1· 施工技术概况及难点
(1)本工程开挖面积较大,且为不规则多边形。天然地基浅基础,距离围护结构外边线最近处仅2.6m。同时,某些建筑长边方向平行于基坑,对基坑开挖产生的变形及沉降非常敏感,极易产生裂缝等不利状况。
(2)本工程地下结构施工临近居民区和保护建筑,最近处不到3 m,场地较为狭窄,可利用的空间较为有限。
(3)工期紧,要求4 个月完成±O.00 以下的施工。
(4)清障难度高,有未拆除的老房地基、废弃的人防地下室及其它不明的地下障碍物。
2· 施工围护方案及要求
根据本工程基坑的周边环境特点,经专家论证,采用钻孔灌注桩+ 钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。
(1)挡土体系。基坑围护体系采用φ750@1000mm 钻孔灌注桩+1 道钢管支撑,桩端入土深度为13.O~17.0m;其余地段的围护体系采用φ700@900mm 钻孔灌注桩+1 道钢管支撑,断面为1200mm×700mm,支撑轴线相对标高为-0.650m。同时,外围水泥土搅拌桩止水帷幕,入土深度为10.7m。东侧搅拌桩与灌注桩的布置形式为2 排φ700@1000mm 水泥土搅拌桩内套打φ750@1000mm 钻孔灌注桩,其余部位灌注桩外围采用采用1 排φ700@900mm水泥土搅拌桩作为隔水帷幕,入土深度为10.7m。
(2)内支撑系统。基坑内部分设置1 道内支撑。根据基坑实际形状,支撑采用对撑+ 角撑的形式。
(3)支撑立柱。钢立柱截面尺寸为400mm×400mm,采用4L125mm×10mm 钢格构柱,立柱桩采用φ700mm 灌注桩,桩端入土深度坑底以下16.0m。同时,因本工程采用灌注桩施工,且支撑立柱桩布置刚好与工程重合,故支撑立柱灌注桩可以利用工程桩而不用重新打设。
(4)其它。坑内局部落深处(电梯井和集水井),应根据其落低的深度、范围及位置作加固处理,以搅拌桩加固为主。
3· 钻孔灌注桩施工
根据施工条件及施工经验,本工程的钻孔灌注桩施工采用正循环回转钻进成孔,人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁,正循环二次清孔除渣,导管回顶法灌注水下混凝土成桩的施工工艺。
其具体施工顺序为:测量放线→护筒埋设→钻机安装就位→成孔钻进→一次清孔→钢筋笼的制作与安放→下导管→二次清孔→水下混凝土灌注。
4· 混凝土圈梁施工
4.1 定位放灰线
以轴线坐标为控制点,用经纬仪准确测出圈梁位置并打好白灰线,经验收后,再通知挖土。标高控制应以高程为控制点,用水准仪测出圈梁顶标高,然后向下开挖1000mm,高底差不超过15mm;梁槽挖好后测出模板边线,确保圈梁截面尺寸,模板支好后,再用水准仪测出模板顶标高,高差不应超过5mm。
4.2 挖土施工
因自然地面到圈梁顶高存在一定的高差,所以,基坑外侧以1∶0.8 放坡至圈梁顶标高后,垂直挖土至梁底标高,再用人工按经纬仪测定的圈外梁边线,槽底按水准仪测定的标高修整,以保证底标高一致。留出用以绑钢筋、支模板、材料水平运输和预留钢筋的空间。挖出的土方暂时堆放在场地内,待圈梁施工好后部分用做回填。
4.3 钻孔灌注桩超高部分凿除
对于钻孔灌注桩超出标高的以上部分(为保证钻孔灌注桩混凝土质量,会有超灌部分),需人工对其进行凿除。
4.4 钢筋制作
钢筋加工及堆放应在现场进行。制作配料时,φ16~φ22mm 的水平钢筋采用闪光对焊, 长度不超过20m。φ22mm 以上水平钢筋的连接,按不同部位,分别采用直螺纹、冷压套筒及手工电弧焊连接。小直径钢筋采用搭接。钢筋接头位置、搭接长度、锚固长度等应符合设计要求和施工规范:圈梁主筋、外侧主筋不可在支座处搭接、内侧主筋不可在跨中搭接;其它搭接长度应满足规范要求≥30d,圈梁主筋采用焊接接头,符合规范。
钢筋绑扎要求规格正确,所扎钢筋不应受泥土污染,一旦受污染则要及时清理,支撑梁的钢筋要与立柱连在一起。底钢筋要在垫层上分好尺寸就位,以保证支撑梁位置准确,确保保护层厚度满足设计要求。
4.5 支模板工程
围护钻孔灌注桩桩隙间的地模不再铺设底模板,而应铺垫100mm 厚砂石垫层,并用20mm 1∶3 的水泥砂浆找平,然后刷1 层隔离剂,并铺设1 层油毡作为底模,以保证在下次挖土时顺利脱模。底模施工时应注意其标高控制,使每个支撑杆件中心线保持在同一水平线上。
钢筋笼制作、安放好后,按混凝土圈梁的边线,在两边架设木模板,并用钢管、扣件固定。安装结束后,复核垂直度、中心线、标高及各部位的几何尺寸,保证结构部位的几何尺寸和相临位置的正确。验收合格后,方可进行后续的混凝土浇注作业。支模完成后,应将工作面内的垃圾清理干净。混凝土浇注时,应有专人护模,经常检查模板、支撑等是否有移位、松动和变形等不良现象,一旦出现,须及时修复处理,保证混凝土外形美观。
4.6 混凝土浇注和养护
混凝土浇注前,所有机具设备必须齐全,并已全面维修保养,以确保混凝土浇灌过程中所有机具设备运转正常。合理组织好劳动力,向施工人员做好安全技术、质量、操作规范交底,以确保安全生产、工程质量和各项技术经济指标的全面完成。
混凝土采用商品混凝土,根据每次浇捣部位,制定出浇捣流向及泵车布置位置,采用泵车接软管、硬管布料。浇捣前,必须事先与搅拌站取得联系,要求提供混凝土配合比单及有关水泥等材质证明单后,方可浇筑。
振捣时依次均匀振捣,应做到不漏振、不紧靠模板和钢筋,待混凝土表面无气泡出现即拔出进入下一振点,不能松手使棒头入土。应防止蜂窝麻面、露筋等质量缺陷产生。浇筑过程中,设置专人检测坍落度,发现异常情况,应及时与搅拌站取得联系,采取措施。每隔7d,需制作试块以检测围护体系是否达到80%强度。
4.7 拆模
拆模后应把模板清理干净,刷好油堆放好,并把固定的对拉螺栓拔出以便于下段圈梁周转使用。
4.8 回填土
考虑到其它工序的施工,圈梁板拆除后,除预留钢筋的位置外,其它部位均应回填。填土前,将坑内的积水排除,并将垃圾清理干净。填土必须分层进行,采用蛙夯进行夯实。
5 ·钢支撑施工
支撑结构由φ609mm 钢管支撑、混凝土围檩、型钢立柱等所组成,每道支撑形成一个平面支承系统,以平衡由围檩所传递的水、土侧向压力。本工程的钢支撑体系呈网格状分布,按照“先撑后挖”的原则,先开槽安装好钢支撑后再进行土方开挖。在施工中需特别注意:各个连接件的位置应正确,连接牢固、可靠、稳定。
(1)钢支撑安装技术要求。钢支撑安装时,应确保支撑端头同围檩均匀接触,并设置防止钢支撑端部移动、脱落的构造措施。支撑的安装应符合钢支撑轴线竖向偏差±30mm、支撑轴线水平向偏差±30mm、支撑两端的标高差不大于20mm和支撑长度的1/600、支撑的挠曲度不大于I/1000 的规定。
(2)支撑立柱桩顶部处理。在挖土过程中,同时将钢格构柱内的混凝土由上自下分段凿除,并在钢管连接位置下焊接托架。在型钢立柱上焊牛腿以支承钢管。钢管采用分段人工开槽安装,焊接在支撑格构柱的托架上。在必要时,可在某些相邻支撑立柱桩之间加槽钢剪刀斜撑,以增加整个支撑体系的纵向稳定性。
(3)安装支撑。安装支撑前,先将预埋铁凿出,通过水准仪及控制线测出支撑两端与围檩的接触点,并作好标记,以保证支撑与墙面垂直且位置准确。在围檩预埋件上焊接钢牛腿,钢牛腿面标高为该钢支撑底标高。安装钢管支撑,将其接头处法兰螺丝拧紧。对于斜撑和对撑端头需与预埋铁焊接,焊缝要满焊牢固,焊缝高度≥10mm,并应保证端头板面与支撑垂直。由于构件较长,采用了4 点吊点,根据预先配置连接好的支撑,整根吊装就位。在检查支撑安装符合要求后,采用液压千斤顶进行单端或两端同时施加预应力。在施加预应力时,要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况,所加预应力值应满足设计要求,并及时压紧固定斜口钢锲。
(4)预应力施工及复加施工。用油压千斤顶在钢管支撑的端部施加顶紧力,最好两端同时进行。加轴力前,约束钢管侧向变形,但不影响轴向变形。加好轴力后,在钢管端部焊上八字撑,并将钢管交叉处的上、下抱箍焊死。为方便施工并保持千斤顶顶伸力一致,2 台千斤顶应用专用托架固定成整体,接通油管后,即可开泵施工预应力。预应力施加到设计要求后,在活络头子中用锲型钢板垫块填塞活络头子中间的空隙,应保证紧密接触,防止预应力损失。然后回油松开千斤顶,解开起吊钢丝绳,完成该根支撑安装和预应力施加。
钢支撑应根据挖土进度随挖随撑,挖好一小段土方后,要立即安装好相应位置的钢支撑,并施加预应力。然后加强对支撑预应力的观察,在第一次加预应力后12h 内,观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计值。当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值。当墙体水平位移速率超过警戒值时,可在支撑轴力和挡墙弯矩设计容许范围内,适当增加支撑轴力以控制变形。
6· 降水工程
本工程采用轻型井点,降水深度控制在坑底或局部落深区以下1.0m。应保持在土方开挖后,降低地下水位到基底500mm 以下,以防止地下水扰动地基土体。降水井点相对均匀布置于基坑内,设5 套。除坑内降水措施外,地面及坑内应设排水措施,及时排除雨水及地面流水。在降水期间,应测报抽水量及坑内外水位。
成孔时如遇地下障碍物,可以跳开一井点,钻下一井点。井点管滤水管部分必须埋入含水层内。井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故,因此,一般应设双路供电,或备用1 台发电机。
(1)本工程开挖面积较大,且为不规则多边形。天然地基浅基础,距离围护结构外边线最近处仅2.6m。同时,某些建筑长边方向平行于基坑,对基坑开挖产生的变形及沉降非常敏感,极易产生裂缝等不利状况。
(2)本工程地下结构施工临近居民区和保护建筑,最近处不到3 m,场地较为狭窄,可利用的空间较为有限。
(3)工期紧,要求4 个月完成±O.00 以下的施工。
(4)清障难度高,有未拆除的老房地基、废弃的人防地下室及其它不明的地下障碍物。
2· 施工围护方案及要求
根据本工程基坑的周边环境特点,经专家论证,采用钻孔灌注桩+ 钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。
(1)挡土体系。基坑围护体系采用φ750@1000mm 钻孔灌注桩+1 道钢管支撑,桩端入土深度为13.O~17.0m;其余地段的围护体系采用φ700@900mm 钻孔灌注桩+1 道钢管支撑,断面为1200mm×700mm,支撑轴线相对标高为-0.650m。同时,外围水泥土搅拌桩止水帷幕,入土深度为10.7m。东侧搅拌桩与灌注桩的布置形式为2 排φ700@1000mm 水泥土搅拌桩内套打φ750@1000mm 钻孔灌注桩,其余部位灌注桩外围采用采用1 排φ700@900mm水泥土搅拌桩作为隔水帷幕,入土深度为10.7m。
(2)内支撑系统。基坑内部分设置1 道内支撑。根据基坑实际形状,支撑采用对撑+ 角撑的形式。
(3)支撑立柱。钢立柱截面尺寸为400mm×400mm,采用4L125mm×10mm 钢格构柱,立柱桩采用φ700mm 灌注桩,桩端入土深度坑底以下16.0m。同时,因本工程采用灌注桩施工,且支撑立柱桩布置刚好与工程重合,故支撑立柱灌注桩可以利用工程桩而不用重新打设。
(4)其它。坑内局部落深处(电梯井和集水井),应根据其落低的深度、范围及位置作加固处理,以搅拌桩加固为主。
3· 钻孔灌注桩施工
根据施工条件及施工经验,本工程的钻孔灌注桩施工采用正循环回转钻进成孔,人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁,正循环二次清孔除渣,导管回顶法灌注水下混凝土成桩的施工工艺。
其具体施工顺序为:测量放线→护筒埋设→钻机安装就位→成孔钻进→一次清孔→钢筋笼的制作与安放→下导管→二次清孔→水下混凝土灌注。
4· 混凝土圈梁施工
4.1 定位放灰线
以轴线坐标为控制点,用经纬仪准确测出圈梁位置并打好白灰线,经验收后,再通知挖土。标高控制应以高程为控制点,用水准仪测出圈梁顶标高,然后向下开挖1000mm,高底差不超过15mm;梁槽挖好后测出模板边线,确保圈梁截面尺寸,模板支好后,再用水准仪测出模板顶标高,高差不应超过5mm。
4.2 挖土施工
因自然地面到圈梁顶高存在一定的高差,所以,基坑外侧以1∶0.8 放坡至圈梁顶标高后,垂直挖土至梁底标高,再用人工按经纬仪测定的圈外梁边线,槽底按水准仪测定的标高修整,以保证底标高一致。留出用以绑钢筋、支模板、材料水平运输和预留钢筋的空间。挖出的土方暂时堆放在场地内,待圈梁施工好后部分用做回填。
4.3 钻孔灌注桩超高部分凿除
对于钻孔灌注桩超出标高的以上部分(为保证钻孔灌注桩混凝土质量,会有超灌部分),需人工对其进行凿除。
4.4 钢筋制作
钢筋加工及堆放应在现场进行。制作配料时,φ16~φ22mm 的水平钢筋采用闪光对焊, 长度不超过20m。φ22mm 以上水平钢筋的连接,按不同部位,分别采用直螺纹、冷压套筒及手工电弧焊连接。小直径钢筋采用搭接。钢筋接头位置、搭接长度、锚固长度等应符合设计要求和施工规范:圈梁主筋、外侧主筋不可在支座处搭接、内侧主筋不可在跨中搭接;其它搭接长度应满足规范要求≥30d,圈梁主筋采用焊接接头,符合规范。
钢筋绑扎要求规格正确,所扎钢筋不应受泥土污染,一旦受污染则要及时清理,支撑梁的钢筋要与立柱连在一起。底钢筋要在垫层上分好尺寸就位,以保证支撑梁位置准确,确保保护层厚度满足设计要求。
4.5 支模板工程
围护钻孔灌注桩桩隙间的地模不再铺设底模板,而应铺垫100mm 厚砂石垫层,并用20mm 1∶3 的水泥砂浆找平,然后刷1 层隔离剂,并铺设1 层油毡作为底模,以保证在下次挖土时顺利脱模。底模施工时应注意其标高控制,使每个支撑杆件中心线保持在同一水平线上。
钢筋笼制作、安放好后,按混凝土圈梁的边线,在两边架设木模板,并用钢管、扣件固定。安装结束后,复核垂直度、中心线、标高及各部位的几何尺寸,保证结构部位的几何尺寸和相临位置的正确。验收合格后,方可进行后续的混凝土浇注作业。支模完成后,应将工作面内的垃圾清理干净。混凝土浇注时,应有专人护模,经常检查模板、支撑等是否有移位、松动和变形等不良现象,一旦出现,须及时修复处理,保证混凝土外形美观。
4.6 混凝土浇注和养护
混凝土浇注前,所有机具设备必须齐全,并已全面维修保养,以确保混凝土浇灌过程中所有机具设备运转正常。合理组织好劳动力,向施工人员做好安全技术、质量、操作规范交底,以确保安全生产、工程质量和各项技术经济指标的全面完成。
混凝土采用商品混凝土,根据每次浇捣部位,制定出浇捣流向及泵车布置位置,采用泵车接软管、硬管布料。浇捣前,必须事先与搅拌站取得联系,要求提供混凝土配合比单及有关水泥等材质证明单后,方可浇筑。
振捣时依次均匀振捣,应做到不漏振、不紧靠模板和钢筋,待混凝土表面无气泡出现即拔出进入下一振点,不能松手使棒头入土。应防止蜂窝麻面、露筋等质量缺陷产生。浇筑过程中,设置专人检测坍落度,发现异常情况,应及时与搅拌站取得联系,采取措施。每隔7d,需制作试块以检测围护体系是否达到80%强度。
4.7 拆模
拆模后应把模板清理干净,刷好油堆放好,并把固定的对拉螺栓拔出以便于下段圈梁周转使用。
4.8 回填土
考虑到其它工序的施工,圈梁板拆除后,除预留钢筋的位置外,其它部位均应回填。填土前,将坑内的积水排除,并将垃圾清理干净。填土必须分层进行,采用蛙夯进行夯实。
5 ·钢支撑施工
支撑结构由φ609mm 钢管支撑、混凝土围檩、型钢立柱等所组成,每道支撑形成一个平面支承系统,以平衡由围檩所传递的水、土侧向压力。本工程的钢支撑体系呈网格状分布,按照“先撑后挖”的原则,先开槽安装好钢支撑后再进行土方开挖。在施工中需特别注意:各个连接件的位置应正确,连接牢固、可靠、稳定。
(1)钢支撑安装技术要求。钢支撑安装时,应确保支撑端头同围檩均匀接触,并设置防止钢支撑端部移动、脱落的构造措施。支撑的安装应符合钢支撑轴线竖向偏差±30mm、支撑轴线水平向偏差±30mm、支撑两端的标高差不大于20mm和支撑长度的1/600、支撑的挠曲度不大于I/1000 的规定。
(2)支撑立柱桩顶部处理。在挖土过程中,同时将钢格构柱内的混凝土由上自下分段凿除,并在钢管连接位置下焊接托架。在型钢立柱上焊牛腿以支承钢管。钢管采用分段人工开槽安装,焊接在支撑格构柱的托架上。在必要时,可在某些相邻支撑立柱桩之间加槽钢剪刀斜撑,以增加整个支撑体系的纵向稳定性。
(3)安装支撑。安装支撑前,先将预埋铁凿出,通过水准仪及控制线测出支撑两端与围檩的接触点,并作好标记,以保证支撑与墙面垂直且位置准确。在围檩预埋件上焊接钢牛腿,钢牛腿面标高为该钢支撑底标高。安装钢管支撑,将其接头处法兰螺丝拧紧。对于斜撑和对撑端头需与预埋铁焊接,焊缝要满焊牢固,焊缝高度≥10mm,并应保证端头板面与支撑垂直。由于构件较长,采用了4 点吊点,根据预先配置连接好的支撑,整根吊装就位。在检查支撑安装符合要求后,采用液压千斤顶进行单端或两端同时施加预应力。在施加预应力时,要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况,所加预应力值应满足设计要求,并及时压紧固定斜口钢锲。
(4)预应力施工及复加施工。用油压千斤顶在钢管支撑的端部施加顶紧力,最好两端同时进行。加轴力前,约束钢管侧向变形,但不影响轴向变形。加好轴力后,在钢管端部焊上八字撑,并将钢管交叉处的上、下抱箍焊死。为方便施工并保持千斤顶顶伸力一致,2 台千斤顶应用专用托架固定成整体,接通油管后,即可开泵施工预应力。预应力施加到设计要求后,在活络头子中用锲型钢板垫块填塞活络头子中间的空隙,应保证紧密接触,防止预应力损失。然后回油松开千斤顶,解开起吊钢丝绳,完成该根支撑安装和预应力施加。
钢支撑应根据挖土进度随挖随撑,挖好一小段土方后,要立即安装好相应位置的钢支撑,并施加预应力。然后加强对支撑预应力的观察,在第一次加预应力后12h 内,观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计值。当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值。当墙体水平位移速率超过警戒值时,可在支撑轴力和挡墙弯矩设计容许范围内,适当增加支撑轴力以控制变形。
6· 降水工程
本工程采用轻型井点,降水深度控制在坑底或局部落深区以下1.0m。应保持在土方开挖后,降低地下水位到基底500mm 以下,以防止地下水扰动地基土体。降水井点相对均匀布置于基坑内,设5 套。除坑内降水措施外,地面及坑内应设排水措施,及时排除雨水及地面流水。在降水期间,应测报抽水量及坑内外水位。
成孔时如遇地下障碍物,可以跳开一井点,钻下一井点。井点管滤水管部分必须埋入含水层内。井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故,因此,一般应设双路供电,或备用1 台发电机。