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深基坑(严重液化场地)的土方开挖,实例深度解析!

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基于复杂的深基坑实例工程


深度解析土方开挖施工全程


本工程的基坑深度17.27m,局部19.77m。位于太原市府西街南侧、府西银谷大厦西侧,周边环境极其紧凑。北侧为医院现有办公楼,地上6层,基坑上口距办公楼10m;西侧为公证处办公楼,地上6层,基坑上口距办公楼8~10m;南侧为道路,路南为省机械进出口公司办公楼,地上7层;东侧紧邻26层高层住宅楼,基坑上口距围墙3m,距建筑物10m。



·水文地质条件复杂


根据《岩土工程勘察报告(详勘)》及图纸所示,本工程场地地下水类型为潜水及承压水。建筑场地类别为Ⅲ类,严重液化。勘探期间测得场地潜水稳定水位埋深在现地面下1.65~2m之间,稳定水位标高在-2.65~-2.1m之间。地下水由东向西向下游径流,最终排向汾河。勘探期间测得场地承压水稳定水位埋深较场地潜水稳定水位埋深低约1.5m,稳定水位标高在-4.15~-3.6m之间。勘察期间为枯水期。


·土方开挖难度大


本项目位于老城区,周边均紧邻建筑物及市政道路,场地狭窄,机械、物资及车辆出入极为不便,施工难度极大。



土方开挖总量约为55400m3。地下水的控制和土方的掏挖、外运,是本工程的重点和难点。



在这样的条件下


基坑开挖如何做?


采用传统的支撑系统?还是地下结构逆作法?


塔吊往哪儿立、怎么立?


材料堆放、加工场地怎么排布?


车辆如何循环等问题


不断打磨着项目部管理人员的集体智慧


在集团公司的鼎力支持下,经多方考察、参观学习,并与省内权威的省勘察设计研究院对接,决定借鉴中建三局承建的武汉长江航运中心项目深基坑的施工经验与方法。




基坑支护采用钢筋混凝土灌注桩加三道钢筋混凝土内支撑,并利用第一道支撑加设栈桥板,作为本项目的材料堆放、加工场地,并解决了车辆循环等问题。基坑采用超长三轴搅拌桩作为止水帷幕。坑内设置23眼降水井,5眼降压井,坑外设12眼回灌井。




同时,实地参观、学习了省内类似深基坑项目的立塔、拆撑施工经验与方法,如中建三局承建的信达国际金融中心项目、山西三建承建的金港二期项目。


下图为信达国际金融中心项目的塔吊立设方式:



下图为金港二期项目的混凝土支撑拆除方式:




实地参观、学习了中铁上海工程局地铁2号线项目的深坑掏挖方式:



多方参观、学习取经后,思路日益清晰,结合我项目现场实际情况,制作了本工程深基坑支撑系统的模型,如下图所示:




统一思想后按部就班


本项目土方开挖就进入正常施工流程了


主要施工流程及注意事项如下


1、止水帷幕(三轴搅拌桩)的施工





2、工程桩(灌注桩)的施工




3、第一道内支撑及栈桥板施工





4、降水井施工





需要特别注意的是:①当承压含水层埋深小于基坑开挖深度,必须通过切实、有效的减压降水措施,将承压水水头降低至安全埋深以下;②降水周期较长,严禁采取在冬歇期通过关停局部降水井来节约成本,此种行为容易造成被关停的降水井滤孔生锈变窄,从而影响后期的降水速率。


5、第一、二道内支撑间土体掏挖









需要特别注意的是,在第一道内支撑梁施工时,应将梁底的桩头剔凿至距梁底至少500mm的高度。否则,在土体掏挖过程中,极易出现桩顶着梁的现象,给施工带来极大不便,且造成较大的安全隐患。


下图为现场,桩顶着梁的实际情况:



同时,应督促有资质、口碑好的第三方监测机构,按相关规范要求进行基坑监测。一级基坑的监测项目有:①基坑水平位移监测、②水位监测、③立柱竖向位移监测、④基坑竖向位移监测、⑤基坑周边地表竖向位移监测、⑥沉降观测、⑦支撑轴力监测、⑧深层水平位移监测等。



因内支撑梁必须闭合,且其混凝土强度等级达设计图纸要求的80%以上时,才能进行与下道内支撑间的土体开挖。故,涉及到了迁移马道的工序。





因修整后的马道坡度较大,渣土车满载后,打滑,攀爬艰难。且第二道内支撑梁底土体较为泥泞,无法实现渣土车开进坑内运土的既定目标,故调整方案。将直达坑内的马道,修整成可供挖机甩土、装土的阶梯形作业平台。




事后总结分析,第二道内支撑梁底标高下土体的实际水位情况,在迁移马道前,就已安排挖探水坑探明。假如:①能协调第三方监测机构加密监测频率;②协调土方外运班组保证某一晚的渣土车供给数量;那么完全可以拉几车建筑垃圾,铺一条通往基坑内的道路,同时修整马道,以便于渣土车可以开进基坑内,且挖机直接开挖至第三道内支撑梁底标高(空开最外侧内支撑梁1m,垂直向下挖)并装车。然后,集水明排。如果采用这种方案,工期最少能提前1个月!


6、第二、三道内支撑间土体掏挖



第二道内支撑梁底向下挖2.2m后,见水。经相关专家商议决定,采取间距外侧内支撑梁1m,垂直向下挖,挑明沟集水明排的措施。








同时,也对之前留置马道、迁移马道时,被迫停用的井,进行洗井作业:



随着明水的水位下降、直至消失,再挖探水坑及时掌握土体中水位的实际情况:



随着水位稳步下降,边降边挖:







因第三道内支撑至基底的土方外运,决定使用长臂挖机(臂长24m),且内支撑梁必须闭合、混凝土强度等级达设计图纸要求的80%以上时,才能进行与下道内支撑间的土体开挖。故,涉及到了卸马道的工序。




当晚,24m长臂挖机进场,并将基坑内倒出的土方外运:





因现有的降水井无法满足施工进度的需求,经相关专家商议,再补打7口降水井。





下图为对核心筒(基底标高-19.77m)处,做高压旋喷桩止水帷幕:




7、第三道内支撑至基底间土体掏挖




经挖探水坑得知,第三道内支撑梁底向下2m见水。经相关专家商议,决定仍按挖第二道撑时的挑沟集水明排走。








随着水位稳步下降,边降边挖:



同时,对受堆土影响暂费的降水井,进行洗井作业:



按部就班,稳步推进,挖到基底标高后,为避免基槽长时间晾晒,以后浇带为界,组织分段验槽,分段浇筑混凝土垫层。




8、核心筒(基底标高-19.77m)的掏挖


挖探水坑得知,核心筒处地下水位与基底基本持平。为保障整体施工进度,经相关专家商议,采取以下措施:①将颗粒级配砂石装入编织袋中,呈咬合状平铺于基底;②铺碎石褥垫层;③铺彩条布隔离层;④浇筑混凝土垫层。


施工实况,如以下照片:










关于深基坑开挖


还有不得不说的那些事儿



再强调一遍,地下水的控制是关键中的关键。其次,才是土方的掏挖、外运。



类似于“采用钢筋混凝土灌注桩加三道钢筋混凝土内支撑”这种基坑支护型式的深基坑土方开挖,在掏挖内支撑间土体时,挖机需要好几倒,才能将内支撑下的土体甩至大挖机的作业半径内。




在治理大气污染的大背景下,土方外运的价格也不断的水涨船高,超出了现行清单指导价的N倍。





随着内支撑间土体的掏挖,为将坠物伤人的安全隐患消除在萌芽状态,清理内支撑梁下的混凝土垫层及钢格构柱内的土体,需要投入大量的人工。






(责任编辑:何雯丽)




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[责任编辑:Susan]

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