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有关复合土钉墙在建筑群集区域的地下车库基坑施工

来源:未知
 

  工程概况天山怡景苑工程位于上海市长宁区长宁路、双流路、威宁路之间,包括17幢小高层住宅楼、2幢商铺、一座幼儿园及一个地下一层车库。地下车库布置在建筑群之间,东西向长,南北向宽150 m,开挖面积约为23 000 m ,从自然地面起算,住宅楼开挖深度2.O5 m,地下车库基坑实际开挖深度5.4 m。
  地下车库四周紧邻住宅楼、商铺和幼儿园,更有6幢住宅楼处于地下车库包围之中,与地下车库的最近距离仅为。
  工程特点与难度本工程基坑面积大,呈东西向不规则田字形,大致尺寸为370 m×150 m x 5.4 m,土方量约为12.8万m。,基坑周边长度大,工程量很大。
  北侧长宁路和东侧威宁路均有20 m宽的绿化带,基坑距离市政道路较远:南侧的居民住宅小区距离也较远,基本上可以不考虑对周边环境的影响。
  根据工程进度计划按排,地下车库在住宅楼结构基本完成后再开始施工,与住宅楼基础之间存在3.35 m落差,两者距离从O.3 m到8.8 m不等,故保护本小区内建筑物下地基土不流失的难度大。
  有6幢住宅楼处于地下车库中间,待地下车库基坑开挖时,住宅楼将成”孤岛”,控制变形难度大。
  围护设计方案选型围护结构设计本着安全、合理、可行、经济的原则,并结合场地环境条件,因地置宜地采取不同方法。
  地下车库基坑边长较长,累计将近2 km,挖深5.4 m, 常规的围护方法是采用重力式搅拌桩坝体,坝体宽度需要达到4.2 m以上,故搅拌桩工作量非常大。位于地下车库中部的6幢住宅楼,由于受到距离限制,围护桩必须进入住宅楼底板结构下方,因与工程桩发生 中突,最初方案围护桩采用.7 m宽高压旋喷桩坝体,不但使施工工艺复杂化、工期长,而且造价极高。
  本工程住宅楼基坑开挖仅2.1 m,可以采用放坡方式开挖,不需要围护。但住宅楼与地下车库基坑高差3.35 m,住宅楼内有电梯井、集水井,并有地下通道与地下车库连通,地下通道的开挖深度同地下车库,深于住宅楼,土层为淤泥质土,基坑内的土体稳定是必须考虑的。
  经综合分析比较,考虑到地下车库基坑外围有足够的场地,邻近的住宅楼基坑己挖深2.O5 m,故可以统一把周边土层卸土到住宅楼基底标高,于是基坑的计算开挖深度由.4 m降为3.35 m,完全有可能采用双排搅拌桩加土钉的复合土钉墙支护,搅拌桩既为隔水帷幕又起到临时挡土作用。
  与住宅楼相邻部位,土钉需要打设到住宅楼基础以下。对于位于地下车库内部的住宅楼,搅拌桩围绕住宅楼布置,土钉全部打入住宅楼下。经这一优化,围护结构的造价比纯重力坝方案减少几近一半。
  由于周边需要卸土,相邻的建筑物在施工阶段需采用悬挑脚手架。
  围护设计概述基坑支护剖面图如图2所示,双排水泥搅拌桩宽度1.2 m,沿地下车库外周布置,有效桩长9 m,插入深度.65 m,经卸土后,挡土高度3.35 m,竖向仅布置二道土钉。
  在基坑的阳角处以及局部落深处需要设置暗墩加固,剖面如图3所示:局部区域住宅楼地下室底板距离基坑距离较近,水泥搅拌桩改为1排宽度O.7 m;另有个别区域住宅楼地下室底板紧贴基坑,无法布置水泥搅拌桩,采用在住宅楼地下室底板下预先插入2O 槽钢长6 mill的办法处理,平面图及剖面图详见图4、5、6。经验算,上述方案的各项计算指标均能满足上海市基坑工程设计规程的要求。
  位于住宅楼内的电梯井、集水井等深坑及连通口等超深部位,采用重力式搅拌桩支护,并与地下车库围护桩相连接,形成封闭的一体,如图7所示。
  为保证地下车库施工阶段各住宅楼垂直运输的正常进行,与地下车库相邻处住宅楼的施工用人货电梯基础均落深到卸土平台标高,周边用搅拌桩围起后打设土钉加固,做法同地下车库围护。
  基坑围护及土方开挖施工要点.施工顺序由于地下车库基坑比住宅楼深3.35 m,从保护桩基础考虑,首先应开挖住宅楼基坑,至少完成基础工程之后再能开挖地下车库。因住宅楼桩基与基础连成一体后,其抵抗水平位移的刚度大大提高,否则单桩很容易随土体一起位移。
  根据销售需要,本工程在所有住宅楼结构封顶后再进行地下车库的开挖,这与围护结构的设计设想也是一致的,同样也满足施工可行性的要求。
  水泥搅拌桩施工 水泥搅拌桩必须在住宅楼开挖前一次完成,故采用双头搅拌机二喷三搅法施I, 700 mm,水泥掺量13%,钻头平均提升速度小于0.7 mlmin,水泥浆水灰bLiJ\于O.55,施工过程中必须做到严格控制输浆量、输浆速度和搅拌提升速度,使搅拌提升与输浆同步,喷浆和搅拌提升速度的误差不得大于±0.1 m/m1n,这样才能保证成桩质量。桩与桩之间施工间隔超过48 h,须在桩后增加一组桩,以防渗漏。
  井点降水根据基坑面积及平面形状,共布置了69套轻型井点降水设备,在基坑开挖前打设,预降水至少7 d,开挖期间拔除,保留基坑周边的井点直至底板完成。在实际施工中我们发现,在基坑开挖前预打的轻型井点,在开挖后由于基坑深度较深,井点管处于悬空状态容易倒塌,因此在打设基坑周边的轻型井点时,先将士体开挖至卸土平台深度,井点处形成一条深沟。当预降水结束,边挖土边拔除基坑中部井点,周边的井点管能得以较好的保留。
  土钉施工土钉施工时应分层挖土,逐层打设土钉,这就要求土方开挖与土钉打设同步协调,严禁出现不打设土钉直接开挖到坑底的现象。每层土钉注浆后至少等待36 h以上才能进行下~步开挖。
  土钉打入建筑物以下时,必须避开工程桩,防止损坏桩基础。为止,施工前在建筑物基础上标出桩位,压入时碰到桩时,应切断土钉,就近补打一根土钉。
  土方开挖土方开挖按照施工区域分层分段开挖,并与土钉施工密切配合,严禁超挖。开挖时必须先卸去坑边土体到建筑物基底标高,邻建筑物处,卸土到建筑物前,无建筑物处,按设计要求的宽度卸土,确保卸土到位,使其发挥卸载的作用,然后再向下分层开挖基坑,严禁不卸土直接开挖基坑。
  由于本工程基坑面积大,一共划分了8个施工区域按顺序施工,划分详见图9。
  基坑监测为确保工程安全,及时掌握施工过程中围护结构的变形情况,在施工中对围护结构进行监测,主要项目为围护结构的水平位移和沉降(或隆起)量及地下水位。
  在基坑开挖以及地下车库结构的施工过程中,搅拌桩顶的水平位移量大部分在1 cmN3 cm之间,水平位移超过的点共计3个,位移量分别为5.2 cm、6.1 cm、8.3 cm,分别位于第3施工区西侧端部中点、第2施工区西侧端部中点、第6施工区东侧端部中点。位于地下车库中间的4幢住宅楼四周搅拌桩水平位移均在2 cm左右,最大位移为.4 cm,最小位移0.4 cm。根据监测结果,基坑围护桩基本处于稳定状态。
  施工应急处理开挖初期由于土钉施工速度跟不上土方开挖的速度,曾发生挖到坑底而土钉尚末打入的情况,搅拌桩产生多的位移,并有局部开裂。发现险情后,立即抽调人力,回填部分土体,补打土钉,险情得以控制。在以后的各期开挖过程中,严格按规定的顺序操作,上述情况不再发生。
  第2施工区西北角靠近11 住宅楼处,由于局部放坡过陡、加上搅拌桩局部质量问题和连续几天下雨的因素,住宅楼底板西北角边的搅拌桩断裂,底板下一小部分土体滑坡,现场项目部立即会同有关各方制订抢险加固措施,用编制袋装满泥土沿滑坡面填满底板下的空隙,并将士钉锚杆打入加固土体内进行注浆,外挂钢筋网片并喷射混凝土,有效控制了险情。
  结语经过多年的实践经验证明,在软土地基,复合土钉墙是一有效而经济的支护方法。执照上海市有关规定,复合土钉墙支护高度的上限是5 m,本工程开挖深度虽已超出,但经卸土后,实际的开挖深度为3.35 m,符合上述规定。实施的前提是卸土宽度必须足够,达到卸土即卸载的效果,同时,基坑整体稳定性必须保证。
  按上海市有关规定,土钉不得打入建筑物之下。笔者认为土钉不得打入天然地库建筑物之下,但对于有桩基承重的建筑物,则不在此例,其前提是建筑物至少己施工到基础以上,桩基与基础(或建筑结构)形成整体,才能防止工程桩侧移(上海市有过失败经验)。
  当建筑物埋深与邻近基坑存在高差时,必须采取措施防止建筑地基土体流失,钢板桩(必须预先打设)、水泥土搅拌桩、复合土钉墙也是一种有效的支挡方法。 

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