中顺边逆深基坑施工工法

中顺边逆深基坑施工工法 1 前言 在市中心区域的商业项目 一般都会因寸土寸金而最大限度地利用地下空 间 超深 超大 超难的深基坑项目大量涌现 而深基坑的支护 止水 降水 土方 地下室结构构成一个需通盘考虑的设计与施工体系 同时对成本 进度 安全性等各方面进行比对 最终选择最合理的方案 深基坑有顺作法施工和逆作法施工两种 对开挖深度在 14 米以内的基坑 可采用多道支撑的顺作法施工 对超深 基坑不是很大且形状规则的一般采用 全逆作法 逆作法施工技术 是以正式工程结构作为支护载体 一般基坑面积 在 5000M2 以内的 由于土方工程量不是太大 都可考虑采用全逆作施工 对 超大 超深且形状不规则的基坑一般采用半逆作法施工 半逆作法施工根据工 程特点又分为先顺作施工中央核芯区域 后逆作施工周边钢筋混凝土梁板体系 的 中顺边逆 半逆作法施工法和先逆作法施工周边钢筋混凝土梁板体系 后顺 作施工中央核心部分的钢筋混凝土结构的 边逆中顺 半逆作施工法 这里我们重点讲述深基坑中顺边逆施工工法 其中以整个基坑的土方开挖 为主线 对支护 帷幕 降水 支撑施工及设计方案不作详细分析 工法特点 中顺边逆 半逆作施工工法 深基坑采用地下连续墙 钻孔 挖孔 灌注桩支护 采用 中心岛挖土法 即 先开挖中央部分 一般是中央高层建筑地下部分的土方 在基坑周边留置部分 土方以平衡土体侧压力 待中央部分地下室主体结构自下而上顺作施工至地下 一层或 0 00 层地面时 再以周边楼面结构从上至下逆作施工与中央主体结构相 接 中顺边逆工法是中心岛工法与逆作法相结合的一种施工方法 采用本工法 可最大限度地采用顺作法放坡开挖 使大量的土方工程在很短的时间内完成 同时顺作部分主体结构因无支撑结构影响而能快速施工 在顺作部分施工至逆 作部分顶面标高时 再采用常用的逆作工序 做完作为支撑体系的顶层边跨梁 板 再进行下部的土方暗挖 2 适用范围 适用于施工场地狭窄 地下室占地面积大 埋深深 基坑形状不规则的高层建 筑地下室施工 3 工艺原理 中顺边逆深基坑施工 是综合考虑其地理位置 基坑深度 大小 形状等特性 而采用的种支护形式及施工方法 其安全稳定性除了设计安全系数的保证外 必须严格对各工况进行严格控制 充分利用时空效应 进行信息化施工 确保 整个基坑及地下结构施工的安全 稳定 中顺边逆基坑支护结构一般采用地下连续墙或钻孔灌注桩 其中地下连续墙可 作为地下室外墙 中顺边逆基坑钻孔灌注桩支护的止水帷幕一般采用三轴搅拌桩或高压旋喷桩 地连墙本身有止水作用 只在接头位置采用高压旋喷桩进行补强 逆作部分应设置足够承载支撑梁板的重量的立柱桩 可利用工程桩或另行设置 立柱桩 一般采用一桩一柱或一桩多柱 基坑四周留足够的土体用于支挡支护结构 基坑中心采用盆式开挖 根据基坑 深度 多级放坡 一直挖至坑底 然后施工地下结构 一直至支撑标高 逆作部分超挖至支撑面标高 1 5M 处 支设模板 或挖至支撑底标高 浇筑混凝土 台模 进行支撑梁板施工 然后依次暗挖至基坑底 依次施工各层支撑梁板 最后依次从下向上施工墙柱 破除不需要的格构柱和临时支撑 4 应用实例 仁恒海河广场一期公建位于天津市东马路以东 通南路以北 张自忠路以 西 基坑其周长在 800M 以上 基坑坑底变化大 挖深在 7 0 17 4m 基坑支 护采用钻孔灌注桩 外围采用三轴水泥搅拌桩为止水帷幕 根据天大围护设计 先顺后逆方案 中部采用大开挖 在东马路 通南路和张自忠路预留反压土 待中部顺做结构施工至相应位置 并满足建筑设计要求和支护设计要求时 再 进行东马路 通南路和张自忠路三边逆作区域的施工 逆作区域待基础梁板结 构施工结束后 再顺做逆作区域的地下结构外墙和结构柱 然后再做地下一层 结构 本工程 0 000 为大沽标高 6 16 基坑支护设计自然地面为大沽标高 4 36m 相当于相对标高 1 80m 各区域基坑挖深深度表 区域地下室底板底标高基坑开挖深度 m 商场三 19 2017 40 美食广场二 14 6012 80 设备用房三 16 2014 40 非机动车库一 8 807 00 与在建工程相互关系与在建工程相互关系 本工程与一期住宅 A B C D 相邻 美食广场南侧与 D 型房相邻 D 型房 基坑底标高为 8 690 相对标高 美食广场基坑底标高为 14 60 D 型房地 下结构已经完成 美食广场北侧与住宅 C 型房紧邻 C 型房基坑底标高为 11 190 公建羽毛球馆北侧与住宅 B 型房紧邻 B 型房基坑底标高为 11 490 设备用房也紧邻一期住宅 A 型房 A 型房基坑底标高为 15 690 设备用房基坑 底标高为 16 20 为典型的先施工浅基础 后施工深基坑 存在一定的风险性 另一期住宅 A 型房 B 型房塔吊均设置公建设备用房和羽毛球室的位置 基 座下设置四根 1000 的钻孔灌注桩 塔吊承台底至坑底分别为 9 7m 和 8 1m 为 典型的坑中塔吊基础 5 施工工艺流程及操作要点 中顺部分土方开挖 边逆部分土方暗挖 分层 层 边逆部分底板施工 边逆部分墙柱施工 边逆部分支撑梁板施工 分层 临时支撑拆除 节点处理 设计概况设计概况 降水井布置降水井布置 根据支护设计要求 已经完成降水井 128 口 观察井 9 口 承压降水井 14 口 回灌井 5 口 当降水达到开挖深度下 0 5m 后方可进行土方开挖 降水单位 中顺部分结构施工 根据降水情况做好降水记录和绘制降水曲线图 以便现场根据降水情况控制挖 土的进程 在深坑土方作业时 降水单位应根据支护设计要求提前启动承压井 水位控制应满足支护设计要求 4 2 先顺后逆图析 先顺后逆图析 依照支护设计划分的区域 初步分析中顺边逆区域面积分别为 顺做面积 12757m2 逆做面积 12935 m2 同时对明挖土方量和反压土方量进行估算 大 开挖土方量为 m3 反压土方量为 m3 具体详见预留反压土与顺做部分地 下结构平面和中顺边逆分区示意图 4 3 先顺后逆工况分析 先顺后逆工况分析 根据先顺后逆剖面图所示 大致将明开挖分为四步 第一步 1 80m 3 5m 按照出土路线示意图将出土路线的土预留 第一道 帽梁施工 2 80m 和 3 80m 第二步 3 50m 8 40m 按照设计要求在东马路 通南路 张自忠路预留反 压土 留置宽度和放坡坡度必须符合设计要求 而后按分二层挖至设计 标高 出土坡道的土待明挖土结束 最后挖除 第三步 8 40m 13 60m 按照设计要求在东马路 通南路 张自忠路预留反 压土 留置宽度和放坡坡度必须符合设计要求 而后按分二层挖至设计标 高 出土坡道的土待明挖土结束 最后挖除 第四步 13 60m 19 20m 按照设计要求在东马路 通南路预留反压土 留 置宽度和放坡坡度必须符合设计要求 而后按分二层挖至设计标高 第二步 第四步均采用退挖法进行土方开挖 最后将坡道挖除 中顺结构施工 基础底板 地下负三层结构施工 地下二层结构施工 边逆结构施工 中顺结构施工相应满足建筑设计要求和支护设计要求后 挖除 3 50m 8 40m 反压土 逆施 7 25m 腰梁和水平支撑 符合要求挖除 8 40m 13 60m 反压土 逆施 12 45m 腰 梁和水平支撑 符合要求挖除 13 60m 19 20m 反压土至斜撑 16 90m 逆施中心底板结构施工 15 20 腰梁和临时斜撑 施工 符合要求挖除斜撑以下剩余的土 剩余基础底板施工 符合要求拆除斜撑 逆施部位外墙 柱施工 地下一层结构 施工 本基坑工程土方量约 41 02 万 m3 属大体量土方工程 在基坑深度范围内 土方分五大步开挖 设计每步土的开挖深度详见结构与挖土对照图 明挖土方工程量表 单位 万 m3 区挖土 步 第一步第二步第三步第四步 4 3711 079 324 57 总计29 33 反压土方工程量表 单位 万 m3 区挖土 步 第一步第二步第三步第四步 1 524 043 352 78 回填 总计11 69 4 44 4 挖土原则 挖土原则 待降水降到设计要求的地下水位时 及低于相应的基坑底 0 5m 以下 方 可进行土方开挖 降水时的观测应符合设计要求 并按设计要求将降水的相关 信息及时反馈给相关各方 以便采取相应的应急措施 确保土方开挖期间和基 础施工期间的安全 土方施工需合理安排车次 进行信息化施工 动态管理 严格控制标高 严禁超挖 本工程充分利用地下采用放坡开挖的条件 结合周边环境因素和挖 土区域内的管井降水井的设置位置 在西侧放坡处设置三个土方出土坡道 明 挖部分的土方均从设置的坡道上外运 逆做施工地下二层 三层的土方由小挖机归置到出土口 再从西侧的栈桥 平台 采用长臂挖机装车 将逆作部分土方运出 土方开挖总体方案 土方开挖采取竖向分层 水平分段 周密计划 严密组织 应用天津地区 行之有效控制土体变形的 时空效应 对称 平衡 限时挖土 及时加撑 控 制地下支撑桩的变形 每步土的开挖深度设计都有严格的规定 根据工程特点 及设计要求 本工程土方开挖总体方案为第一步至第四步土方采取大开挖方式 用挖掘机接力式退步法至出土坡道处并装车运走 逆做施工时 支撑下用小型 挖掘机挖掘并倒运至栈桥平台下方 利用长臂挖机运装车将土运走 承压降水井的启动承压降水井的启动 深坑土方开挖时 应进行信息化施工 根据降压井设置的孔压计测定值确 定承压降水井的启动时间 具体降压时间初定为从 14 60m 时开始降水卸压 控 制深坑开挖至基底 19 20m 的基底隆起 截门设置标高应符合设计要求 坑中排水处理坑中排水处理 坑底成型后 应立即组织人员进行设置盲沟 盲沟宽 300mm 深度 400mm 并填放滤料 石子 与降水管井连通 确保排水系统畅通 降水单位配合降水 保证坑中无击水 预留反压土坡面护坡处理预留反压土坡面护坡处理 根据支护设计要求 在逆做施工区域预留反压土坡面进行护坡处理 当放坡 坡面成型后 应立即进行护坡施工 确保在顺做期间预留反压土坡面的整体稳 定 护坡采用喷射 50 厚水泥浆内加设钢丝网 5 155 15 基坑底板位置降水井处理基坑底板位置降水井处理 按照公建支护结构及降水井设计要求以及结构设计要求 公建内的降水井 待五层裙房结构封顶后 方可将公建内的降水井实施封堵 具体做法 去除坑 底标高以上的无砂混凝土管 降水井内填碎石 上部浇筑 500mm 厚 C15 砼将管 井口封堵 上部按相应工序进行施工 边逆部分结构施工要点 六 六 基坑开挖信息化施工及应急预案基坑开挖信息化施工及应急预案 6 1 1 基坑监测内容 施工全过程都要按照信息化施工的原则加强管理 首先应按 基坑及环境 监测 的要求设置监测点 按规定的监测制度进行监测和信息反馈 遇有特殊 天气或监测数据异常 或接近报警值时 要加强监测密度 及时反馈信息 土 方开挖的整个过程 应注意地下水位的变化 要保证降水井每次降水水位应低 于基坑分层开挖深度 0 5m 以下深度进行控制 若有渗水 流砂情况 要及时封 堵 防止出现基坑外土体塌陷情况 应严密监测支撑轴力 支撑结构水平位移 的变化情况 确保基坑安全和坑外环境安全 本工程基坑监测指定第三方监测 监测后的相关数据应及时反馈 以便在挖土和结构施工工程中及时采取相应措 施 施工期间 存在大量不可预见因素的影响 人员和设备又在半封闭的空间 作业 应及时掌握 分析监测数据 对作业区和环境的安全状态作出评估 并 有应急物资和人员准备 同时 第三层以下土方开挖时搭设联系地面和坑内作 业面的安全通道 以便遇到应急处理时 人员和材料可以快速通行 监测数据若有异常 应及时通知相关方及时果断地采取调整开挖顺序 采 取增设临时支撑 反压坡脚乃至土体压密注浆等措施 迅速控制事态发展 并 对引起异常的原因进行分析 确认采取的措施有效的条件下方可继续进行开挖 在挖土过程密切注意监测数据的变化 以便采取相应的措施 重点注意的数 据如下 1 地下支撑桩帽梁的垂直及水平位移监测 2 坑外地下水位 场地承压水头高度 3 邻近建筑物及道路沉降变形量 4 支撑变形量 6 2 6 2 应急预案应急预案 建筑基坑施工是一项作业条件复杂 安全隐患较大的工作 根据施工需要 施工现场必须建立安全 有效的技术措施 预防或降低各项危险事件的发生 6 2 1 应急识别 根据本工程的实际情况 对本项目基坑降水 变形 渗漏基坑降水 变形 渗漏可能发生的特殊 紧急情况进行识别 识别采用定性评价方法 主要有下列几种特殊 紧急情况 6 2 2 基坑降水可能出现的风险分析 1 基坑止水帷幕出现渗漏 使坑外底下水延止水帷幕裂缝处向坑内渗漏水 严重的可能导致流沙或管涌 2 坑内水位补给很快 坑内水位很难降至设计要求标高 并保持稳定 如此 使得坑内无法进行土方开挖 6 2 4 应急措施及注意事项 1 应急措施 预防基坑坍塌措施 在施工中严格按照支护设计要求进行分级 放坡施 工 降水未达到设计要求不得进行土方开挖 同时在挖土过程中尽量减少对边 坡的扰动 确保边坡的稳定性 当边坡成型后及时按设计要求进行砼护坡 即 使在施工中产生坍塌现象 在坍塌处进行卸载防坡 并进行砼护坡处理 预防基坑底 流砂 措施 施工前必须了解天然地基土层情况 挖土前按 设计要求进行管井降水 将水位降低 消除坑内外的动水压力 本工程在底板 内降水井封堵时间待裙房结构封顶后才进行封堵 仍有管井在降水 同时在深 坑处 支护设计在相应位置布置 14 口承压降水井 产生流砂的可能很小 预防坑底局部 管涌 突涌 措施 按照支护设计要求 进行止水帷幕和 降水井以及承压井的施工 满足支护设计要求 降水井和承压井的降水周期和 启动抽水时间必须按设计要求进行 若出现 管涌 突涌 应立即暂停基坑 开挖施工 并用粘土或沙袋封压 在最短的时间内制止突涌的发展 然后采用 高压注浆或化学浆液进行止水加固 采用速凝水泥止涌 采用压密注浆止涌 启动坑外的减压井 同时在抽水期间 对周边加强监测和观测 发现异常立即 停止减压井的抽水 预防基坑外围止水帷幕 渗漏 措施 严格按照支护设计要求 进行外围 止水帷幕的施工 转角以及搭接长度 冷缝处理必须满足设计要求 若局部出 现止水帷幕 渗漏 采用双液注浆进行堵漏 4 质量要求 5 115 11 技术措施技术措施 1 根据多年土方施工经验告诉我们降排水工作不能掉以轻心 尤其深基坑 基坑降水必须提前进行 按照设计要求必须经过 30 天以上的降水过程后地下 水降至基坑底下 500mm 时 方可开挖取土 2 土方开挖工作应分层 分级 分步均匀 对称进行 基坑边上土方开挖 基 坑边上 3 5m 以内土方需逐步卸荷 一次土方允许取土厚度按施工要求 待观 察 24 小时支护结构无异常后方可继续开挖 保证支护结构安全 3 深坑开挖必须严格按照基坑设计图纸控制其深度和范围 严禁超挖 深浅坑 交接处应在浅坑开挖完成后放坡