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中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0810141-01
高层建筑及超高层建筑其基础一般都属于深基坑,且周围建筑物距离基坑较近,为保证基础施工期间的安全与周围建筑物的安全使用,基坑应根据实际情况采用支护技术,且不同基坑支护形式对基坑开挖的影响也不同,以某医院综合楼深基坑支护设计及土方开挖为例,介绍深基坑的土方开挖及支护技术,为以后该地区类似基坑的施工提供了借鉴经验。
1 工程概况
本工程为某医院综合楼工程,总建筑面积68000㎡,其中地下6600㎡,地上61200㎡。结构形式为框架剪力墙结构,建筑结构安全等级为一级。主楼DX扩孔螺旋钻孔钢筋砼灌注桩地基,桩径Φ800㎜,配楼CFG桩复合地基;主楼基础:桩承台加中位抗水板,配楼基础:低位梁筏板基础。主楼基槽深9.85米、配楼10.45米。
2 场地水文地质情况
场地浅层地下水为孔隙潜水,地下水运动态主要受大气降水及居民生活用水影响;下部为微承压水。
本区年最高水位多出现在8～9月份,低水位多出现在4～5月份,年水位变幅1.0～3.0米。
3 支护结构方案
本工程采用带一道内支撑梁的钻孔灌注排桩支护结构,灌注桩桩顶位于现地表下2.3m,相当于建筑标高-2.600,桩顶设置1200mm×800mm冠梁,支撑体系作用在桩顶冠梁上。
防水帷幕采用2～3排三轴水泥土搅拌桩,桩顶位于现地表下1.00m,相当于建筑标高-1.300。搅拌桩有效桩长24.5m,单径650mm,组内咬合200mm,组间咬合650mm,排间咬合200mm,水泥采用P32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺入比20%,水灰比1.5。
基坑采用大口井坑内降水,井径700mm,井深18.0m,井数16口。井径700mm,井深15.0m。
内支撑梁间隔7000㎜设置一根450×450㎜由L160×160×14角钢支撑的钢格构柱支撑。
4 基坑支护设计
1)基坑支护计算参数及方法。基坑北侧、西侧、东侧北1/2超载按20kpa考虑,采用800@1000灌注桩围护结构,桩长为20.8m,嵌固深度11.25米;基坑西南侧按超载按170kpa考虑,采用1000@1200灌注桩围护结构,桩长为24.3m,嵌固深度14.15米;基坑南侧与东侧的南边二分之一超载按90kpa考虑,采用采用900@1000灌注桩围护结构,桩长为22.8m,嵌固深度12.65米。
支护桩体内力及位移的计算采用平面单元计算的方法。该方法采用朗肯土压力理论,土压力分布模式采用矩形土压力分布模式,采用水土分算的计算方法,根据弹性抗力法求得计算结果。基坑的整体稳定计算方法采用瑞典条分法。对于支护桩嵌固深度的确定,本设计主要通过基坑的抗倾覆安全性和整体稳定来确定。
2)计算结果及配筋。支护结构根据平面单元计算结果,结合空间整体计算结果进行配筋计算,桩身混凝土强度等级为C25。
3)冠梁截面尺寸为1200mm×800mm,冠梁截面承载力按水平方向受弯构件进行配筋计算,并在与水平支撑斜交处按偏心受压构件进行验算。混凝土强度等级为C30,计算及配筋结果详下:
弯矩设计值M=2382.00kN.m,剪力设计值V=1413.00kN。左侧配置14根直径25mmⅢ级钢筋,右侧配置14根直径25mmⅢ级钢筋,上下各配置3根直径22mmⅡ级钢筋,抗剪箍筋φ12@200四肢。
4)支撑1截面尺寸1200㎜×800㎜,支撑2截面尺寸600㎜×800㎜,混凝土强度等级C30。支撑结构按照偏心受压构件进行配筋计算,计算长度在竖向平面内取相邻立柱的中心距,在水平面内取与计算支撑相交的相邻横向水平支撑的中心距。
支撑1轴力设计值N=5484.00kN,弯矩设计值Mx=2527.40kN.m,My=290.40kN.m,上部配置钢筋12根直径25mmⅢ级钢筋,下部配置钢筋12根直径25mmⅢ级钢筋,左右各配置钢筋8根直径25mmⅢ级钢筋,抗剪箍筋φ10@200四肢。
支撑2轴力设计值N=1705.00kN,弯矩设计值Mx=450.00kN.m,My=180.00kN.m,上部配置钢筋6根直径25mmⅢ级钢筋,下部配置钢筋6根直径25mmⅢ级钢筋,左右各配置钢筋4根直径25mmⅢ级钢筋,抗剪箍筋φ10@200四肢。
5 土方开挖施工方案
1)土方开挖施工工艺
① 综合楼A座设计基底标高-9.85米,B座设计基底标高-10.45米,现基坑内槽底标高已挖至-2.6米,故A座基坑需挖除7.25米,B座基坑需挖除7.85米。
② 根据基坑支撑设计要求及基坑现场实际情况,本工程需分五区二层进行开挖,第一层开挖至基坑内支撑下面能过自卸汽车为止(-6.5米～-7.1米),第二层采用水准仪进行高程监测,主楼挖至中位抗水板基底-9.60米处,再配以人工挖至桩承台基底;配楼挖至筏板底-10.20米处进行人工配合,随清底随用挖掘机刨刮。任何机械不得碰撞基坑内支撑。
③ 先进行场地内标高测设,用挖掘机对场地进行平整。并填筑运土车辆的道路,道路宽10米,道路采用建筑垃圾或碎石进行压实,坡道出口设置在建筑物F～H轴/10轴处,土从南侧大门运出,进口设置在建筑物7～8轴/K轴处,汽车从北大门口进入,坡道坡度5‰.大门出口处设置带焊接钢筋缀条的钢板并C30砼道路硬化,为减少带泥上路,门口1米处设沉淀冲洗沟。
④ 提前15天以上进行降水,水位降至坑底标高以下1.0米进行开挖,采用分段分层,均匀对称开挖,在临近保护建筑物部位根据设计工况的要求应先开挖无保护建筑物一侧,再开挖临近建筑物一侧,挖时预留坡道,三台1.2米3反铲挖掘机在每条道路旁进行开挖,三台0.35米3小挖掘机进行桩间挖土及倒运土方,具体布置根据实际情况随时调整。
⑤ 主楼土方开挖:第一步挖深不超过4米,第二步清除上部桩头后再机械掏挖至基坑设计基底标高,人工配合清理。
⑥ 附楼CFG桩属于高位桩,第一步采用大挖掘机挖掘深度不能超过5米,第二步开挖由小挖掘机顺桩行距进行掏挖,掏挖时不得碰撞CFG桩,剩余桩头随时用人工割除后用机械抛出基坑,专业技术人员现场监督、指挥,人工配合清底。
2)开挖中对支撑构件、工程桩及降水井的保护是本工程的难点。
3)基坑开挖期间周边建筑物及支撑体系监测为本工程的重点。包括桩体水平位移监测和周围建筑物、道路沉降观测。
6 结束语
1)本工程整个基础施工期间无渗漏水现象,实测位移量满足设计要求,支护效果良好,保证了基坑的正常开挖与周围建筑物的安全。2)因地制宜,结合周边环境的特点进行有针对性的基坑支护设计,以达到保证基坑及周围建筑物安全的目的。3)根据基坑支护设计的实际情况,选择一个安全、快速的开挖方案,对以后同类型的基坑支护及土方施工有一定的借鉴作用。
高层建筑及超高层建筑其基础一般都属于深基坑,且周围建筑物距离基坑较近,为保证基础施工期间的安全与周围建筑物的安全使用,基坑应根据实际情况采用支护技术,且不同基坑支护形式对基坑开挖的影响也不同,以某医院综合楼深基坑支护设计及土方开挖为例,介绍深基坑的土方开挖及支护技术,为以后该地区类似基坑的施工提供了借鉴经验。
1 工程概况
本工程为某医院综合楼工程,总建筑面积68000㎡,其中地下6600㎡,地上61200㎡。结构形式为框架剪力墙结构,建筑结构安全等级为一级。主楼DX扩孔螺旋钻孔钢筋砼灌注桩地基,桩径Φ800㎜,配楼CFG桩复合地基;主楼基础:桩承台加中位抗水板,配楼基础:低位梁筏板基础。主楼基槽深9.85米、配楼10.45米。
2 场地水文地质情况
场地浅层地下水为孔隙潜水,地下水运动态主要受大气降水及居民生活用水影响;下部为微承压水。
本区年最高水位多出现在8～9月份,低水位多出现在4～5月份,年水位变幅1.0～3.0米。
3 支护结构方案
本工程采用带一道内支撑梁的钻孔灌注排桩支护结构,灌注桩桩顶位于现地表下2.3m,相当于建筑标高-2.600,桩顶设置1200mm×800mm冠梁,支撑体系作用在桩顶冠梁上。
防水帷幕采用2～3排三轴水泥土搅拌桩,桩顶位于现地表下1.00m,相当于建筑标高-1.300。搅拌桩有效桩长24.5m,单径650mm,组内咬合200mm,组间咬合650mm,排间咬合200mm,水泥采用P32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺入比20%,水灰比1.5。
基坑采用大口井坑内降水,井径700mm,井深18.0m,井数16口。井径700mm,井深15.0m。
内支撑梁间隔7000㎜设置一根450×450㎜由L160×160×14角钢支撑的钢格构柱支撑。
4 基坑支护设计
1)基坑支护计算参数及方法。基坑北侧、西侧、东侧北1/2超载按20kpa考虑,采用800@1000灌注桩围护结构,桩长为20.8m,嵌固深度11.25米;基坑西南侧按超载按170kpa考虑,采用1000@1200灌注桩围护结构,桩长为24.3m,嵌固深度14.15米;基坑南侧与东侧的南边二分之一超载按90kpa考虑,采用采用900@1000灌注桩围护结构,桩长为22.8m,嵌固深度12.65米。
支护桩体内力及位移的计算采用平面单元计算的方法。该方法采用朗肯土压力理论,土压力分布模式采用矩形土压力分布模式,采用水土分算的计算方法,根据弹性抗力法求得计算结果。基坑的整体稳定计算方法采用瑞典条分法。对于支护桩嵌固深度的确定,本设计主要通过基坑的抗倾覆安全性和整体稳定来确定。
2)计算结果及配筋。支护结构根据平面单元计算结果,结合空间整体计算结果进行配筋计算,桩身混凝土强度等级为C25。
3)冠梁截面尺寸为1200mm×800mm,冠梁截面承载力按水平方向受弯构件进行配筋计算,并在与水平支撑斜交处按偏心受压构件进行验算。混凝土强度等级为C30,计算及配筋结果详下:
弯矩设计值M=2382.00kN.m,剪力设计值V=1413.00kN。左侧配置14根直径25mmⅢ级钢筋,右侧配置14根直径25mmⅢ级钢筋,上下各配置3根直径22mmⅡ级钢筋,抗剪箍筋φ12@200四肢。
4)支撑1截面尺寸1200㎜×800㎜,支撑2截面尺寸600㎜×800㎜,混凝土强度等级C30。支撑结构按照偏心受压构件进行配筋计算,计算长度在竖向平面内取相邻立柱的中心距,在水平面内取与计算支撑相交的相邻横向水平支撑的中心距。
支撑1轴力设计值N=5484.00kN,弯矩设计值Mx=2527.40kN.m,My=290.40kN.m,上部配置钢筋12根直径25mmⅢ级钢筋,下部配置钢筋12根直径25mmⅢ级钢筋,左右各配置钢筋8根直径25mmⅢ级钢筋,抗剪箍筋φ10@200四肢。
支撑2轴力设计值N=1705.00kN,弯矩设计值Mx=450.00kN.m,My=180.00kN.m,上部配置钢筋6根直径25mmⅢ级钢筋,下部配置钢筋6根直径25mmⅢ级钢筋,左右各配置钢筋4根直径25mmⅢ级钢筋,抗剪箍筋φ10@200四肢。
5 土方开挖施工方案
1)土方开挖施工工艺
① 综合楼A座设计基底标高-9.85米,B座设计基底标高-10.45米,现基坑内槽底标高已挖至-2.6米,故A座基坑需挖除7.25米,B座基坑需挖除7.85米。
② 根据基坑支撑设计要求及基坑现场实际情况,本工程需分五区二层进行开挖,第一层开挖至基坑内支撑下面能过自卸汽车为止(-6.5米～-7.1米),第二层采用水准仪进行高程监测,主楼挖至中位抗水板基底-9.60米处,再配以人工挖至桩承台基底;配楼挖至筏板底-10.20米处进行人工配合,随清底随用挖掘机刨刮。任何机械不得碰撞基坑内支撑。
③ 先进行场地内标高测设,用挖掘机对场地进行平整。并填筑运土车辆的道路,道路宽10米,道路采用建筑垃圾或碎石进行压实,坡道出口设置在建筑物F～H轴/10轴处,土从南侧大门运出,进口设置在建筑物7～8轴/K轴处,汽车从北大门口进入,坡道坡度5‰.大门出口处设置带焊接钢筋缀条的钢板并C30砼道路硬化,为减少带泥上路,门口1米处设沉淀冲洗沟。
④ 提前15天以上进行降水,水位降至坑底标高以下1.0米进行开挖,采用分段分层,均匀对称开挖,在临近保护建筑物部位根据设计工况的要求应先开挖无保护建筑物一侧,再开挖临近建筑物一侧,挖时预留坡道,三台1.2米3反铲挖掘机在每条道路旁进行开挖,三台0.35米3小挖掘机进行桩间挖土及倒运土方,具体布置根据实际情况随时调整。
⑤ 主楼土方开挖:第一步挖深不超过4米,第二步清除上部桩头后再机械掏挖至基坑设计基底标高,人工配合清理。
⑥ 附楼CFG桩属于高位桩,第一步采用大挖掘机挖掘深度不能超过5米,第二步开挖由小挖掘机顺桩行距进行掏挖,掏挖时不得碰撞CFG桩,剩余桩头随时用人工割除后用机械抛出基坑,专业技术人员现场监督、指挥,人工配合清底。
2)开挖中对支撑构件、工程桩及降水井的保护是本工程的难点。
3)基坑开挖期间周边建筑物及支撑体系监测为本工程的重点。包括桩体水平位移监测和周围建筑物、道路沉降观测。
6 结束语
1)本工程整个基础施工期间无渗漏水现象,实测位移量满足设计要求,支护效果良好,保证了基坑的正常开挖与周围建筑物的安全。2)因地制宜,结合周边环境的特点进行有针对性的基坑支护设计,以达到保证基坑及周围建筑物安全的目的。3)根据基坑支护设计的实际情况,选择一个安全、快速的开挖方案,对以后同类型的基坑支护及土方施工有一定的借鉴作用。