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复杂地质条件下“坑中坑”钢围护施工技术
来源:中铁建工集团深圳分公司  浏览:161   发布日期:2019/10/21
深圳建筑业网-复杂地质条件下“坑中坑”钢围护施工技术

复杂地质条件下“坑中坑”钢围护施工技术

中铁建工集团深圳分公司 王世明

摘要:结合深圳蛇口?#20107;?#20013;心工程实际,针对复杂地质条件下深大电梯基坑的支护,通过多方?#21103;?#23545;分析,?#33539;?#20102;钢板桩组合钢围护施工方案,并在工程中得以实施,效果良好,为类似工程提供了借鉴。

关键词:复杂地质  水位  支护   钢板桩   钢围护

    一、工程概况

深圳蛇口?#20107;?#20013;心位于深圳?#24515;?#23665;区蛇口太子湾片区港湾大道南侧,是一座集办公、港务客运、水陆交通换乘、商务、旅游、休闲观光等功能于一体的大型公共建筑。项目地下2层,地上10层,建筑平面近似三角形,楼层?#38431;?#38754;积由上而下逐层递增。基础采用冲孔灌注桩,主体采用框架核心筒结构,结构柱包括钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱两种,屋盖结?#20849;?#29992;大跨度钢结构。

  

 项目实景图

 

程位于人工填海形成的外伸陆域,紧邻大海,地质条件极为复杂。基坑呈不规则的多边形,近海两侧边长280m左右。基坑支护采用冲孔咬合桩支护方案,基坑面积约3.82万㎡,开挖深度6.49〜6.80m。基于建筑形态,部分电梯井承台临近海水侧基坑支护桩,且体量较大(17.0m×5.8m×4.95m、10.4m×8.1m×4.95m等),该承台基坑(简称“坑中坑?#20445;?#24320;挖深度接近5 m。

二、?#35757;?#20998;析

1.本场地原为滨海滩涂,后经填海造陆而成,回填料主要为碎石、海?#22330;?#26434;土,其中块石夹杂较多,局部含石量较高。根据现场基坑开挖情况,流塑?#26434;?#27877;层分布较广,局部夹杂孤石与含水量丰富的海沙层。

2.经现场开挖,地表以下1m即可见地下水,同时浅部地下水与深圳湾海域海水基本相通,且受潮汐影响大,基坑内水位有一定幅度的变化。

3.本工程在大基坑咬合桩支护工程施工完成后,规划设?#24179;?#34892;了调整,地下室由原设计一层变更为两层,基坑深度加大。原基坑支护设计单位核算后,咬合桩支护系统不做调整,大基坑内降水只能降到底板以下0.5m,如下图示意。

 

 4.本项目作为深圳市重大民生工程,各级政府领导关注度高。业主方已与国际?#20107;?#20844;司签约,工期要求严格,不可调整。

5.“坑中坑”的开挖既要便于后续承台结构的施工,又要兼顾大基坑咬合桩支护体系的安全,施工过程中对周边土体及水位的控制至关重要。

三、 方?#21103;?#36873;

1. 无底套箱钢围堰方案

开挖“坑中坑”土方时不降水,基坑土方开挖到位后,安装无底套箱钢围堰,再回填围堰周边土方,形成承台基坑。该方案优点是工艺成熟;缺点是工艺复杂,围堰定位、水下作业?#30830;?#29992;高。

2. ?#26009;?#22260;护方案

在大承台?#26434;?#37096;位先预制?#26009;洌?#22303;方开挖与?#26009;?#19979;沉协同?#24179;?#35813;方案优点是工艺简单;缺点是现场土质不均,且存在孤石,潜在风险较大。

3. 咬合桩+内支撑或排桩支护+内支撑

该方案优点是工艺成熟,咬合桩截水效果好;缺点是两种支护方案均施工周期长,费用高,占用场地大。

4. 重力式水泥土挡墙支护

该方案优点是工艺成熟,截水效果较好;缺点是现场地质条件对施工存在影响,施工周期长,费用高,占用场地大

5. 钢板桩组合钢围护

优点是钢板桩工艺成熟,施工速度快;钢围护工厂化加工、现场拼装、吊装便捷,工艺可控性强。缺点是钢板桩截水功能较弱,且存在难?#28304;?#20837;的可能。

经综合分析研究,现场钢板桩?#28304;?#25104;功后,?#33539;?#37319;用钢板桩与钢围护组合转换施工方案。先沿深大承台外围施打钢板桩,然后进行土方开挖、垫层施工,期间将坑内明水排至大基坑内咬合支护桩一侧,钢围护预先制备,现场具备条件后及时安装,然后?#26469;?#36827;行封边、土方回填、钢板桩拔除,形成电梯井基坑。

四、施工工艺要点

1.钢围护的设计制作

根据土建结构施工图和现场地质状况,对支护结构进行专项设计,验算钢围护在吊装工况、正常工作工况下的强度、变形及稳定性,根据钢围护的设计信息及运输条件在工厂分段加工。

钢围护效果图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 应力计算云图                          位移计算云图

在施工现场临近道路区域设置300㎡的拼装场地,配置70T履带吊,搭设临时拼装胎架组装钢围护结构,设置型?#20013;?#25745;进行临时固定,拼装完毕后进行外观尺寸检查、矫正,做好防碰撞措施。

2. 钢板桩施工

选用拉森式钢板桩,使用?#23433;?#29992;2m长标准板进行拉通复查,?#21592;?#24418;、弯曲部位进行校正后方可使用。采用振动法?#26469;?#25171;入,锁口应连接紧密。钢板桩支护边线为深基础结构边缘外扩1m处,满足钢围护吊?#23433;?#20316;空间要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

                          钢板桩打入后效果图

3. “坑中坑”土方开挖

采用1台PC120型长臂反铲挖掘机进行土方开挖,一次开挖深度不超过2m,开挖时测量人员实时复核基坑尺寸。开挖至设计底标高后,及时浇筑垫层混凝土。土方开挖过程中,“坑中坑”部位的明水排?#37327;?#36817;咬合支护桩一侧,保证大基坑支护系统周边的水位的稳定,满足大基坑支护安全的要求,同时也为垫层施工及钢围护安装提供作业条件。

 

 

 

 
土方完成后效果图

 

4. 钢围护安装

采用履带吊在拼装场地对钢围护进行试吊,现场采用四点起吊,在吊离地面约200㎜高后静止观察15分钟,检查钢围护是否存在明?#21592;?#24418;、焊接点开?#36873;?#26500;件水平度等问题,然后运至“坑中坑?#22791;?#36817;。

 

 

履带吊位于坑边2倍深度范围外,采用人工拉设缆风绳控制钢围护位置,在?#23500;?#24037;引导下缓缓下落,临近基?#36164;比?#24037;辅助就位,采用经纬仪、水?#23478;?#36827;行位置复核,调整至满足要求。

 

 

 
钢围护就位后效果图

 

5. 封堵混凝土

在钢围护外侧与垫层交接处浇筑100mm厚、150mm宽的C30混凝土带,防止地下水进入钢围护内。

6. 土方回填

钢围护外围采用10%水泥石粉进行回填。回填施工必须分层、对?#24179;?#34892;,严禁直接倾倒以免造成钢围护移位、变形。

 

 

 

                             回填后效果图

7. 拔出钢板桩

采用振动锤?#20013;?#25391;动钢板桩约1-2分钟,待与周围?#20102;?#21160;后将钢板桩逐渐拔出,采用粗砂进行拔出后孔隙的回填。

 

                           钢板桩拔除后效果图

8.后续工作

钢板桩拔出后,形成电梯井基坑,组织开展胎膜、?#28010;?#28151;凝土承台底板等后续工程。

五、结语

1. 本方案充分发挥钢板桩支护与适度截水的作用,通过钢围护与钢板桩支护受力转换,顺利形成了深大电梯井承台基坑,成功解决了项目难题。该方案工艺可靠,?#34892;?#22320;保证了周边土体的稳固,保证了大基坑内水位的相对稳定,保证了深坑承台施工过程中大基坑支护体系的安全。

2.钢围护预制加工技术的运用,?#34892;?#32553;短了支护工程的工期,为项目按期完成创造了条件。

3.“钢板桩+钢围护”组合施工技术在房建工程应用比较少见,该技术为同类基坑的支护提供了一?#20013;?#30340;方式,可供借鉴。

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