深基坑围护结构的设计与施工

2015-09-18

建筑施工 2015年3期

中建二局第一建筑工程有限公司上海分公司上海 200125

1 工程背景

1.1 工程概况

杭B-02项目工程位于浙江省杭州市拱墅区大关路以北，紫荆路以南。本工程地下车库为框架剪力墙结构；建筑面积为38 692 m2，地上18 层，地下3 层，基坑深度从-15.15 m到-19.25 m不等。本工程±0.00 m相当于绝对高程5.25 m。

1.2 水文地质条件

本场地地勘深度范围内的浅地下水类型主要为第四系孔隙潜水。孔隙潜水主要赋存于浅部粉质黏土和含砂（砾）粉质黏土中，具弱渗透性，其中潜水含水层厚度在5～12 m，故暂不考虑降水，基坑底部设明沟排水。

土层分布为：①杂填土，②黏质粉土，③1淤泥质粉质黏土，③2淤泥质粉质黏土，④粉质黏土，⑤粉质黏土，⑥粉质黏土，⑦粉质黏土，⑧1粉质黏土混粉砂，⑩1强风化钙质砂岩，⑩2中等风化钙质砂岩。

2 主要施工难点

本工程为多层地下室，基坑深、地下水位高，又因前期施工单位施工不完整，导致现场围护支撑体系存在一些问题[1-3]。

3 施工总部署及施工顺序

为施工方便，并减少土体开挖对周边的影响，本工程分3 个区域进行施工，如图1所示。

图1 土方开挖流程

根据施工需要，将第1次土方开挖的区域分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区；挖土顺序为：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ区。需分层开挖，每层开挖深度不超过15 m；Ⅰ区开挖时，应自东往西开挖，对Ⅰ区东南角问题围护桩集中位置，应根据监测情况随时采取砂包反压措施。

4 基坑围护结构

4.1 围护结构设计

基坑西侧和北侧围护桩采用φ1 200 mm的钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩3φ850 mm@600 mm，基坑东侧和北侧采用φ1 200 mm的钻孔灌注桩结合φ700 mm C25素混凝土嵌桩。基坑内采用3 道内支撑。

针对目前现场情况，设计单位制定了一系列详细的加固措施，具体如下：

1）全面彻查主筋未锚入压顶梁的钻孔灌注桩数量，局部加大压顶梁截面，确保压顶梁完全包裹钻孔灌注围护桩，即钻孔灌注围护桩主筋应全部锚入压顶梁内。加固措施为：能满足锚固长度要求的围护桩主筋可直接加以利用；主筋露出长度虽不满足锚固长度，但大于单面焊10d或双面焊5d长度时，须焊接与主筋同直径、同强度钢筋，焊接后的钢筋应满足锚固长度要求，从压顶梁底部割断或主筋露出长度短，不满足前两者要求时，应在钻孔灌注桩顶部植入与主筋同直径、同强度钢筋，植筋强度不得低于同直径钢筋受拉强度要求；原压顶梁在露筋桩一侧尺寸加大，确保露筋锚入在内。

2）第2道支撑南侧和东侧增加厚200 mm钢筋混凝土板带，相邻围护桩偏位大于200 mm时，在凸出的围护桩位置加设支撑小梁。

3）在-12.65 m标高位置加设局部第3道支撑，由于围护桩偏位严重，第3道支撑的围檩制作要求同第2道支撑围檩，确保填实围檩与围护桩之间的空隙。

4）鉴于钻孔灌注围护桩严重偏位，素混凝土嵌桩基本均与钻孔桩呈相切或脱离状态，未达到原围护设计的相割搭接要求，止水帷幕作用大大削弱。围护桩表面应设置φ6.5 mm@200 mm×200 mm钢筋网，并喷射厚90 mm C20混凝土。钢筋网应通过植筋方式和围护桩相连，钢筋网上下两端应锚入压顶梁或围檩中不小于300 mm。已施工完成的压顶梁和围檩位置，应采用植筋方式，确保钢筋网的锚固。局部凹凸特别大的部位，应在相邻围护桩之间设置拉结筋φ25 mm，拉结筋竖向间距200 mm，两端与围护桩钢筋焊接，并支模浇捣填实围护桩之间的空隙[4,5]。

5）基坑南侧和东侧加设钢格构斜向换撑，换撑一端和第2道支撑围檩相连接，一端与底板钢筋混凝土牛腿相连接。

6）在基坑东侧和南侧薄弱部位应增设测斜孔，加强监测。

7）未修补的烂桩，将桩内裹泥清除干净，直至新鲜的混凝土界面，且将界面处凿毛，再重新支模浇筑混凝土。修补烂桩前，根据烂桩部位选择在坑内采取反压措施，确保烂桩修补施工的安全。

8）根据现场实际情况，对围护桩立面表面加固细化如下：围护桩相对偏位300 mm以内，采用喷射混凝土；若相邻围护桩之间孔隙深度超过300 mm，增加φ12 mm@200 mm单层双向植筋；围护桩相对偏位300 mm以上，贴围护桩增设C25混凝土墙结构，配筋改为φ12 mm@200 mm双层双向并锚入压顶梁，拉结筋φ12 mm@400 mm梅花状植筋。

9）抽水至基坑底部后，对后浇带和被动区留土区域之间的土体边坡采用钢板桩加固处理，保证被动区留土的土体稳定性。

4.2 基坑围护施工与措施

1）基坑抽水至第2道支撑底，每天控制抽水深度在500～600 mm之间，确保每天1 次基坑位移监测和基坑外周边地下水位监测。监测控制值为：水平位移1 mm/d，地下水位500 mm/d。遇有围护桩及止水帷幕表面有孔洞、漏水或任何紧急情况，立即按照实际情况采取相应应急措施。

2）抽水到第2道支撑梁底后，以第2道支撑梁为基础，沿基坑南侧和东侧内边搭设双排脚手架（搭设参数：横距0.9 m，纵距1.5 m，步距1.8 m，距离围护桩300 mm，并隔1 跨设置1 道抛撑），作为基坑立面加固施工的操作平台。操作平台搭设的同时，开始流水作业，进行围护桩立面的加固，包括植筋喷射混凝土和植筋浇筑混凝土加固。

3）二次抽水开始后，进行基坑南侧和东侧第2道支撑梁新增板带的施工。针对第2道支撑梁下方土体高度不一且土质较差的情况，应先对淤泥土表面进行相应处理，再搭设钢管支撑架体。

4）第2道支撑梁新增板带施工的同时，对相邻场地的被动区留土土体边打入钢板桩进行边坡处理。

5）抽水完毕后，并待新增第2道支撑混凝土板、压顶梁加固和烂桩修补的混凝土强度等级达到80%后，分区域分层开挖至第3道支撑底标高（-13.45 m），且仅开挖施工基坑西南侧需要增加第3道支撑梁的位置，每层挖土深度不得超过1.5 m，严禁超挖。挖土的同时，开始穿插施工第3道钢筋混凝土支撑梁和其对应的第2道支撑围檩下方的钢牛腿。如图2所示。