開裂。常規(guī)施工工序繁雜且基礎(chǔ)施工已進(jìn)入雨季，無法滿足快速澆筑混凝土的要求。

3 優(yōu)化施工

為了克服以上困難，采用疊合施工工藝，分兩次澆筑。

在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下筏板及樁體周圍的位移量較大；同時(shí)由于樁體軸力產(chǎn)生的應(yīng)力大于樁間土壓力，筏板邊緣樁體位置處的剪應(yīng)力集中且在樁體位置；受到樁軸力的作用，筏板內(nèi)負(fù)彎矩出現(xiàn)極大值，在樁間位置會(huì)出現(xiàn)正彎矩［2］。因此，要減小兩次混凝土澆筑對(duì)筏板承受彎矩的影響，就需要加強(qiáng)兩次混凝土澆筑界面之間的連接，增加抗剪力。

由于基礎(chǔ)筏板除了承受壓力和剪力，還承受彎矩，對(duì)疊合面的抗剪強(qiáng)度提出一些要求：當(dāng)疊合面抗剪強(qiáng)度可以保證受拉鋼筋均屈服時(shí)，其大小對(duì)疊合受彎構(gòu)件最終的破壞形態(tài)影響不大；當(dāng)疊合面抗剪強(qiáng)度較小時(shí)，雖然不會(huì)影響疊合受彎構(gòu)件最終的破壞形態(tài)，但會(huì)導(dǎo)致支座處疊合面失效滑移和后澆部分底筋應(yīng)力增加滯后，最終導(dǎo)致構(gòu)件剛度發(fā)生明顯降低；當(dāng)結(jié)合面抗剪強(qiáng)度足夠大時(shí)（約為縱向鋼筋強(qiáng)度的3%），其大小對(duì)疊合梁最終的破壞形態(tài)和荷載位移曲線幾乎沒有影響［3］。因此采取疊合施工方法，只要保證疊合面的抗剪強(qiáng)度就可以做到對(duì)筏板受力幾乎不產(chǎn)生影響。

3.1 施工工序

在坑內(nèi)底板下皮鋼筋綁扎完畢后澆筑第一次混凝土，澆筑高度為4.73 m，標(biāo)高為-22.8～-18.07 m，即第一次混凝土澆筑完成面與2.6 m厚底板下皮平，澆筑過程中，在頂部預(yù)留抗剪槽和抗剪鋼筋；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度、筏板上皮鋼筋綁扎完畢后，繼續(xù)澆筑混凝土，澆筑完成面標(biāo)高為-15.47 m。見圖1。

3.2 坑中坑支護(hù)

由于分兩次進(jìn)行基礎(chǔ)筏板的澆筑，首次澆筑時(shí)間較短，可以減少基坑暴露時(shí)間；同時(shí)，第一次澆筑的混凝土對(duì)地下水起到了一定的反壓作用，避免了地下水對(duì)坑中坑的破壞，故可以對(duì)基坑進(jìn)行簡(jiǎn)易支護(hù)。

在開挖至基坑槽底后，及時(shí)插入墊層及防水和防水保護(hù)層的施工，坑中坑深度為4.7 m，采用放坡支護(hù)，放坡坡度為1∶2，小灰磚砌筑護(hù)坡同時(shí)兼做磚胎模。

3.3 鋼筋支架

由于在板頂鋼筋綁扎前已完成第一次混凝土澆筑，鋼筋支架已有一大部分被澆筑在混凝土中，起到了固定作用，從而減小了鋼筋支架的計(jì)算高度、鋼筋支架的支設(shè)難度和支設(shè)數(shù)量［4］。

按照原施工部署，核心筒電梯坑和集水坑等位置由于筏板過厚，鋼筋馬凳支架較高，立柱長(zhǎng)細(xì)比不符合要求，故需要采用槽鋼作為立柱來作為支撐，鋼筋支架采用8#槽鋼作為立柱及橫梁、腰梁，縱橫間距不超過2 500 mm，立柱下端立于基礎(chǔ)底板下皮鋼筋上，下端墊100 mm×100 mm×5 mm鋼板，型鋼支架腰梁與立柱交接部位借助50 mm×5 mm角鋼，焊接牢固，鋼材用量較大。

優(yōu)化后，第一次澆筑混凝土?xí)r，鋼筋支架不承受荷載，只需將鋼筋支架立柱預(yù)埋到第一次澆筑的混凝土中，在第二次混凝土澆筑過程中，鋼筋馬凳支架才承受頂部鋼筋荷載且由于鋼筋支架底部預(yù)埋在混凝土中，計(jì)算立桿的壓桿穩(wěn)定性時(shí)，底部為固定連接，減小了立桿的有效長(zhǎng)度，從而減少了鋼筋支架的用鋼量。底部采用直徑28 mm的HRB400鋼筋作為鋼筋支架立柱和橫梁，立柱間距1.5 m布置，按照構(gòu)造要求在兩個(gè)方向設(shè)置斜撐。

3.4 控制要點(diǎn)

由于筏板在結(jié)構(gòu)受力過程中會(huì)有一部分彎矩，疊合施工過程中，疊合面的抗剪強(qiáng)度是施工的控制重點(diǎn)，因此需要加強(qiáng)兩次澆筑混凝土之間的連接，采取抗剪鋼筋和設(shè)置抗剪槽的方式，加強(qiáng)混凝土之間的連接。見圖2。

3.4.1 增加抗剪短鋼筋

為確保新老混凝土結(jié)合面能夠有效的結(jié)合，預(yù)留400 mm長(zhǎng)、直徑28 mm的HRB400抗剪豎向加強(qiáng)短鋼筋，橫間距為400 mm，短鋼筋長(zhǎng)度能夠滿足錨固長(zhǎng)度上下均為200 mm的要求。見圖3。

3.4.2 留設(shè)抗剪槽

為滿足底板設(shè)計(jì)要求，在核心筒外四周深坑區(qū)域增設(shè)一道抗剪槽，寬600 mm、高400 mm，加強(qiáng)兩次澆筑混凝土之間的連接。見圖4。

3.4.3 混凝土表面鑿毛

混凝土第一次澆筑完成后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，3 d后對(duì)混凝土表面進(jìn)行全面鑿毛并清理干凈，以加強(qiáng)新老混凝土緊密結(jié)合，為第二次混凝土澆筑創(chuàng)造條件。

4 結(jié)論

1）在飽和黏土地區(qū)深基坑施工中，通過第一次澆筑的混凝土來提前壓制地下水，很大程度上降低了坑底出現(xiàn)局部塌方甚至突涌的風(fēng)險(xiǎn)，提高了坑中坑施工過程中的安全性。

2）通過在第一次混凝土澆筑結(jié)合面上預(yù)留抗剪鋼筋、抗剪槽、鑿毛等措施，確保了兩次底板混凝土疊合施工的質(zhì)量，保證了整個(gè)底板的整體性。

3）分兩次進(jìn)行混凝土澆筑，有效減小了單次底板澆筑的厚度及超厚基礎(chǔ)底板混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)；與一次性整體澆筑相比，有效減小了鋼筋支架的支設(shè)高度，降低了鋼筋型鋼支架設(shè)計(jì)的難度，提高了型鋼支架的整體性及安全性，減少了支架鋼材的用量。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅進(jìn)元，孟憲幟，周錦城，等.高層建筑筏式基礎(chǔ)新舊底板疊合施工技術(shù)[J].四川建筑，1998，24（2）：46-47+52.

[2]姚曙光，鄭華茂，蔣敏敏，等.高層建筑樁筏基礎(chǔ)中筏板受力數(shù)值模擬研究[J].河南科學(xué)，2013，31（8）：1208-1212.

[3]趙廣臣，張永生，楊慶海.疊合面抗剪強(qiáng)度對(duì)疊合梁力學(xué)特性的影響[J].四川建材，2022，48（1）：64-66.

[4]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.