超高层建筑深基坑支护设计施工探讨.docx

超高层建筑深基坑支护设计施工探讨超高层建筑深基坑掘进设计与施工深入探讨深基坑支护设计与施工是当前城市高层、超高层建筑突显的技术难题。通过工程实例，从设计方案的选择到施工、监测，提供了有益的经验。1工程概况福州奈良大厦系则一座31层商住楼，高度115 m，占地面积4614 O，总建筑面积37355 O.设地下室3层，基坑平面尺寸56.6 m×36.5 m，自然地面标高-1.65 m，坑底标高-11.70 m，开凿深度10.05 m，土方开凿工作量约21000 m3.2地质条件新建场地处在福州盆地中部，上部覆盖层为海陆二者冲积构成的砂性土，基底为燕山期中粗粒花岗岩。在基坑支护桩掩埋浅范围内，自上而下横向原产地层为：杂填土，灰黑色，单薄，夹碎石块，厚度1.53.6 m；粘土，黄绿色，Bellary，厚度23 m，土壤湿度=18.30 kN/m3，内聚力C=50.66 kPa，内摩擦角=14.19°；淤泥，深灰色，流塑（天然含水量55.8%74.2%），厚度5.710.1 m，=18.10 kN/m3，C=7.92 kPa，=4.95°；粉质粘土，褐黄色，Bellary，厚度1.45.7 m，=17.50kN/m3，C=19.90kPa，=9.51°；含泥中细砂，灰白色，中密，粒径0.100.25 mm，含泥量15%20%，厚度2.710.4 m.水文地质情况：地下水位在自然地面之下0.61.7 m，场地内除淤泥、粘土层顶上贮有上层滞水外，除了埋于粘土层下中细砂至碎卵石的多层承压水。对本工程而言，关键就是必须天棚源自于含泥中细砂的承压水（第一含水层）。经现场抽水机试验，此含水层渗透系数k=1.62m/d；单孔涌水量q=11.48m3/d；影响半径R=96.5m.3掘进结构设计基坑掘进结构通常由横向压土结构和水平提振结构共同组成，设计方案必须满足用户以下2方面建议：确保边坡平衡及周围建筑物、地下管线设施安全，严禁引发新建物负面五一路主干道脱落，影响市区交通；保证基坑开凿顺利进行，并提供更多足够多的地下室施工作业空间。根据上述建议，业主应邀了有关专家多次研讨，经可行性论证、方案比较，最后确认方案如下。3.1以钻孔灌注桩做为基坑的挡土结构，高压旋擦桩构成木患帷幕（例如图1右图）图1深基坑支护桩平面布置图首先依据开凿各土层的的、C值，当把挡土桩视作弹性地基上的直角构件，基坑开凿面以下的土体视作直线变形体时，使用库仑郎肯公式排序坑外侧土压力，然后考量基坑面积、开凿深度、施工条件等综合因素确认。本工程钻孔压土桩直径800 mm，桩长23 m，桩端的落到含泥中细砂层上，沿封口环梁中轴线布置，混凝土强度等级C25，分体式筋率0.8%，数量177根。木患帷幕旋擦桩沿2根钻孔压土桩外切圆布满，排序桩径500 mm，桩长15 m（隔绝上层滞水及第一含水层），水泥转让率为18%22%，数量179根。3.2 水平提振结构由2层椭圆环形钢筋混凝土梁和14根格构式钢架横向支柱共同组成（例如图2右图）图2掘进结构剖面图第一道水平支撑梁面标高-3.35 m，断面尺寸1000 mm×800 mm；第二道水平支撑梁面标高-7.75 m，断面尺寸1200 mm×800 mm.设计使用双层椭圆环梁及其临时钢架立柱与钻孔压土桩及其桩顶上封口梁共同促进作用构成一个空间结构去忍受基坑开凿后侧向土压力、水压力和额外压力。两平行的双椭圆梁水平提振见到图3，在基坑四周共构成了6个拱圈。众所周知，拱圈结构忍受水平升力后产生的内应力较小，并使水平提振构件全然处在承压形变状态，有助于抵抗基坑外侧压力。平行双椭圆水平提振结构除了受力状态最佳外，除了一个优点，就是基坑左右两半构成并无任何障碍物的宽广空间，极有助于机械挖土及构筑地下室时装模、布筋、浇筑混凝土作业。图3第一道平面提振结构图经计算水平支撑椭圆环梁混凝土强度等级为C25，其配筋计算可采用PK程序、TBSA程序计算叠加，配筋率0.7%，箍筋按构造要求设置。4掘进结构施工与土方开凿4.1钻孔压土桩施工钻孔灌注桩作为挡土桩使用，施工时需注意：（1）桩孔施工顺序应按同一轴线5孔为一小组，3小组为一大组，跳隔循环施工，以避免已灌注的桩身混凝土受到破坏。（2）桩孔垂直度要求要比工程桩更严，一般0.5%L（L为桩长）。否则，同一编组最后一根桩难以施工到位，影响质量。（3）钢筋笼投放埋设要准确，受拉、受压区密布弧段欲放置于基坑内外侧方向，这样才能发挥钢筋在混凝土构件中作用。4.2旋擦木患帷幕桩施工按设计建议，本工程旋擦木患帷幕桩采用单层管法施工，喷浆压力1218 MPa，喷嘴提高速度1520 cm/min，浆液水灰比1，水泥转让率为15%.4.3封口梁、上下椭圆水平提振环梁施工（1）挡土桩顶封口梁及第一层（上层）椭圆水平支撑环梁先行施工。工艺流程是：定位放线模板工程钢筋工程混凝土工程。对拱圈与封口梁、角撑、立柱等交汇节点处，均应采取加强措施，确保安全。（2）根据先提振后开凿原则，当土方开凿至-7.75 m标高时，暂停挖土作业，按第一道水平提振环梁施工方法施工第二道（下层）椭圆水平提振环梁。4.4基坑土方开凿依施工非政府设计，本基坑工程土方开凿分后3个阶段展开。第一阶段，从自然地面标高-1.65 mToothed-3.35 m，挖出浅1.70 m（该标高以上土体用M10水泥砂浆砌筑240 mm薄砖墙压土），然后挖回去压土桩顶上结石混凝土，施工桩顶上封口梁及第一道椭圆水平提振环梁。第二阶段，等待第一道水平提振环梁混凝土强度达至设计值后，稳步开凿至-7.75 m，挖出浅4.40 m，施工第二道水平提振环梁。第三阶段，等待第二道水平提振环梁混凝土强度达至设计值后，稳步挖土至-11.70 m，挖出浅3.95m.最后一次开凿局部深度抵达基底标高后，必须随其挖出随即浇捣300 mm薄更多文章4.5土方开凿的注意事项（1）使用机械开凿，特别注意避免挖掘机装载机相撞损毁工程桩及临时支柱。（2）在土方开凿过程中，自始至终必须搞好排洪、亲水性、截水、降水工作。（3）每日掘出的弃土，应班运出，不得基坑四周堆土过量（堆土高度1 m），否则可以减少压土桩的额外荷载。（4）-10.70 m以下部分土体必须使用人工发掘及修整。钢箱梁施工应当逐个展开，土方挖好后即刻浇捣钢筋混凝土，防止大面积开凿或基坑长时间曝露。5施工监测由于影响基坑工程安全的不能确认因素甚多，故须要实行信息化施工，对基坑施工全过程展开监测。（1）根据铺设于压土桩顶上封口梁上10个加速度观测点监测，压土桩向基坑内侧方向最小水平加速度S=34 mm40 mm，满足用户一级安全等级的掘进建议。（2）经椭圆环梁预埋钢筋形变计测量，拱圈水平提振构件均处在承压状态，甩形变并不大。（3）开凿基坑底部未发生土体变形与突起。（4）基坑开凿作业自1997年12月8日已经开始至1998年3月29日完结，总计112天（不含春节放暑假15天），负面五一路市区交通干道及地下管线未发现异常情况，周围建筑物正常采用。6技术经济效果（1）该基坑掘进结构工程总耗资320万元，按掘进缩短米排序17390元/m，按掘进面积计1549元/O，按掘进空间体积计153元/m3，比财政预算耗资节约18.5%，效益丰厚。（2）本工程使用钻孔压土桩、高压旋擦木患帷幕、双层椭圆环梁水平提振的掘进结构体系，技术一流，安全适用于，经济合理。（3）水平提振拱圈结构受力尽如人意，空间小，极有利于多层地下室施工，为相似深基坑施工提供更多了有益的经验。更多文章