本工程场地属海相冲积平原,从自然地坪至-18.600m为淤泥及淤泥质粘土,地表5m内含水率为23.6%～62.7%,土壤最大摩擦角为18.5°。主要特点为:土质条件差,含水率高,渗透系数小,内聚力小。
由于场地狭窄,不允许大量开挖。若采用锚杆法,在软土地区可靠性低,施工复杂,工期长。经比较最后选用以地下连续墙作为基坑护壁,以平衡土体保证地下连续墙的稳定,待零层梁板施工完毕后作为水平内支撑的半逆作法施工法,其优点有以下几点:
(1)利用地下连续墙作为工程的主承重结构墙体,可以有效地降低工程造价;
(2)利用地下结构层梁板作围护结构的水平支撑,还可节省坑内水平支撑费用;
(3)采用半逆作法施工,地面上下可以同时施工,可大大缩短施工工期,避免全逆作法施工时出土量大的缺点;
(4)结构变形很小,能确保原有建筑安全及交通、道路、管线不受影响;
(5)因地下连续墙是封闭的,采用大口井降水不会危及周围设施的安全。
本工程半逆作法施工流程如(图1)所示:
开挖土方前,用专用成槽机械在所定导墙位置开挖一条狭窄深槽,用膨润土泥浆护壁。每次开挖一定长度,一个单元槽长3～6m,挖至设计深度并清除沉淀的泥渣后,利用起重机械将钢筋骨架俗称钢筋笼放入充满泥浆的槽内,用导管法浇筑混凝土。混凝土由槽底部开始逐渐向上浇筑,将泥浆置换出来。浇至设计标高后一个单元段就算施工完毕,各单元墙段之间相互连接,形成的地下连续墙既可挡土又可挡水。
基坑利用大口井降水,井深18m,抽水深度16.5m,采用20m扬程的潜水泵抽水,坑内共布置20口井。地下连续墙封闭后要立即抽水,1周后即可开始挖土,随挖土量逐步裁井。视出水量及降水情况,在浇筑底板混凝土前保持少量水井抽水,同时做好底板混凝土施工后的封井处理工作。避免由于坑内降水造成坑外水位下降而损伤周围建筑及管网,在地下连续墙外侧要设置回灌井,并安排专人观测水位的变化情况。如果水位下降过大应及时灌入足够数量的水,以阻止因地下水流失造成地基下沉。
土方的开挖分二步三次进行,即第一步采用机械挖至-3.600m标高;第二步要充分发挥机械化施工的优势,挖至正施部分基底标高。注意挖第二步时,控制标高时视地下连续墙悬臂的最大允许应力值和变形量而定,注意保留平衡土体,并使坡角符合设计要求。挖至第二步后基槽呈盆状时,基坑中心正施部分可挖至-10.800m的设计底标高。为了便于逆施部分结构层支模,采用退踏放坡。第三次采用人工开挖。
地下1层标高-3.500m梁板混凝土浇筑完成后。逆施除外,按正常施工进行零层梁板及以上部分的混凝土施工。待零层板达到100%设计强度标准值后,再同时进行下部施工,即开挖逆作部分的平衡土体,由预留出土孔连续挖土至负1层板标高后再浇筑混凝土。待混凝土强度达到100%设计强度标准值后,可进行负2层逆作施工。
逆作支撑桩在逆作状态下要承受地上、地下楼层结构自重和全部施工荷载,而且该桩也是工程正式结构桩。基桩采用桩径600mm,长28m的钻孔灌注桩,支撑桩采用钢结构柱,嵌入灌注桩内2000mm。对基桩承载力及理论沉降量要做充分的验算,以确保正、逆施工时的变形一致。
为保证地下连续墙体与结构层板连接的整体性,应先将连接面处混凝土表面凿毛,结构楼层水平钢筋与地下连续墙的连接采用钻孔、插筋、CGM灌浆锚固连接技术。CGM灌浆料是一种具有高流动性、早强、高强、微膨胀性能的复合性灌浆材料。对圆钢该材料粘结强度1d可达6.1MPa,螺纹钢可达31MPa,且1d膨胀率可达总膨胀率的82%以上。对于螺纹钢,钻孔长度为15倍钢筋直径,灌浆7d后可确保钢筋拔断而不拔出。施工简便易行,质量可靠。
由于逆作法施工后浇混凝土位于先浇混凝土的下部,故应尽可能减少支撑系统沉降和结构变形,保证上下层混凝土连接紧密,并使混凝土空隙内的气体全部顺利排出。为此,在混凝土入口处模板随混凝土表面上升至顶部,逐步封浆;直墙模板顶部设喇叭口;在混凝土配合比设计时也考虑了微膨胀及预埋DN15钢管、压浆等措施。
由于采用半逆作法施工,±0.000结构梁板已完成,逆施部分土方及施工材料由上下贯通的垂直运输通道进出。本工程利用南侧车库坡道外运土方,并在北侧和东侧预留4m×3m孔洞,利用井架运输。
地下连续墙及底板均采用抗渗混凝土,但槽段接头、地下连续墙与底板连接处、正施底板施工缝处和中间支撑桩穿透底板处都是防水薄弱环节。为此在底板施工缝处加设注入式止水条,地下连续墙和底板内侧做1.6mm厚硅橡胶防水涂料,并在地下连续墙内侧浇筑200mm厚C20、P8钢筋混凝土内衬。
基坑开挖阶段半逆作法施工,仅靠平衡土体保证地下连续墙的稳定,而且平衡土体提供被动土压力时必然需要发生一定的位移,为确保基础施工安全,采用信息化施工。经实测长边中部最大位移值为7cm,短边中部为6.6cm。水位无明显变化,证明连续墙施工无渗漏。地下连续墙水平位移随挖土深度而不断增加,然后逐渐减慢,最后达到稳定;从挖土至基础施工完毕,周围楼房相对沉降仅为7mm。
(1)采用地下连续墙结构自支护的半逆作法施工工艺,可以不受土质条件限制,适用于土层复杂的软土地基。
(2)在地下水位较高地区,可有效地避免由于施工降水而引起的地面沉降及相邻建筑物的沉降,尤其适用于城市建筑物稠密地区施工。
(3)由于采用连续墙作为地下围护及结构外墙,正施过程中以平衡土体来确保地下连续墙的稳定。逆施过程中以结构层作为内支撑,有效地降低了工程造价,比传统的支护方式节约费用7%～12%。
(4)采用连续墙施工,降水不需要完整的降排水系统,综合相比较施工费用比传统施工方法降低5%～9%。
摘要：某大厦占地面积4800m2，总建筑面积40086m2，总高105．9m，地上27层，地下2层，基础底标高为-10．800m。基础为钢筋混凝土箱形基础，下设混凝土灌注桩，基础平面尺寸66．2m×55．8m。本工程北距某干道1．5m，西距8层住宅楼6．8m，南距民房1m，东距某超高层大厦11m．由于紧临城市要道，地下管网复杂，给基础施工方案的选择带来了很大限制。
关键词：半逆作法,施工技术,地下连续墙
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