建筑工程中深基坑半逆作法技术

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某大厦占地面积4200m2，总建筑面积40086m2，总高105.9m，地上27层，地下2层，基础底标高为-10.700m。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66.1-55.7m。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限制。一、土质情况本工程场地从自然地坪至-18.600m为淤泥及淤泥质粘土，地表4m内含水率为23.7%～62.6%，土壤最大摩擦角为19.5°。其主要特点为：土质条件差，含水率高，渗透系数小，内聚力小。二、基坑支护结构选择由于场地狭窄，不允许大开挖。若采用锚杆，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基坑护壁，以平衡土体保证地下连续墙稳定，待零层梁板施工完毕作为水平内支撑的半逆作法施工工艺，具有如下优点。（1）利用地下连续墙作工程的承重结构墙体，能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，可节省坑内水平支撑费用。（3）采用半逆作法施工，地面上下同时施工，可缩短施工工期，避免全逆作法施工出土量大的缺点。（4）结构变形小，可确保原有建筑安全及交通、道路、管线不受影响。（5）因地下连续墙封闭，采用大口井降水不影响周围设施。三、半逆作法施工工艺本工程半逆作法施工工艺流程如图1所示。 四、工艺流程及主要施工方法1. 地下连续墙施工方法开挖土方前，用专用成槽机械（GZQ1250双钻成槽钻机）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3m～5m），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即告施工完毕，各单元墙段间相互连接，形成的地下连续墙既可挡土又可挡水。2. 降水方式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。地下连续墙封闭后立即抽水，一周后即可开始挖土，随挖土逐步裁井。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，并做好底板混凝土施工后的封井处理。为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，在地下连续墙外侧设置回灌井，并安排专人观测水位变化情况。若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。3. 土方开挖土方开挖分二步三次进行，即第一步采用机械挖至-3.500m标高。第二步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（图2）。挖至第二步后基槽呈盆状，基坑中心（正施部分）可挖至-10.700m的设计底标高。为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。4. 施工程序地下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，即开挖逆作部分平衡土体，由预留出土孔连续挖土至负1层板标高后浇筑混凝土。待混凝土强度达到100%设计强度标准值后，进行负2层逆作施工（图2）。 五、逆作支撑桩、柱施工逆作支撑桩不仅在逆作状态下承受地上、地下楼层结构自重和全部施工荷载，而且该桩连柱也是工程正式结构桩。基桩采用桩径600mm、长28m的钻孔灌注桩，支撑桩采用钢格构柱，嵌入灌注桩内2000mm。应对基桩承载力及理论沉降做充分验算，以确保正、逆施工时变形一致。六、地下连续墙与内部结构钢筋连接为保证地下连续墙体与结构层板连接的整体性，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80%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。七、逆作法施工区混凝土浇筑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。八、垂直运输预留孔洞设置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。九、防水作法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德国罗美克斯注入式止水条，地下连续墙和底板内侧做1.5mm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。十、技术经济效益1.采用地下连续墙结构自支护的半逆作法施工工艺，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，能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，有效降低了工程造价，比传统的支护方式节约费用7%～11%。4.采用连续墙施工，降水不需完整的降排水系统，综合比较施工费用比传统作法降低5%～8%。