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復雜地質條件下“坑中坑”鋼圍護施工技術
來源:中鐵建工集團深圳分公司  瀏覽:217   發布日期:2019/10/21
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復雜地質條件下“坑中坑”鋼圍護施工技術

中鐵建工集團深圳分公司 王世明

摘要:結合深圳蛇口郵輪中心工程實際,針對復雜地質條件下深大電梯基坑的支護,通過多方案比對分析,確定了鋼板樁組合鋼圍護施工方案,并在工程中得以實施,效果良好,為類似工程提供了借鑒。

關鍵詞:復雜地質  水位  支護   鋼板樁   鋼圍護

    一、工程概況

深圳蛇口郵輪中心位于深圳市南山區蛇口太子灣片區港灣大道南側,是一座集辦公、港務客運、水陸交通換乘、商務、旅游、休閑觀光等功能于一體的大型公共建筑。項目地下2層,地上10層,建筑平面近似三角形,樓層投影面積由上而下逐層遞增?;〔捎貿蹇墜嘧⒆?,主體采用框架核心筒結構,結構柱包括鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱兩種,屋蓋結構采用大跨度鋼結構。

  

 項目實景圖

 

程位于人工填海形成的外伸陸域,緊鄰大海,地質條件極為復雜?;映什還嬖虻畝啾咝?,近海兩側邊長280m左右?;又Щげ捎貿蹇滓Ш獻Щし槳?,基坑面積約3.82萬㎡,開挖深度6.49〜6.80m?;誚ㄖ翁?,部分電梯井承臺臨近海水側基坑支護樁,且體量較大(17.0m×5.8m×4.95m、10.4m×8.1m×4.95m等),該承臺基坑(簡稱“坑中坑”)開挖深度接近5 m。

二、難點分析

1.本場地原為濱海灘涂,后經填海造陸而成,回填料主要為碎石、海沙、雜土,其中塊石夾雜較多,局部含石量較高。根據現場基坑開挖情況,流塑性淤泥層分布較廣,局部夾雜孤石與含水量豐富的海沙層。

2.經現場開挖,地表以下1m即可見地下水,同時淺部地下水與深圳灣海域海水基本相通,且受潮汐影響大,基坑內水位有一定幅度的變化。

3.本工程在大基坑咬合樁支護工程施工完成后,規劃設計進行了調整,地下室由原設計一層變更為兩層,基坑深度加大。原基坑支護設計單位核算后,咬合樁支護系統不做調整,大基坑內降水只能降到底板以下0.5m,如下圖示意。

 

 4.本項目作為深圳市重大民生工程,各級政府領導關注度高。業主方已與國際郵輪公司簽約,工期要求嚴格,不可調整。

5.“坑中坑”的開挖既要便于后續承臺結構的施工,又要兼顧大基坑咬合樁支護體系的安全,施工過程中對周邊土體及水位的控制至關重要。

三、 方案比選

1. 無底套箱鋼圍堰方案

開挖“坑中坑”土方時不降水,基坑土方開挖到位后,安裝無底套箱鋼圍堰,再回填圍堰周邊土方,形成承臺基坑。該方案優點是工藝成熟;缺點是工藝復雜,圍堰定位、水下作業等費用高。

2. 沉箱圍護方案

在大承臺對于部位先預制沉箱,土方開挖與沉箱下沉協同推進。該方案優點是工藝簡單;缺點是現場土質不均,且存在孤石,潛在風險較大。

3. 咬合樁+內支撐或排樁支護+內支撐

該方案優點是工藝成熟,咬合樁截水效果好;缺點是兩種支護方案均施工周期長,費用高,占用場地大。

4. 重力式水泥土擋墻支護

該方案優點是工藝成熟,截水效果較好;缺點是現場地質條件對施工存在影響,施工周期長,費用高,占用場地大

5. 鋼板樁組合鋼圍護

優點是鋼板樁工藝成熟,施工速度快;鋼圍護工廠化加工、現場拼裝、吊裝便捷,工藝可控性強。缺點是鋼板樁截水功能較弱,且存在難以打入的可能。

經綜合分析研究,現場鋼板樁試打成功后,確定采用鋼板樁與鋼圍護組合轉換施工方案。先沿深大承臺外圍施打鋼板樁,然后進行土方開挖、墊層施工,期間將坑內明水排至大基坑內咬合支護樁一側,鋼圍護預先制備,現場具備條件后及時安裝,然后依次進行封邊、土方回填、鋼板樁拔除,形成電梯井基坑。

四、施工工藝要點

1.鋼圍護的設計制作

根據土建結構施工圖和現場地質狀況,對支護結構進行專項設計,驗算鋼圍護在吊裝工況、正常工作工況下的強度、變形及穩定性,根據鋼圍護的設計信息及運輸條件在工廠分段加工。

鋼圍護效果圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 應力計算云圖                          位移計算云圖

在施工現場臨近道路區域設置300㎡的拼裝場地,配置70T履帶吊,搭設臨時拼裝胎架組裝鋼圍護結構,設置型鋼斜撐進行臨時固定,拼裝完畢后進行外觀尺寸檢查、矯正,做好防碰撞措施。

2. 鋼板樁施工

選用拉森式鋼板樁,使用前采用2m長標準板進行拉通復查,對變形、彎曲部位進行校正后方可使用。采用振動法依次打入,鎖口應連接緊密。鋼板樁支護邊線為深基礎結構邊緣外擴1m處,滿足鋼圍護吊裝操作空間要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

                          鋼板樁打入后效果圖

3. “坑中坑”土方開挖

采用1臺PC120型長臂反鏟挖掘機進行土方開挖,一次開挖深度不超過2m,開挖時測量人員實時復核基坑尺寸??謚遼杓頻妝旮吆?,及時澆筑墊層混凝土。土方開挖過程中,“坑中坑”部位的明水排至靠近咬合支護樁一側,保證大基坑支護系統周邊的水位的穩定,滿足大基坑支護安全的要求,同時也為墊層施工及鋼圍護安裝提供作業條件。

 

 

 

 
土方完成后效果圖

 

4. 鋼圍護安裝

采用履帶吊在拼裝場地對鋼圍護進行試吊,現場采用四點起吊,在吊離地面約200㎜高后靜止觀察15分鐘,檢查鋼圍護是否存在明顯變形、焊接點開裂、構件水平度等問題,然后運至“坑中坑”附近。

 

 

履帶吊位于坑邊2倍深度范圍外,采用人工拉設纜風繩控制鋼圍護位置,在指揮工引導下緩緩下落,臨近基底時人工輔助就位,采用經緯儀、水準儀進行位置復核,調整至滿足要求。

 

 

 
鋼圍護就位后效果圖

 

5. 封堵混凝土

在鋼圍護外側與墊層交接處澆筑100mm厚、150mm寬的C30混凝土帶,防止地下水進入鋼圍護內。

6. 土方回填

鋼圍護外圍采用10%水泥石粉進行回填?;靨釷┕け匭敕植?、對稱進行,嚴禁直接傾倒以免造成鋼圍護移位、變形。

 

 

 

                             回填后效果圖

7. 拔出鋼板樁

采用振動錘持續振動鋼板樁約1-2分鐘,待與周圍土松動后將鋼板樁逐漸拔出,采用粗砂進行拔出后孔隙的回填。

 

                           鋼板樁拔除后效果圖

8.后續工作

鋼板樁拔出后,形成電梯井基坑,組織開展胎膜、防水、混凝土承臺底板等后續工程。

五、結語

1. 本方案充分發揮鋼板樁支護與適度截水的作用,通過鋼圍護與鋼板樁支護受力轉換,順利形成了深大電梯井承臺基坑,成功解決了項目難題。該方案工藝可靠,有效地保證了周邊土體的穩固,保證了大基坑內水位的相對穩定,保證了深坑承臺施工過程中大基坑支護體系的安全。

2.鋼圍護預制加工技術的運用,有效縮短了支護工程的工期,為項目按期完成創造了條件。

3.“鋼板樁+鋼圍護”組合施工技術在房建工程應用比較少見,該技術為同類基坑的支護提供了一種新的方式,可供借鑒。

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