某医院综合楼深基坑开挖与支护技术

卢欣杰 孙际河

河北建设集团有限公司

1 工程概况

本工程为某市甲级医院综合楼工程,位于市中心城区,主要功能为门诊、住院、远程医疗及疗养为一体综合性大楼,总建筑面积68000 m2,其中地下6600 m2,地上61200 m2.按功能区分为主楼A座、配楼B座,地下2层,地上A座24层,总高101.65 m,B座9层,高40.95 m.

该工程结构形式为框架-剪力墙结构,建筑结构安全等级为一级.主楼DX扩孔螺旋钻孔钢筋砼灌注桩地基,桩径Φ 800 mm,配楼CFG桩复合地基;主楼基础:桩承台加中位抗水板,配楼基础:低位梁筏板基础.主楼基槽深9.85 m、配楼10.45 m.

该综合楼的东侧距离市主干道红旗大街15.00 m,上有高压架空线、下有煤气、通讯光缆;B座楼东南侧住宅楼,B座楼西、A座楼南有六层住宅楼,高22.70 m;主楼西侧距离现有十三层病房楼43.00 m;北侧为停车场,距离人民路中心50.00 m;基础施工中,如何保证相邻建筑物的安全,确保基坑的稳定成为了本工程支护的重要课题.

2 场地水文地质情况

本区年最高水位多出现在8～9月份,低水位多出现在4～5月份,年水位变幅1.0～3.0 m.现自上而下的土层分述如下:

①层:粉土.中压缩性,层厚4.00～7.20 m,底板埋深4.00～7.20 m.

②层:粘土.干强度高,可塑,中压缩性.层厚0.30～2.50 m.

③层:粉土.干强度低,密实,湿.中压缩性.层厚0.80～3.00 m.

④层:粉质粘土,可塑,中压缩性.层厚3.50～9.80 m,局部夹粉土层.

⑤层:粉土.干强度低,密实,湿,中压缩性.层厚1.40～8.50 m.

⑥层:粉质粘土.干强度中等,可塑,中压缩性.层厚3.20～7.40 m,局部夹粉土层.

⑦层:粉土.干强度低,密实,湿.中压缩性.层厚4.90～9.40 m,局部夹粉砂层.

3 支护结构设计与方案

本工程采用带一道内支撑梁的钻孔灌注排桩支护结构,灌注桩桩顶位于现地表下2.3 m,相当于建筑标高-2.600,桩顶设置1200 mm×800 mm冠梁,支撑体系作用在桩顶冠梁上.

防水帷幕采用2～3排三轴水泥土搅拌桩,桩顶位于现地表下1.00 m,相当于建筑标高-1.300.搅拌桩有效桩长24.5 m,单径650 mm,组内咬合200 mm,组间咬合650 mm,排间咬合200 mm,水泥采用P32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺入比20%,水灰比1.5.其支护方案见图一:

图1 基坑支护维护平面布置图

基坑采用大口井坑内降水,井径700 mm,井深18.0 m,井数16口.井径700 mm,井深15.0 m.

内支撑梁间隔7000 mm左右设置一根450×450 mm由L160×160×14角钢支撑的钢格构柱支撑.

4 土方开挖施工方案:

4.1 土方开挖施工工艺

(1)综合楼A座设计基底标高-9.85 m,B座设计基底标高-10.45 m,基坑内槽底标高已挖至-2.6 m,故A座基坑需再挖除7.25 m,B座基坑需再挖除7.85 m.

(2)根据基坑支撑设计要求及基坑现场实际情况,本工程分五区二层进行开挖,第一层开挖至基坑内支撑梁下能过自卸汽车为止(-6.5 m～-7.1 m),第二层采用水准仪进行高程监测,主楼挖至中位抗水板基底-9.60 m处,再配以人工挖至桩承台基底;配楼挖至筏板底-10.20 m处进行人工配合,随清底随用挖掘机刨刮.任何机械不得碰撞基坑内支撑.

(3)采用挖掘机对场地进行平整.并填筑运土车辆的道路,道路宽10 m,采用建筑垃圾或碎石进行压实,坡道出口设置在建筑物F～H轴/10轴处,土从南侧大门运出,进口设置在建筑物7～8轴/K轴处,汽车从北大门口进入,坡道坡度5‰.大门出口处设置带焊接钢筋缀条的钢板并C30砼道路硬化,为减少带泥上路,门口1 m处设沉淀冲洗沟.

(4)提前15天进行降水,水位降至坑底标高以下1.0 m进行开挖,在临近保护建筑物部位根据设计工况的要求应先开挖无保护建筑物一侧,再开挖临近建筑物一侧,挖时预留坡道,三台1.2 m3反铲挖掘机在每条道路旁进行开挖,三台0.35 m3小挖掘机进行桩间挖土及倒运土方,具体布置根据实际情况随时调整.

(5)主楼土方开挖:第一步挖深不超过4 m,第二步清除上部桩头后再机械掏挖至基坑设计基底标高,人工配合清理.

(6)附楼CFG桩属于高位桩,第一步采用大挖掘机挖掘深度不能超过5 m,第二步开挖由小挖掘机顺桩行距进行掏挖,掏挖时不得碰撞CFG桩,剩余桩头随时用人工割除后用机械抛出基坑,专业技术人员现场监督、指挥,人工配合清底.

(7)为了防止开挖施工道路两侧滑坡,采取1:1放坡,在开挖过程中,随时观察道路边坡稳定情况,发现异常立即停止施工,采用木桩进行加固处理后方可继续施工.

(8)开挖顺序、临时道路布置及挖土剖面详见下图2、3:

图2 基坑开挖示意图

图3 基坑开挖剖面图

基坑开挖顺序为:Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ,最后挖除坡道部分,详见上面基坑土方开挖示意图.

(9)施工道路穿过内支撑梁时处理措施:因设计要求禁止在内支撑梁上经过各种施工机械,因此需在距离内支撑梁100 mm采用MU10普通粘土砖,M5.0水泥砂浆砌筑490厚支撑墙体,长度同道路宽,然后上铺两块20厚钢板,砖砌墙体砌筑前基底采用打夯机进行夯实,或者用现场的桩头来保护支撑梁,详见下面图四:

图4 施工道路遇支撑梁处理图

(10)土方运输道路经过内支撑梁时上面至少覆盖1 m的土.

4.2 开挖中对支撑构件、工程桩及降水井的保护是本工程的难点:

(1)土方开挖方案在开挖前经该市有关专家进行论证和审批后,进行组织施工.

(2)在开挖前对支撑梁试块进行试验,必须在支撑系统达到100%的设计强度后才能进行开挖.

(3)在开挖初期,挖土机械须在支撑上作业,必须对支撑进行有效保护.

(4)挖土过程中必须有专人指挥,防止任何机械碰撞支撑和工程桩.

(5)CFG桩分两次处理,第一步随土方由挖掘机直接清除,第二步采用人工切割后再行处理.

(6)DX挤扩灌注桩分两次风镐破碎处理.

4.3 基坑开挖期间周边建筑物及支撑体系监测为本工程的重点

4.3.1 桩体水平位移监测

工程进入基坑开挖施工后,坑内土体减少起到荷载缷除的作用,坑内外土压力不平衡,土体主动土压力逐渐增大,产生坑外土体和基坑本身的一定变形,为了掌握变形数据,为基坑的施工提供必要信息,将整个监测过程计划如下:

监测时间从基坑开挖时开始,到地下部分施工至±0.00为止.基坑开挖前的连续2次测量无明显差异读数的平均值作为水平位移的初始值.当挖土接近坑底设计标高或发现某监测值接近报警值时,增加监测次数至每两天一次;当监测值超过警戒值时,增加监测次数至每天一次;挖土完毕后封顶之前,监测两次.如基坑出现异常情况或天气发生异常时,需增加监测频率.当基坑施工至±0.00时,整个基坑监测工程即告结束.

4.3.2 周围建筑物、道路沉降观测

观测频率为每周1次,直至主体竣工,观测频率逐渐减少.遇到较大降雨时以及观测值达到预警值时观测加密.

5 结束语

(1)本工程整个基础施工期间无渗漏水现象,实测位移量满足设计要求,支护效果良好,保证了基坑的正常开挖与周围建筑物的安全.

(2)因地制宜,结合周边环境的特点进行有针对性的基坑支护设计,以达到保证基坑及周围建筑物安全的目的.

(3)根据基坑支护设计的实际情况,选择一个安全、快速的开挖方案,对以后同类型的基坑支护及土方施工有一定的借鉴作用.

[1]中国建筑科学研究院建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)北京:中国建筑工业出版社,1999