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岩土研究院

新街 10号楼基坑单排钻孔灌注桩双层钢支撑支护

389 2021-12-23 10:22:58

2.8.1 工程概况

新街10号楼是一幢商业写字楼,地处解放南路,大梁街交叉路口,大楼地下室2层,4800钻孔灌注桩基础,桩长 60m左右,地上 27层,檐口标高为99.80m,建筑面积为32928m²,基坑尺寸为44。lm×44.1m,基坑设计开挖深度为一9.50m,局部设备地坑深为一10.230m,施工现场地坪一1.00m,土方城达2万m³;大楼东侧毗邻基督教百年堂(砖拱木屋架结构),地下室施工阶段正值北侧华宁大厦大吨位压桩施工,工程周边环境见图2.8-1。

大楼基坑开挖于1994年3月开始,到9月10日地下室全部施工完毕,施工期间对周围道路建筑物均没有造成不良影响。

2.8.2 支护方案

根据工程所处环境,不可能放坡大开挖施工。大楼所处场地工程地质条件见图 2.8-2。鉴于旁边基督教百年堂的砖拱木屋架建筑绝对不允许发生位移和沉降,而北侧华宁大厦大吨位静压桩施工又给支护结构施加了巨大压力,经过反复论证,在确保周围建筑(道路)安全和地下室施工万无一失的前提下,决定采用φ700 @800 密排钻孔混凝土灌注桩,桩长 22.5m,加二道钢管角撑(4609×12)。

2.8.3 支护结构设计

(1)支护桩设计

由于目前国家设有基坑支护结构设计规范,大楼支护结构设

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计计算沿用传统的方法。土压力分布按朗肯土压力理论计算,支护桩计算采用等值梁法,经计算确定桩长后,求出最大弯矩Mmx 以及各支点反力,还分别进行基坑底抗隆起验算和管涌验算。计算结果采用长 22.5m4700@800钻孔混凝土灌注桩(混凝土C25),可以满足要求。

支护桩配筋采用等效矩形截面进行设计。

(2)钢支撑布置

结合10号楼的基坑形状、尺寸,支撑布置采用角撑形式。为防止最外道角撑因跨度太大而失稳,在支撑下设置若干高桩(用角钢焊接制作),并在角撑间用 φ273×6钢管互相焊接连成一个整体,以加强角撑钢管的刚度。支撑平面布置见图 2.8-3,剖面见图

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2.8-4。

(3)加强节点设计和施工阶段结构验算

在重视整体支护系统的同时,加强各个节点设计,如钢筋混凝土环梁转角部位,由于受力比较复杂,应力较为集中,适当加大截面尺寸和配筋,保证节点不受破坏,支护系统发挥整体作用。

在下道支撑的钢围檩与支撑钢管连接节点,节点焊缝予以加强。

在设计中,不但考虑支护结构在开挖后的最终受力情况,还验算在不同施工阶段(特别在挖土过程中)以及支撑拆卸后的结构稳定,节点大样见图 2.8-5。2.8.4 支护结构施工(1)6700钻孔灌注桩施工

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支护桩施工时,除了控制桩长,测定沉渣保证桩身混凝土质量外,还需控制以下三点∶

1)支护桩必须根据设计要求,沿基坑直线施打,偏移不能超出规范要求;否则,会减少地下室工作面和造成后道工序的困难。

2)考虑到施工时尺寸误差以及灌注桩成桩因素,为方便施工和保证桩身质量,避免因桩身扩大而造成邻桩成孔困难或难下钢筋笼,桩间距定为 800mm,开挖后发现效果良好。3)严格控制桩架垂直度,以防桩身倾斜。

4)钢筋笼焊接质量必须良好,焊接过程中检查焊缝尺寸,防止焊缝破坏。

(2)预埋件设详

为安装第二道支撑,在下道支撑处设置钢牛腿以搁置钢围檩,image.png

支护桩内设置预埋件,利用 609×11圆管,先割取长 500mm一段,用气割分成8块,每块 200mm×500mm(宽×高),在钢筋笼制作时,按设计标高焊于3根或3根以上桩身主筋上,在埋件上方100mm处增设一个φ12加强箍。

埋件设置位置为每隔三枚桩布置一块,基坑各转角处支护桩均设埋件,该埋件对钢围檩安装将起到重要作用。

(3)钢围檩安装

宁波地区很难租赁到H型钢围檩,采用现有国产3Lsh型钢组焊成Ⅱ字型。

安装时,首先在支护桩上按标高找出预埋件,焊上钢牛腿;由于QT80 tm塔吊起吊能力的限制,只能将型钢吊至钢牛腿上,分段拼接安装,远端处利用环梁上埋设的 φ20 吊钩,用手拉葫芦协助起吊,安装时不允许三根1字钢发生同断面接头,接头应互相错开。

(4)φ609×11钢管支撑安装

1)根据受力要求,应先安装支撑,后开挖土方。安装顺序应先主撑、后连杆;土方不得超挖,使支护系统受力始终与设计相符,保证结构安全。

2)安装时必须落料准确,安装牢固,使钢管支撑处于同一水平面上,在同一平面力系上受力。

3)焊缝质量经常检查,发现异常,立即补焊。钢管支撑现场,详见图2.8-6、7。

(5)支撑拆除、换撑。

当地下室 2m 厚底板混凝土施工完毕,在底板四周回填碎塘渣;垫至离板面约200mm左右,再在板周围沿支护桩浇捣一层C20素混凝土作为临时支撑和支护桩的临时嵌固点,然后可以拆除铜管支撑以及基坑四周钢围檩。

当第二层地下室施工完毕,采用换撑方法即用拆下的 273 ×6钢管作为临时支撑顶在楼面梁与环梁间,不得顶在没有梁的混凝土外壁上,用木楔打紧,待楼面混凝土达到 80%强度以上时,

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即可拆除支撑钢管(φ609×11)。当地下室外壁防水施工完毕,回填夯实后,再拆除 如273×6临时支撑钢管。实践证明,支撑拆卸完后。混凝土环梁仅发生少许位移。采用换撑措施,大大减少了支撑钢管的损耗,保证了地下室外壁的混凝土质量。

土方开挖和监测

土方开挖必须在支撑安装后进行,每次开挖深度必须按要求进行,严禁超挖,以免支护系统实际受力超出设计范围。

认真做好施工监测工作。土方开挖过程中每天观测支护结构的变化情况,如支护桩倾斜(用线锤吊测)、环梁水平位移(用经纬仪观测),以及周围道路、建筑物沉降、开裂变化情况,以便发现问题采取应急补救措施。

大楼开挖过程中,发现北侧华宁大厦大吨位静压桩施工对支护结构影响较大,存在严重危害。经测量北侧环梁水平位移比其他四面都大,而且还不断发展,经过与建设单位协商调整,压桩采取了以下几项措施∶挖防震沟,打砂桩,调整压桩顺序,控制压桩速度(由7根/日降为3根/日),严重时停止压桩施工,尽可能减少压桩的危害。

挖土现场详见图2.8-8。2.8.6 体会和建议

采用大孔径混凝土灌注桩加内撑方案,是目前深基坑施工比较成熟可靠的支护方法,基坑稳定,施工安全。本工程采用角撑

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形式,大大方便了挖土,减少了钢管数量和支承高桩数量;采用换撑措施,又减少了钢管损耗,保证了地下室质量,是比较成功的。

但是。钢管价格高昂,可否采用钢筋混凝土支撑代换,是一个值得探索的问题。