杭州顺丰创新中心深基坑施工技术研究论文_汤敏,王鹏,孙晓阳

中国建筑第八工程局有限公司 浙江省杭州市 310011

摘要:顺丰创新中心项目基坑面积广,开挖土方量大,施工难度较大。施工中根据基坑及周围环境特点,合理安排施工工序,保证了工程顺利开展。

关键词:深基坑、土方开挖、内支撑

引言:随着我国城市化建设进程速度的不断加快,城市人口也得到了迅速的增加,高层建筑工程项目的数量也急速提高。深基坑施工技术得到了广泛的应用。深基坑的施工技术对工程性能和质量均有较大影响,在高层建筑施工中有着关键的作用。因此,深基坑施工技术需要我们进行深入的研究。

1工程概况

顺丰创新中心位于杭政工出【2015】3、4号地块,处于规划智慧网谷的核心区域,杭州市拱墅区谢村路与拱康路、俞家桥路交汇处。一期用地面积53601.8㎡,工程总建筑面积276683㎡(地下89099㎡),地上14~17层,地下2层,建筑高度90m。其中,地下1~2层主要为车库、餐厅、设备房及人防工程;地上裙房为商业,塔楼为办公楼。结构±0.000m相当于黄海高程5.450m,自然地坪标高为黄海高程约4.5~4.8m。本基坑普遍开挖深度为10.4m,相对标高-11.350m,最深处14.9m,属深基坑,基坑安全等级一级。

1.1 周边环境

施工场地位于杭州市拱墅区康桥镇,西侧为拱康路,来往车辆频繁。场地地形较平坦,地面标高一般为4.50~4.80m,局部拆迁堆积场地标高大于5.0m。场地表面基本为建筑垃圾填土,场地地貌为杭嘉湖冲海积平原。场地北侧为一在运营酒店,距离基坑围护桩中心线33.50m。

工程地质水文情况

根据相关资料,自然地面至开挖深度范围内土层主要以粉质黏土为主,土性总体较好。地下水位主要赋存于下部7-2粉砂混粉质粘土、8圆砾夹砂内,上覆2~7层粘性土,是相对隔水层,含水层顶板埋深不等,厚度不均,透水性良好。本工程基坑开挖至4-2粉质黏土夹粉土层,与地下水之间尚有4层粉质黏土进行分隔,基坑开挖受地下水影响较小,但开挖过程中仍采取有效降排水措施处理地表孔隙水,局部开挖4-2层粉质黏土夹粉土地段应注意流沙和扰动液化问题并及时处理。

2 深基坑围护设计与施工

根据本基坑的开挖深度、土质条件、周边环境情况,本基坑围护采用排桩围护形式。基坑外围采用排桩,基坑内设置内支撑梁支护体系。排桩采用A800、A900及A1000钻孔灌注桩,止水桩采用三轴水泥搅拌桩,内支撑采用两道钢筋混凝土支撑。围护结构平面图见图1。

图1 围护结构平面布置图

2.1 总体部署

本工程采用的止水帷幕形式为三轴水泥搅拌桩止水,直径为A850。围护结构为钻孔灌注桩结合两道内支撑。根据不同区域的建筑功能、挖深及环境要求,灌注桩采用A800、A900、A1000三种直径。自行车坡道、汽车坡道、连通口处围护桩采用A900@1200,3#地块与4#地块之间正负零以上无结构区域围护桩采用A1000@1300,其余区域围护桩采用A800@1100。围护桩桩顶标高为-2.85m,图2为围护结构剖面图。内支撑系统由围檩和支撑杆件组成,支撑梁规格为800mm×700mm、80mm0×800mm、800mm×600mm、900mm×1000mm、900mm×900mm、900mm×700mm。两道支撑标高分别为-2.15m和-7.10m,坑内支撑节点下设立柱桩,选用格构式截面。立柱桩部分利用已有工程桩,坑底以下部分为A700钻孔灌注桩,基坑地面以上为型钢格构柱。施工时先施工止水桩、后施工钻孔灌注桩、立柱桩及坑内加固,最后按工况顺序挖土、施工支撑及地下室等。

图2 围护结构剖面图

2.2 施工方法

2.2.1 三轴搅拌桩施工 三轴搅拌桩按套接一孔法施工,严格控制下沉和上升的速度。钻机在钻孔和提升时采用两种不同的速度,下沉速度一般不大于1.0 m/min,提升速度一般为 1.0~1.5m/min,在桩底部分适当持续搅拌注浆,以保证整桩搅拌充分均匀。

2.2.2 钻孔灌注桩 钻孔桩采用跳打法施工。杂填土采用人工挖孔,埋设护筒隔离,选用大于桩径10 cm的钢制护筒,埋入深度以满足隔离杂填土并防止孔口塌陷为准;钻孔开始时要减压慢速钻进,在护筒刃脚处应低速慢档钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁,待钻头和导向部位全部进入地层后方可按土质正常钻进。施工采用泥浆护壁,正循环钻进成孔,分别进行两次清孔。泥浆使用分两个阶段,第一阶段为钻孔过程,泥浆比重一般控制在1.2~1.3之间;第二阶段为第二次清孔至浇灌混凝土前将泥浆比重调配至1.15~1.2之间。钻孔桩位水平偏差不得大于50mm,竖向偏差不得大于0.5%,充盈系数大于1.1,沉渣厚度不大于50mm。

2.2.3 土方开挖考虑基坑开挖的时空效应,开挖流程要遵照“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则。本工程基坑长390米,宽度108米~146米不等,面积约49800㎡,挖土总方量约60万m3,基坑面积广、跨度长、挖土工程量大。根据施工图纸和现场实际情况,综合考虑各方因素,基坑土方开挖分三层,采用机械挖土为主,配合人工挖土,构件、坑底300mm,桩周边500mm,塔吊基础周边1500mm范围的土采用人工开挖,土方开挖分区图见图3。

图3 土方开挖分区图

(1)第一阶段:土方开挖至第一道支撑梁垫层底(-3.05m),该阶段土方开挖厚度约2.4m,挖土方量约为14.5万m3,分两层进行开挖,每层土方厚度分别为1.4m、1m(对应标高为-2.05m,-3.05m),在基坑内设置8个下坑道路,北侧设置4条,南侧设置4条;南侧4条下坑道路设置在原设计出土口旁边一侧,下坑道路 按照1:10放坡,道路采用建筑垃圾回填压实,面层铺设道路钢板,土方开挖时分层开挖,由中间向两侧推进;为最大限度保证施工进度,优先将支撑梁位置处的土方开挖至-3.050m,最后将中心区域的土方开挖至-3.050m。

图4 土方开挖第一阶段

(2)第二阶段:出土口道路重新布设;土方开挖至第一道支撑底,优先将原设计出土口的冠梁及支撑施工完成,待强度达到80%后,将其回填,重新在原设计出土口处铺设下坑道路(建筑垃圾回填压实,1:10放坡,面铺钢板),道路铺设完成后将原有下坑道路挖除。

图5 出土口道路重新布设

(3)第三阶段:土方开挖1区、4区土方标高自第一道支撑垫层底(-3.050m)到第二道支撑垫层底(-8.100m)。待第一道支撑强度达到80%后,开始开挖1区、4区土方标高自第一道支撑底(-3.050m)到第二道支撑垫层底(-8.100m)。该阶段在基坑设置3个出土口,北侧出土口位于27轴与28轴之间,南侧2个出土口位于设计出土口处,下坑坡道宽10m,按照1:10放坡,用道渣铺设,路面铺设道路钢板。

该阶段土方开挖深度为5.05m,分四层进行开挖,每层土方厚度自上而下分别为1.05m、1m、1m、1m、1m(对应标高为-4.100m、-5.100m、-6.100m、-7.100m、-8.100m),该阶段土方开挖方量约为20万m3。

图9 下坑道路重新布设

(7)第七阶段:1区、2区开挖顺序为自西向东,优先开挖下坑坡道处土方,将下坑坡道处土方标高降至-8.100m,施工1区剩余第二道支撑及围檩;同时待1区已完成施工的第二道支撑养护强度达到设计强度的80%时,分层开挖,每层开挖厚度不超过1.5m,遇淤泥质土每层开挖深度不超过1m;开挖土方至标高-11.050m,剩余300mm土方采用人工修土。4区开挖顺序为自东向西,待4区已完成施工的第二道支撑养护强度达到设计强度的80%时,开挖土方至标高-11.050m,剩余300mm土方采用人工修土;4区与1区、2区同时施工;

 

图11 1-1剖面处土方开挖流程示意

待3区北侧第二道支撑梁及围檩强度达到设计强度的80%时,开挖该处土方,土方自北向南进行运输,从3区南侧出土口出土。

最后开挖3区南侧出土口处土方,用1台长臂挖机停在3区原设计出土口位置,将剩余的承台地梁土方翻运至长臂挖机工作范围内,再由长臂挖机装运至运输车,由于本该处7台塔吊基本覆盖整个基坑范围,不在长臂范围内的土方利用塔吊直接吊运出基坑,最后将小挖机用吊车吊出基坑。

3 监测

基坑围护体系随着时间的推移及开挖深度的增加,深层土体及顶部侧向位移的产生是必然的。关键是及时跟踪变形数据,相应基坑变形情况。

3.1 监测内容

(1)深层土体水平位移,即测斜:沿基坑一周在靠近围护结构的位置共设置25个土体深层水平位移监测孔,测斜孔深度28m;

(2)支撑轴力监测:在基坑支撑体系的主撑布设26组轴力监测点;

(3)水位监测:共布设23只孔,孔深14m;

(4)沉降和位移监测:在基坑四周临时道路旁及围护结构顶设置25个观测点,监测其随基坑开挖的变化情况;

3.2 监测工期、频率及警戒值

(1)监测工期:自开挖前一周至地下室回填完成。

(2)监测频率:

各道支撑开始拆除至拆除完成后3d内监测频率应为1次/1天;当出现监测数据变化异常应提高监测频率。

(9)监测警戒值:深层土体水平位移警戒值为水平位移累计值70mm,单日位移超过5mm或日位移连续三天超过3mm;地下水位警戒值为日变化量超过80cm;沉降及位移监测警戒值为累计超过30mm,单日位移超过5mm或连续三天超过3mm。通过监测发现,深层土体水平位移随着挖土深度而增加,最大达到75.98mm,超过设计警戒值,但变化速率都在±1mm/d以下,未超过警戒值。分析其原因为基坑长度较大(390米长),超标点位位于基坑中间位置,所受侧压力较大,施工期间重车行走较多,增加了总的水平位移量。支撑轴力、沉降量和水位变化量在基坑开挖过程中监测一致相对稳定,未超过设计警戒值。

4 结语

经上述周密部署,本工程较好地满足了设计和使用要求,目前已顺利完成土方开挖、结构施工及土方回填,周围环境、建筑物及管线得到了很好的保护,深基坑施工技术得到了很好的应用。

论文作者:汤敏,王鹏,孙晓阳

论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期

论文发表时间:2019/2/27

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