深大基坑设计施工关键技术(二)

深大基坑设计施工关键技术(二)

首页休闲益智拆除塔楼更新时间:2024-10-24
2.3 深大基坑开挖方式

2.3.1 分层开挖

是由上而下分层进行土方开挖方式,分层原则是结合土层和支护形式确定。对于有内支撑的基坑,第一层土方的开挖深度一般为地面至第一道支撑底,待第一道支撑施工完成达到设计强度后再开挖下一层土方,中间各层土方开挖深度一般为相邻两道支撑的竖向间距,最后一层土方开挖深度为最下一道支撑底至坑底。

2.3.2 岛式开挖

岛式开挖是以中心为支点,从四周向中心进行土方开挖。适用于支撑形式为角撑、环梁式或边桁架式,中间具有较大空间情况下,利用中间的土墩作为支点搭设栈桥或者设置混凝土支撑栈桥。挖土和运土速度快,但支护结构变形量大,对支护结构受力不利。

2.3.3 盆式开挖

盆式挖土是先开挖基坑中间部分土方,周围四边预留反压土,待中间位置土方开挖完成或垫层、底板施工完成后再行开挖周边土方。盆式开挖能够有效的减少围护墙的变形,但周边土方不能直接外运,需集中提升后装车外运。

深大基坑施工方法

2.4.1 明挖顺作

明挖顺作是指在基坑开挖时,由上向下开挖土方至设计标高后,自基底由下向上进行结构施工,当完成地下主体结构后回填基坑及恢复地面的施工方法,具有施工作业面多、速度快、易保证工程质量、工程造价低等优点。因此,在场地交通和环境条件允许的条件下尽量采用。

2.4.2 盖挖逆作

盖挖逆作是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工的一种方法。用结构梁板代替常规顺作法的临时支撑,以平衡作用在围护墙上的土压力,适用于场地条件紧张,周边环境条件复杂、环境保护要求较高等问题。

2.4.3 顺逆结合

结合了顺作法与逆作法优点,工程中常用的顺逆结合施工方法有:主楼先顺作、裙楼后逆作,裙楼先逆作、主楼后顺作,中心顺作、周边逆作。

2.5 深大基坑工程案例

挑选天津周大福、中信城市广场、天津和黄、平安泰达、国家大型地震设施5种类型的代表性案例进行深大基坑设计与施工关键技术讲述。

3 深大基坑明挖顺作关键技术

【典型案例】天津周大福金融中心

位于天津滨海新区核心区,涵盖甲级办公、精品商业、豪华公寓、超五星级酒店等多种业态,总建筑面积39万㎡。地下4层,裙楼地上5层,塔楼地上100层,建筑高度530m。

3.1 基坑工程概况

基坑长170m,宽185m,总面积2.47万㎡;分为一期塔楼(简称塔楼,B1区)、一期裙楼(简称副楼,B2区)和二期裙楼(简称裙楼,A区)三个施工区域,其中A区1.07万㎡、B1区0.56万㎡、B2区0.84万㎡。裙楼基底标高-23.6m;塔楼基底标高-27.7m,最深基底标高-32.3m。土方开挖总量约55万m³。

3.2 建造难点

难点1 工程地质水文条件差

地处天津滨海淤泥质饱水软土地区,地下含水十分丰富;塔楼基坑最大开挖深度达到32.3m,土方开挖面穿过第一承压水,距第二承压水顶部仅有8.0m,基坑极易发生渗漏和坑底突涌风险。

难点2 基坑施工前期发生严重变形

① 中途被动接手:地连墙由其他单位先期施工完成,土方开挖至第二步。由于基坑地连墙及周边环境变形大,部分已超过预警值,原基坑施工单位被业主终止合同。

难点2 基坑施工前期发生严重变形

② 基坑变形严重:地连墙墙顶水平位移已达25.1mm,周边道路沉降变形已达24.8mm,基坑西侧燃气管线累计沉降量已达24.5mm 。

3.3 基坑支护体系设计

裙楼、副楼基坑采用“地连墙 4道钢筋混凝土内支撑”支护,地连墙厚1.0m、有效深度42.0m;塔楼基坑采用“单排灌注桩 5道钢筋混凝土环形支撑梁”支护,灌注桩Φ1200mm@1400mm。

3.4 深基坑变形综合控制技术

3.4.1 整体支护,分仓实施

裙楼与副楼基坑之间设置800mm厚临时地连墙进行分隔,塔楼与副楼基坑之间由环形支护灌注桩隔开,实现基坑土方分仓开挖。

基坑支护剖面图

裙楼与塔楼区基坑先行施工、同时开挖,副楼区基坑暂缓施工,待裙楼地下结构、塔楼基础底板施工完成后再行施工,有效减少基坑变形。

裙楼、塔楼区均采用明挖顺作,副楼区采用盖挖顺作。

3.4.2 支撑优化,兼做栈桥

副楼区首道支撑全部增做封板(局部增设出土口),整体兼做栈桥,既解决了场内交通和场地问题,保证了塔楼的优先顺利实施,又增加了基坑刚度,控制了基坑变形。

在南侧增设两个小的出土口,实现副楼区基坑土方多点开挖。同时,保证了行车路线、土方堆放、材料加工与堆放等场地。

对封板栈桥的荷载情况进行三维有限元分析,其结构变形、结构受压、立柱压应力均在可控范围内。

3.4.3 抽条开挖,超前对撑

鉴于裙楼基坑西侧道路、管线位移已超过预警值,充分考虑软土基坑时空效应,采用抽条开挖,超前支撑,减少无撑暴露时间,控制变形继续发展。

先抽条开挖对撑中间部位土方,迅速封闭对撑中间部位支撑梁;再开挖对撑两端部位土方,采用微膨快硬混凝土,及时封闭对撑梁。

结合对撑部位调整裙楼基础底板后浇带位置,优先开挖A3、A5区对撑部位土方,迅速封闭对撑部位基础底板。

3.4.4 环形支撑,岛式开挖

3.4.5 对撑盖挖,同步换撑

副楼区土方采用对撑盖挖的方式,坑内水平倒土,栈桥垂直出土。随土方开挖同步拆除塔楼环形竖向支撑支护桩,将地连墙荷载传递至塔楼支撑环梁。

3.4.6 超前转换,整体拆除

原设计方案:两侧结构对撑在临时地连墙上,地下结构施工完毕后,逐层向下拆除临时地连墙并封闭水平结构。

优化方案:在后施工一侧地下水平结构施工时,在临时地连墙上开孔,贯通两侧主梁,做到超前转换,保证基坑内力平衡。

自上而下依次拆除临时地连墙,自下而上依次贯通水平结构,完成受力体系转换。

3.5 深基坑渗漏综合控制技术

基坑渗漏严重:监测潜水水位变化超限。

3.5.1 ECR检测,精准定位

在地连墙的内外侧设置正负极,逐级增加电压,探测渗漏水中微弱离子的运动,对接收信号进行数据图像处理,快速准确地确定地连墙渗漏部位。

经检测与数据分析,判断在检测点位350m范围内有一般渗漏点5个、严重渗漏点4个。

3.5.2 RJP加固,有效封堵

对ECR检测出的地连墙9个渗漏点、15幅地连墙接缝采用RJP进行加固,保证了渗漏部位的封堵效果。

3.5.3 预埋阀管,及时封堵

土方开挖前,在所有地连墙接缝处均预埋一根袖阀管,同地连墙墙深。若开挖过程中地连墙发生变形渗漏,能在渗漏萌芽状态,精准、及时封堵渗漏位置。

3.6 深基坑突涌综合控制技术

塔楼基坑最大开挖深度达到32.3m,土方开挖面穿过第一承压水,距第二承压水顶部仅有8.0m。且水文地质为饱和软粘土,坑底极易发生突涌。

3.6.1 旋喷帷幕,切断联系

开挖深度超过27.5m的深坑周边,采用单排高压旋喷桩作止水帷幕,切断深坑部位与外侧第二承压水的联系。

3.6.2 旋喷封底,控制隆起

坑中坑深度为30.8~32.3m部位,距第二承压含水层顶部只有8m,采用高压旋喷桩进行整体封底加固。

3.6.3 自流减压,控制抽降

在坑内四角及坑中坑部位设置7口减压井,设置自流阀,自流减压,不主动抽降承压水。

减压井按需分批开启,首先开启坑中坑的3口。通过自流阀控制水头高度,通过管道引致水箱,有组织地抽排,减少承压水抽降量。

3.6.4 超前筑底,降低风险

借鉴叠合楼板施工原理,把底板混凝土在竖向上分两次浇筑,缩短坑底突涌高危区域的暴露时间,降低承压水突涌风险。


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