廣州大學(xué)城二期大面積深基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)

廣州大學(xué)城二期大面積深基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)

1工程施工難點廣州市場b區(qū)行政大樓a棟，采用廣州大學(xué)城b區(qū)行政大樓b層、圖書信息中心、校長塔等標(biāo)志性建筑。位于市中心的東北三面，成為廣州大學(xué)城的主要景觀。建筑面積342950m2,地下2層(含隔震層),地上6層,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為獨立樁(高強預(yù)應(yīng)力管樁)承臺+抗拔錨桿,基坑開挖深度6.6m,場地為珠江三角洲淤積區(qū)填土而成,土體軟弱,地下水豐富,承載力和穩(wěn)定性非常差,基坑類別屬二級,確保基礎(chǔ)施工安全為該工程施工的重難點。本工程場地位于小谷圍島西部,原為河涌、魚塘淤積而成,施工前已進(jìn)行填土平整,由上而下的主要土層為:①回填土:厚2.5～2.8m,為新填土,紅褐色粘土,松散狀;②耕植土:厚0.5～0.7m,黑色粘土,含植物根;③淤泥層:厚2.1～4.9m,黑色～灰黑色,流塑狀,標(biāo)貫0～1擊,內(nèi)聚力3.5～9.6kPa,平均5kPa,摩擦角2～16.3°,平均8°;④中細(xì)砂:厚5～10m,中夾粘土層,松散～稍密狀,含水豐富;⑤粉質(zhì)粘土:厚3～12m,褐紅色,可～硬塑狀,下部為殘積土;⑥強風(fēng)化巖:埋深13～22m。本次支護(hù)帷幕主要位于上部回填土、淤泥和中細(xì)砂層,地下水位為3.3m,其土層的穩(wěn)定將決定基坑安全和穩(wěn)定。2支出和設(shè)計的要點2.1支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置本工程按二級基坑支護(hù)設(shè)計,基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0;開挖地面的允許荷載20kN/m2;內(nèi)聚力5kPa,摩擦角φ=8°;支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)滿足地下室邊墻外界尺寸要求,深度應(yīng)滿足地下室凈空要求;基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移控制在50mm內(nèi)。2.2基坑支護(hù)施工由于工期緊張,場地基坑開挖范圍內(nèi)的土體軟弱,基坑支護(hù)不宜采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土灌注樁或水泥攪拌樁,施工周期和養(yǎng)護(hù)周期較長。經(jīng)分析比較選用基坑四周施打鋼板樁+坑外拉錨的方法。2.3設(shè)置格柵式擋土結(jié)構(gòu)鋼板樁采用拉森Ⅳ型鋼板樁,單排設(shè)置,既作為支護(hù)墻又作為止水帷幕,樁長9m,樁頂部設(shè)置H型鋼冠梁,樁身上部和三分之一處設(shè)置兩道鋼圍檁(I45c),鋼圍檁與鋼板樁焊接連接;在基坑支護(hù)帷幕外側(cè)12m左右每隔5000m設(shè)一個反拉點,每點由3～4支鋼板樁組成,樁長12m,用2×7Φ5鋼絞線與鋼板樁及冠梁穿孔連接,用OVM15-2錨具張拉(張拉控制力бk=100kN),構(gòu)成格柵式擋土結(jié)構(gòu);在基坑每個角部不設(shè)拉桿設(shè)角支撐,角支撐采用Φ325鋼管。2.4鋼板樁軸線問題(1)基坑定位。根據(jù)測量軸線控制網(wǎng)先定出基坑位置,再放出鋼板樁軸線,撒出白灰線,誤差控制在5mm內(nèi)。(2)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。(3)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖2所示。3基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)工程的監(jiān)測計劃3.1確定施工參數(shù),滿足預(yù)期將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值相比較,以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求,以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù),實現(xiàn)信息化施工;將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果用于信息化反饋,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計,使設(shè)計達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。3.2監(jiān)測內(nèi)容見表14支撐結(jié)構(gòu)施工4.1下排樁土土開發(fā)測量定位→場地平整→降土至-3.6m→鋼板樁施打→冠梁、鋼圍檁安裝→樁頂拉桿安裝張拉→上邊坡噴錨、排水系統(tǒng)施工→監(jiān)測點設(shè)置→打工程樁→土方開挖→下圍檁、角撐安裝→地下室結(jié)構(gòu)施工→土方回填→拔樁。4.2土方施工階段由于本工程基礎(chǔ)處理設(shè)計為高強預(yù)應(yīng)力管樁,設(shè)計樁頂標(biāo)高-7.6m,基底標(biāo)高為-7.2m,管樁施打時送樁深度僅為2m,基底還要進(jìn)行抗拔錨桿施工,因此土方施工分三步完成,支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、樁基施工、土方施工需相互穿插進(jìn)行,即先將基坑范圍內(nèi)的土方降至-3.6m,插入支護(hù)結(jié)構(gòu)施工,再將土方開挖至-5.5m,進(jìn)行工程樁施打,樁基施工結(jié)束后再施工第三步土方,到基底標(biāo)高(-7.2m),進(jìn)行錨桿和基礎(chǔ)承臺施工,直至地下室施工結(jié)束。4.3鋼板切割4.3.1鋼板樁的制作(1)采用“屏風(fēng)式打入法”,利用挖掘機改造成專用打樁機,振動施打,將鋼板樁分次分批逐步打設(shè)至設(shè)計標(biāo)高,一次打入深度控制在0.5～3m;(2)鋼板樁一般采用小扣,角部施打困難時也可采用大扣;(3)鋼板樁進(jìn)場后要進(jìn)行外觀檢驗和材質(zhì)檢驗,檢驗的內(nèi)容包括表面缺損、長度、寬度、厚度、斷面形式以及端頭是否平直等,如樁上有影響施打的焊接件應(yīng)割除、打磨平順,有割孔或者斷面缺損應(yīng)進(jìn)行補強處理,若有嚴(yán)重銹蝕應(yīng)量測斷面實際厚度,予以折減或者剔出;(4)當(dāng)鋼板樁施打到8～12m時開始安裝冠梁和上圍檁,并按要求穿好鋼絞線;(5)鋼板樁的施打方向應(yīng)與土方開挖方向一致,便于流水施工;(6)鋼板樁施打到最后封口階段時,要精確量測其長度,以便配齊整塊板樁,如不能配成整快樁,要進(jìn)行重疊施打,搭接長度不小于1m。4.3.2梁、扶手、鋼墻、角柱施工(1)鋼板樁焊接冠梁設(shè)置于鋼板樁頂部,采用H型鋼,與鋼板樁焊接連接,翼板中間靠下由中間開始每隔5m鉆直徑50孔用于穿鋼絞線,兩H型鋼間連接用加強板焊接;如圖3所示。(2)鋼絞線及錨具的張拉鋼板樁外側(cè)的反拉點與支護(hù)鋼板樁同時施工,施工完一側(cè)后開始穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線,安裝好錨具,檢查鋼絞線和錨具是否有破損,在第二步土方開挖前一天進(jìn)行張拉,張拉分三級進(jìn)行,每次加載要緩慢進(jìn)行,按3%超張拉控制張拉力,施工過程中要定期用軸力計檢測其是否有損失并做好記錄。(3)安裝鋼圍方案鋼圍檁共設(shè)二道,采用I45c工字鋼,第一道設(shè)置在距樁頂500mm處,第二道設(shè)置在距樁頂2000mm處,第二步土方施工完后,安裝第一道鋼圍檁,第三步土方施工完后,安裝第二道鋼圍檁,如圖4所示。角撐施工同鋼圍檁相同,每個角部平面布置三排角撐(如圖1所示),由計算可知最長達(dá)23m,為減少自重度和外彎曲,大于15m的角撐設(shè)二道鋼支柱Φ325,深9m,基礎(chǔ)底板施工時將其割除。4.3.3噴錨支護(hù),噴錨網(wǎng)根據(jù)工程樁和支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的要求,土方施工分三步完成,第一步土方施工完成后,場地形成寬7.5m,高差3.0m的一級邊坡,由于其位于回填土層和淤泥土層內(nèi),仍然存在不穩(wěn)定因素,為便于施工,確保安全,征得設(shè)計院同意采用噴錨支護(hù),并在外側(cè)設(shè)排水溝和集水井,以實現(xiàn)場地的有組織排水。具體做法:(1)第一步土方完成后在形成的場地上重新用經(jīng)緯儀定位,定出基坑邊線、坡腳線,由上至下按1∶1.5進(jìn)行刷坡,平整剩余場地。(2)施工摩擦錨(土釘),上中下共三排,間距3Φ16@1500mm×1500mm,梅花形布置,錨釘長1500mm。洛陽鏟成孔,注水泥漿;如圖2所示。(3)綁扎鋼筋網(wǎng),網(wǎng)筋采用Φ6@200雙向布置,與錨筋通過加強筋錨接。(4)用高壓混凝土噴射機噴150mm厚C20細(xì)石混凝土。4.3.4基礎(chǔ)施工注意事項(1)鋼板樁擋墻的平面位置應(yīng)盡量平直整齊,以利于冠梁、圍檁、支撐設(shè)置;(2)鋼板樁的垂直度偏差不得大于1%;(3)鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)采用墻體自防滲體系,防滲等級不少于P6級,其防水采用鎖口式防水構(gòu)造,開挖基坑時如發(fā)現(xiàn)滲漏,應(yīng)在鋼板樁外側(cè)作水泥攪拌樁或用BW膨脹止水條進(jìn)行止水,必要時基底可設(shè)明溝,防排相結(jié)合;(4)鋼板樁打設(shè)過程中出現(xiàn)不易貫入時,不能采用硬打的辦法,否則會造成板樁變形,當(dāng)貫入度少于5～10mm,應(yīng)停打,重新調(diào)整施打方式;(5)基礎(chǔ)施工時,應(yīng)隨時對位移、沉降進(jìn)行觀測,如發(fā)現(xiàn)最大位移超過警戒值30mm,或日發(fā)展值超過5mm等異常情況,應(yīng)采取應(yīng)急措施;(6)基坑開挖應(yīng)自上而下進(jìn)行,冠梁、支撐在土方開挖至其設(shè)計位置0.5m時,進(jìn)行架設(shè),嚴(yán)禁超挖或者大鍋底式開挖;(7)拔樁時應(yīng)注意對周圍地面及鄰近建筑物的影響,可采用跳拔的方法間隔拔樁。5鋼板樁+坑外拉錨支護(hù)方案及啟示廣州大學(xué)二期土建工程中,行政辦公大樓A棟是11棟單體工程中唯一有地下室的工程,而且為了安裝隔震墊專門設(shè)計了兩層地下室,投標(biāo)階段僅為初步設(shè)計圖,基坑土方開挖采用放坡開挖,不考慮支護(hù)。經(jīng)過對施工圖的反復(fù)核對審核,其基坑開挖深度達(dá)到6.6m(到承臺底為7.7m,個別為8.4m),基坑面積9311m2,土方采用放坡開挖已不現(xiàn)實,否則會影響其他工程的施工和周邊道路的正常使用,而工期非常緊張,經(jīng)反復(fù)論證,提出了鋼板樁+坑外拉錨的支護(hù)方案,通過實施得到以下幾條啟示:(1)采用拉森Ⅳ型鋼板樁做支護(hù)施工近1萬m2的深基坑,在國內(nèi)是不多見的;(2)通過采用鋼板樁支護(hù)、預(yù)應(yīng)力、信息化三種技術(shù),有效地解決了軟弱地質(zhì)下深基坑施工的諸多技術(shù)難題,確保了基坑的安全;(3)通過設(shè)置多項監(jiān)測,為優(yōu)化設(shè)計、指導(dǎo)施工提供了數(shù)據(jù)支持。整個工程共設(shè)置各類監(jiān)測點72個,經(jīng)過對數(shù)字進(jìn)行分析,支護(hù)結(jié)構(gòu)的