信息来源: 中铁建工集团深圳分公司 信息提供日期:2019-10-21 浏览:2706
复杂地质条件下“坑中坑”钢围护施工技术
中铁建工集团深圳分公司王世明
摘要:结合深圳蛇口邮轮中心工程实际,针对复杂地质条件下深大电梯基坑的支护,通过多方案比对分析,确定了钢板桩组合钢围护施工方案,并在工程中得以实施,效果良好,为类似工程提供了借鉴。
关键词:复杂地质水位支护钢板桩钢围护
一、工程概况
深圳蛇口邮轮中心位于深圳市南山区蛇口太子湾片区港湾大道南侧,是一座集办公、港务客运、水陆交通换乘、商务、旅游、休闲观光等功能于一体的大型公共建筑。项目地下2层,地上10层,建筑平面近似三角形,楼层投影面积由上而下逐层递增。基础采用冲孔灌注桩,主体采用框架核心筒结构,结构柱包括钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱两种,屋盖结构采用大跨度钢结构。
项目实景图
工程位于人工填海形成的外伸陆域,紧邻大海,地质条件极为复杂。基坑呈不规则的多边形,近海两侧边长280m左右。基坑支护采用冲孔咬合桩支护方案,基坑面积约3.82万㎡,开挖深度6.49〜6.80m。基于建筑形态,部分电梯井承台临近海水侧基坑支护桩,且体量较大(17.0m×5.8m×4.95m、10.4m×8.1m×4.95m等),该承台基坑(简称“坑中坑”)开挖深度接近5 m。
二、难点分析
1.本场地原为滨海滩涂,后经填海造陆而成,回填料主要为碎石、海沙、杂土,其中块石夹杂较多,局部含石量较高。根据现场基坑开挖情况,流塑性淤泥层分布较广,局部夹杂孤石与含水量丰富的海沙层。
2.经现场开挖,地表以下1m即可见地下水,同时浅部地下水与深圳湾海域海水基本相通,且受潮汐影响大,基坑内水位有一定幅度的变化。
3.本工程在大基坑咬合桩支护工程施工完成后,规划设计进行了调整,地下室由原设计一层变更为两层,基坑深度加大。原基坑支护设计单位核算后,咬合桩支护系统不做调整,大基坑内降水只能降到底板以下0.5m,如下图示意。
4.本项目作为深圳市重大民生工程,各级政府领导关注度高。业主方已与国际邮轮公司签约,工期要求严格,不可调整。
5.“坑中坑”的开挖既要便于后续承台结构的施工,又要兼顾大基坑咬合桩支护体系的安全,施工过程中对周边土体及水位的控制至关重要。
三、方案比选
1. 无底套箱钢围堰方案
开挖“坑中坑”土方时不降水,基坑土方开挖到位后,安装无底套箱钢围堰,再回填围堰周边土方,形成承台基坑。该方案优点是工艺成熟;缺点是工艺复杂,围堰定位、水下作业等费用高。
2. 沉箱围护方案
在大承台对于部位先预制沉箱,土方开挖与沉箱下沉协同推进。该方案优点是工艺简单;缺点是现场土质不均,且存在孤石,潜在风险较大。
3. 咬合桩+内支撑或排桩支护+内支撑
该方案优点是工艺成熟,咬合桩截水效果好;缺点是两种支护方案均施工周期长,费用高,占用场地大。
4. 重力式水泥土挡墙支护
该方案优点是工艺成熟,截水效果较好;缺点是现场地质条件对施工存在影响,施工周期长,费用高,占用场地大
5. 钢板桩组合钢围护
优点是钢板桩工艺成熟,施工速度快;钢围护工厂化加工、现场拼装、吊装便捷,工艺可控性强。缺点是钢板桩截水功能较弱,且存在难以打入的可能。
经综合分析研究,现场钢板桩试打成功后,确定采用钢板桩与钢围护组合转换施工方案。先沿深大承台外围施打钢板桩,然后进行土方开挖、垫层施工,期间将坑内明水排至大基坑内咬合支护桩一侧,钢围护预先制备,现场具备条件后及时安装,然后依次进行封边、土方回填、钢板桩拔除,形成电梯井基坑。
四、施工工艺要点
1.钢围护的设计制作
根据土建结构施工图和现场地质状况,对支护结构进行专项设计,验算钢围护在吊装工况、正常工作工况下的强度、变形及稳定性,根据钢围护的设计信息及运输条件在工厂分段加工。
钢围护效果图
应力计算云图位移计算云图
在施工现场临近道路区域设置300㎡的拼装场地,配置70T履带吊,搭设临时拼装胎架组装钢围护结构,设置型钢斜撑进行临时固定,拼装完毕后进行外观尺寸检查、矫正,做好防碰撞措施。
2. 钢板桩施工
选用拉森式钢板桩,使用前采用2m长标准板进行拉通复查,对变形、弯曲部位进行校正后方可使用。采用振动法依次打入,锁口应连接紧密。钢板桩支护边线为深基础结构边缘外扩1m处,满足钢围护吊装操作空间要求。
钢板桩打入后效果图
3. “坑中坑”土方开挖
采用1台PC120型长臂反铲挖掘机进行土方开挖,一次开挖深度不超过2m,开挖时测量人员实时复核基坑尺寸。开挖至设计底标高后,及时浇筑垫层混凝土。土方开挖过程中,“坑中坑”部位的明水排至靠近咬合支护桩一侧,保证大基坑支护系统周边的水位的稳定,满足大基坑支护安全的要求,同时也为垫层施工及钢围护安装提供作业条件。
土方完成后效果图
4. 钢围护安装
采用履带吊在拼装场地对钢围护进行试吊,现场采用四点起吊,在吊离地面约200㎜高后静止观察15分钟,检查钢围护是否存在明显变形、焊接点开裂、构件水平度等问题,然后运至“坑中坑”附近。
履带吊位于坑边2倍深度范围外,采用人工拉设缆风绳控制钢围护位置,在指挥工引导下缓缓下落,临近基底时人工辅助就位,采用经纬仪、水准仪进行位置复核,调整至满足要求。
钢围护就位后效果图
5. 封堵混凝土
在钢围护外侧与垫层交接处浇筑100mm厚、150mm宽的C30混凝土带,防止地下水进入钢围护内。
6. 土方回填
钢围护外围采用10%水泥石粉进行回填。回填施工必须分层、对称进行,严禁直接倾倒以免造成钢围护移位、变形。
回填后效果图
7. 拔出钢板桩
采用振动锤持续振动钢板桩约1-2分钟,待与周围土松动后将钢板桩逐渐拔出,采用粗砂进行拔出后孔隙的回填。
钢板桩拔除后效果图
8.后续工作
钢板桩拔出后,形成电梯井基坑,组织开展胎膜、防水、混凝土承台底板等后续工程。
五、结语
1. 本方案充分发挥钢板桩支护与适度截水的作用,通过钢围护与钢板桩支护受力转换,顺利形成了深大电梯井承台基坑,成功解决了项目难题。该方案工艺可靠,有效地保证了周边土体的稳固,保证了大基坑内水位的相对稳定,保证了深坑承台施工过程中大基坑支护体系的安全。
2.钢围护预制加工技术的运用,有效缩短了支护工程的工期,为项目按期完成创造了条件。
3.“钢板桩+钢围护”组合施工技术在房建工程应用比较少见,该技术为同类基坑的支护提供了一种新的方式,可供借鉴。