地下連續(xù)墻、內(nèi)支撐和預(yù)應(yīng)力錨桿組合深基坑支護(hù)技術(shù)在長豐苑工程

1、地下連續(xù)墻 、 內(nèi)支撐和預(yù)應(yīng)力錨桿組合深基坑支護(hù) 技術(shù)在長豐苑工程中的應(yīng)用深圳市長城地產(chǎn) (集團(tuán) 股份有限公司孔小凱深 圳 市 工 程 質(zhì) 量 監(jiān) 督 檢 驗 總 站韓躍偉 摘要 根據(jù) “長豐苑” 工程的特點 、 施工條件以及場地周邊建筑和市政設(shè)施情況 , 考慮到工程開挖深度達(dá) 10多 m , 且基坑邊坡土層復(fù)雜 , 物理力學(xué)性能差 , 經(jīng)多方案比較 , 最后選擇地下連續(xù)墻 、 內(nèi)支撐和預(yù)應(yīng)力錨桿組合支 護(hù)方案 。 通過施工過程中所進(jìn)行的位移 、 沉降及水文觀測結(jié)果表明 , 該方案是成功的 , 保證了基礎(chǔ)施工和后續(xù)工序 的順利進(jìn)行 , 值得在同類工程中推廣 。1工程概況深圳市長城地產(chǎn)股份有限公

2、司投資興建的 “長 豐苑” , 位于羅湖區(qū)春風(fēng)路與南極路交匯處的西南 側(cè) , 由 1幢 29層公寓樓及 2幢 30層的商住樓組成 , 設(shè) 3層地下室 , 平面呈不規(guī)則多邊形布置 , 地下室周 邊總長約 400m , 建筑面積約 121000m 2, 基坑開挖深 度自天然地面以下約 10m , 基礎(chǔ)采用人工挖孔樁 , 自 然地面絕對標(biāo)高約 6m 。2工程地質(zhì)擬建工程場地自上而下地層組成如下 :人工填土層 ; 上部含大量建筑垃圾 , 層厚 0. 3 2. 7m ;埋藏植物層 :稍濕 、 可塑 , 呈透鏡狀分布 , 層厚 0. 32. 7m ;沖洪積粉質(zhì)粘土 :局部含少量砂 , 可塑狀 、 稍 濕

3、, 普遍分布場區(qū) , 層厚 1157. 4m沖洪積粉土 :由粉細(xì)砂混粘性土組成 , 濕 、 可 塑 , 呈透鏡體分布 , 層厚 0. 35. 4m ;沖積礫砂混卵石層 :礫砂的成分為石英 , 粒徑 0. 52mm ; 混 卵 礫 石 20%40%, 粒 徑 20 60mm , 最大 100mm , 普遍埋藏于場區(qū) , 呈中密實狀 態(tài) , 層厚 1. 812. 1m ;殘積層粉質(zhì)粘土 :稍濕 濕 , 可塑 硬塑狀 , 局部夾少量強(qiáng)風(fēng)化塊 , 普遍埋藏于場區(qū) , 層厚 2. 7 10. 6m ;凝灰質(zhì)砂巖全風(fēng)化 強(qiáng)風(fēng)化層 :巖石礦物全 風(fēng)化成粘性土 , 局部夾強(qiáng)風(fēng)化塊 , 稍濕 、 硬塑 堅硬 狀

4、 , 普遍存在于場區(qū) , 全風(fēng)化層厚 0. 57. 0m , 強(qiáng)風(fēng) 化層厚 214. 5m 。據(jù)勘察報告 , 勘察期間所有鉆孔均遇地下水 , 主 要貯于沖洪積層 、 礫砂混卵石層中 , 屬孔隙潛水類 型 。 地下水主要靠大氣降水滲入 , 穩(wěn)定地下水位為 1. 635. 77m , 地下水對混凝土不具有腐蝕性 。 3支護(hù)方案分析及比選羅湖區(qū)是深圳市高層建筑密度較大的地區(qū) , 新 開發(fā)項目地下室深基坑邊坡支護(hù)問題日顯重要 。 尤 其是在舊城區(qū)改造工程中 , 由于受鄰近舊有建 、 構(gòu)筑 物 、 交通道路 、 地下管網(wǎng)等環(huán)境的制約 , 地下室深基 坑開挖時 , 更須注意鄰近建筑物和附近交通干道及 地下

5、管線的安全 。 本工程屬舊城改造項目 , 東鄰文星 花園及聯(lián)城變電站 , 距基坑邊緣最近僅 78m ; 基坑 西 、 北兩側(cè)為春風(fēng)路干道 , 地下管網(wǎng)密布 , 距離基坑 邊也僅 11m ; 南面約 20m 為 B 地塊基坑 。 本工程基 坑開挖深度達(dá) 10m 多 , 屬深基坑 , 且基坑邊坡土層 復(fù)雜 , 物理力學(xué)性能差 。 在標(biāo)高 +0. 42-5. 08m 以下埋藏有深厚的礫砂混卵石強(qiáng)透水層 (K 值達(dá) 35m d , 對深基坑開挖及邊坡穩(wěn)定是極大的隱患 。 根據(jù)工程特點 、 施工條件以及周邊建筑 、 設(shè)施情 況 , 我們認(rèn)為基坑支護(hù)應(yīng)主要考慮以下幾個方面的 問題 :(1 由于距離附近建筑

6、物太近 , 且為將來施工場 地考慮 , 不允許進(jìn)行放坡處理 ;(2 護(hù)坡方案必須絕對安全可靠 , 盡量減小土體 側(cè)移 , 防止周邊土層開裂引起已建成建筑物傾斜或 路面開裂 ;(3 由于基坑地質(zhì)層面上有礫砂混卵石強(qiáng)透水 層的存在 , 使得地下水降水成為一大問題 , 因此應(yīng)考 慮截水 , 防止因地下水位過分降低造成周邊沉降 ; (4 因本工程為舊城改造項目 , 工期要求緊 , 因 此 , 要求基坑支護(hù)不僅要速度快 , 而且要盡量為后續(xù) 工程如土方開挖 、 基礎(chǔ)樁開挖 、 地下室施工創(chuàng)造良好 的施工條件 ;(5 必須考慮經(jīng)濟(jì)方面的投入 。通過上述分析 , 確定可選擇的護(hù)坡方案主要有 52工程質(zhì)量 2

7、001. N o . 7兩種 。311人工挖孔樁截水帷幕方案人工挖孔樁支護(hù)在深圳地區(qū)是比較普遍的方法 , 這是因為它具有施工方便 , 技術(shù)要求低 , 機(jī)具簡單 , 工 程質(zhì)量可控性大 , 投資較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點 , 但勞動強(qiáng)度大 , 施工安全性差 , 因此在弱透水性的粘性土層中 , 人工挖 孔樁應(yīng)用比較適宜 。 根據(jù)本工程的地質(zhì)特征 , 在基坑開 挖底標(biāo)高 -510m 以上的土層為填土層 、 粉質(zhì)粘土及礫 砂混卵石層 , 地下水豐沛 , 透水性強(qiáng) , 因此人工挖孔樁 施工降排水困難 , 應(yīng)首先在深基坑四周進(jìn)行截水帳幕 施工 , 可供選擇的有深層攪拌樁及高壓旋噴樁 , 而后者 才能穿透礫砂層及殘積層

8、, 截水效果好 , 可為以后工序 (如土方開挖基礎(chǔ)樁施工等 創(chuàng)造條件 , 但成本也較高 ; 本工程基坑開挖深度達(dá) 10m , 為抑止支護(hù)樁的變形 , 根 據(jù)計算 , 應(yīng)設(shè)置二層錨桿 。312地下連續(xù)墻支護(hù)方案地下連續(xù)墻的施工方法是 , 在地面上用一種特 殊的挖槽設(shè)備 , 沿著深開挖工程的周邊 , 在泥漿護(hù)壁 的條件 (狀態(tài) 下 , 開挖一條狹長的深槽 , 在槽內(nèi)放入 鋼筋籠并澆筑混凝土 , 筑成一條地下連續(xù)墻以供截 水防滲或擋土 、 承重之用 , 它適用于各種復(fù)雜的地質(zhì) 條件 。 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)剛度大 , 整體性好 , 結(jié)構(gòu)安全 及防滲性均較可靠 , 可以作為地下室側(cè)墻的組成部 分 ; 同時還

9、具有施工進(jìn)度快的特點 。 在深圳 , 地下連 續(xù)墻技術(shù)也已成功地應(yīng)用于部分高層建筑的深基 坑 , 如陽光酒店二期 、 廬山花園 、 太陽島大廈等 。 經(jīng)過比較分析 , 最終選定地下連續(xù)墻作為長豐 苑深基坑護(hù)坡方案 , 并采用局部鋼管內(nèi)支撐結(jié)合預(yù) 應(yīng)力錨桿組合的方式 , 基抗開挖時不留平衡土 。 4地下連續(xù)墻護(hù)坡方案的實施根據(jù)實際情況及計算結(jié)果 , 地下連續(xù)墻具體實 施方案簡述如下 :(1 地下墻沿地下室外墻布置 , 地下室周邊總長 為 398m 。(2 根據(jù)工程地質(zhì)條件及基坑開挖深度 (開挖標(biāo) 高為 -4. 30m 含底板及墊層厚度 , 為保證地下墻 有效的截水擋土作用 , 為基坑土方開挖及挖

10、孔樁施 工創(chuàng)造有利條件 , 地下墻頂冠梁標(biāo)高 6. 05m , 墻底標(biāo) 高 -13. 00-15. 50m , 完全穿透砂卵層 , 墻底置于 全風(fēng)化 殘積土層內(nèi) 。 這樣 , 場外地下水必須繞過地 墻底經(jīng)低滲透系數(shù)土層才能滲入基坑及基礎(chǔ)樁井 內(nèi) , 排水量將非常小 (見圖 1 。(3 本工程開挖深度較大 。 土壓力 、 地下水壓力 大 , 為增加地下墻的穩(wěn)定性 , 深基坑土方開挖時在 + 2. 55m 標(biāo)高處局部設(shè)置一道臨時水平支撐和錨桿 , 在標(biāo)高 -0. 95m 設(shè)一道錨桿 (見圖 2 。圖 1首層支撐及錨桿布置圖 (+2. 55m 圖 2二層支撐及描桿布置圖 (-0. 95m (4 地下

11、墻除轉(zhuǎn)角處為 “ L ” 形外 , 其余均采用 “一” 字形槽段 , 槽段最長 6m , 總共 74個單元槽段 , 混 凝 土 量 為 5785m 3。 根 據(jù) 計 算 , 地 下 墻 厚 度 800mm , 在不同工況下墻頂?shù)淖畲笪灰?38mm , 墻身 最大彎矩 583kN 2m , 墻側(cè)最大土抗力 180kPa , 標(biāo)高 +2. 40m 臨時支撐軸向力 337kN m 。 標(biāo)高 21. 10m 錨桿支點反力為 262kN m , 為加強(qiáng)地下連續(xù)墻的水 平向整體性 , 墻頂設(shè)有 1200mm ×1200mm 鋼筋混 凝土冠梁 。(5 地下墻混凝土為 C 25、 抗?jié)B S 6, 采

12、用商品混 凝 土 , 施 工 時 強(qiáng) 度 等 級 應(yīng) 比 設(shè) 計 要 求 提 高 5 10M Pa 。 為改善槽段接縫的抗?jié)B性 , 在接縫處預(yù)埋壓 力灌漿管將接縫充填密實 , 阻止?jié)B漏水 。(6 地下墻作為側(cè)墻使用 , 其與地下室底板 、 地 梁 、 樓板及縱橫梁鋼筋的連接采用預(yù)埋插筋 、 預(yù)埋鋼 板或預(yù)埋連接套筒等措施 。(7 臨時鋼支撐采用 D 600、 D 800鋼管制成 。(8 +2. 55m 標(biāo)高處錨桿 117根 , -0. 95m 標(biāo) 高處錨桿 205根 , 間距均為 115m 。上排錨桿傾角為 33°, 設(shè)計極限抗拔力為 800kN , 安全系數(shù) K =1. 5, 鎖定

13、拉力值為 400kN , 自由段長 6. 5m , 錨固段 18. 5 m , 總長 25m ; 下排錨桿傾角為 30°, 設(shè)計極限抗拔力 為 700kN , 安 全 系 數(shù) K =1. 65, 鎖 定 拉 力 值 為 320kN , 自由段長 5. 5m , 錨固段 17. 5m , 總長 23m 。 (9 錨筋采用 5根 1×72<15鋼絞線 , 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 為 1570M Pa , 鉆孔孔徑為 130150mm 。 在安排施工62工程質(zhì)量 2001. N o . 7程序方面 , 首先是進(jìn)行地下連續(xù)墻施工 , 其過程為 :測量放線導(dǎo)墻施工地下連續(xù)墻成槽吊放鎖口 管入

14、槽槽底清基吊放鋼筋籠入槽澆注水下槽 段混凝土 , 成槽作業(yè)采用兩臺進(jìn)口成槽機(jī)同時施工 , 為防止成槽機(jī)械 (重達(dá) 4050噸 對未灌混凝土槽 的影響 , 行進(jìn)時路面鋪鋼板 。 待所有槽段施工完后進(jìn) 行冠梁施工 。 (見圖 3、 圖 4 圖 3地下連續(xù)墻 、 鋼支撐及錨桿組合示意圖圖 4基坑土方開挖分區(qū)示意圖鋼管內(nèi)支撐及錨桿施工結(jié)合土方開挖穿插進(jìn) 行 , 土方分三層開挖 (標(biāo)高分別為 +2. 25m , -1. 25m 和 -410, 少量土留待基礎(chǔ)樁施工完畢后再外 運(yùn) , 并劃分區(qū)域 , 制定嚴(yán)密緊奏的開挖路線 , 優(yōu)先提 供支撐和錨桿的工作面 (見圖 3、 圖 4 , 保證土方開 挖和支撐施

15、工互不影響 。 對于因鋼支撐將場地分隔的問題 , 采用在支撐下挖機(jī)開通通道的方式 , 可順利 實現(xiàn)開挖工作面的連通 。 由于設(shè)計合理 , 組織得當(dāng) , 土方開挖均是由挖機(jī)直接下到坑底進(jìn)行施工 , 施工 相當(dāng)方便 。為保證工程安全順利 , 在連續(xù)墻上 、 周邊建筑物 和地面上 , 分別設(shè)置了位移觀測點 、 沉降觀測點 、 傾 斜觀測點及水文觀測點 , 并進(jìn)行了連續(xù)的觀測 。 5工程總結(jié)分析整個施工過程比較順利 , 除幾場臺風(fēng)暴雨對土 方開挖造成一些影響外 , 工程沒有受到諸如塌方 、 沉 降 、 位移過大等的影響 。 工程從 1997年 4月底開始 地墻施工 , 到同年 10月完成所有基坑支護(hù)及

16、土方開 挖工作 , 并開始基礎(chǔ)樁的開挖 , 施工進(jìn)度較快 。實踐證明 , 本工程應(yīng)用地下連續(xù)墻與內(nèi)支撐組 合錨桿的護(hù)坡方案完全達(dá)到了方案選擇時預(yù)定的目 標(biāo) 。 根據(jù)觀測 , 鄰近文星樓最大沉降從地墻施工開始 (1997年 4月 到基礎(chǔ)樁完成 (1998年 3月 最大沉 降僅 3. 93mm , 鄰近建筑物未發(fā)現(xiàn)任何明顯的沉降 、 位移 、 開裂等現(xiàn)象 ; 另外從水文觀測數(shù)據(jù)也可以看 出 , 基坑周邊的地下水位在整個基坑施工過程中未 有明顯變化 ; 地墻還保證了后續(xù)工序的干施工條件 , 在基坑土方開挖 、 基礎(chǔ)樁開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工中 , 排水量很小 , 施工難度大大降低 , 保證了工程質(zhì)量和

17、工程進(jìn)度 。 而由于正確選用了鋼支撐組合預(yù)應(yīng)力錨 桿的方案 , 不僅后續(xù)工程施工基本未受影響 , 且地墻 側(cè)位移也得到了有效控制 。 據(jù)觀測 , 在土方開挖及基 礎(chǔ)樁開挖期間 , 地墻側(cè)位移最大僅 2315mm , 小于地 墻設(shè)計要求 , 保證了基坑周邊土體的穩(wěn)定 。對照本工程南面的 B 地塊項目 , 他們采用挖孔 檢護(hù)坡 , 由于截水效果不佳 , 僅護(hù)坡樁的施工就拖延 很長時間 , 挖樁過程中出現(xiàn)了出水量大 , 塌方較多的 現(xiàn)象 。 B 地塊護(hù)坡施工早于長豐苑 , 但在長豐苑完成 土方開挖時 , 其護(hù)坡樁都未全部完成 。盡管地下連續(xù)墻混凝土單方造價比較高 , 但結(jié) 合以上效果綜合考慮 , 在

18、本工程中采用地下連續(xù)墻 與內(nèi)支撐組合錨桿的護(hù)坡方案 , 還是非常合適而且 成功的 , 在今后類似工程中值得推廣 。3協(xié)會工作 3優(yōu)秀 Q C 小組活動成果交流會在重慶召開 2001年度全國工程建設(shè)優(yōu)秀 Q C 小組活動成果交流會于 6月 28日 7月 1日在重慶市召開 。 全國 24個省市 、 8個行業(yè)部 門 (總公司 推薦 、 并經(jīng)初審合格的 159個小組代表及有關(guān)協(xié)會代表約 320人出席 。 中國建筑業(yè)協(xié)會副秘書長吳之乃出席會議 , 并以 樹企業(yè)形象 、 走創(chuàng)新之路 為題講了話 ; 重慶市建筑業(yè)協(xié)會會長劉法淇同志出席會議并講了話 ; 中國建筑業(yè)協(xié)會工程建 設(shè)質(zhì)量管理分會常務(wù)副會長吳松勤出席會議 , 并做會議總結(jié) , 靳玉英秘書長主持了本次交流會 。會議期間 , 召開了質(zhì)量管理小 組工作座談會 , 總結(jié)