和信大厦基坑支护的安全施工措施

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  摘要:建筑基坑支护工程的安全结构设计与施工都是一个重要的课题,如何安全的进行结构设计和施工可以说关系到整个工程的进度和质量。文章结合工程实例,分析了和信大厦基坑支护工程结构设计施工中存在的工程技术难点,并提出了具体的注意事项以及相关的解决方案,以期確保施工工程的安全进行。
  关键词:和信大厦;基坑支护;安全施工;施工措施
  一、工程概况
  和信大厦位于深圳市罗湖区和平路与嘉宾路交汇处东侧,地下3层,地上20层。该工程周边紧邻和平路及深铁大厦,与东侧铁路较近,水文工程地质条件复杂,并且基坑周边存在电缆、排水管道等管线,施工环境较差,施工场地较为狭窄,施工空间非常有限。基坑开挖深度约12.4m,基坑局部13.4m;基坑面积约4624m2,基坑周长约316.m,基坑纵向122.0m,横向38.0m;本基坑支护结构采用桩+内支撑支护及桩间三重管旋挖桩作为止水帷幕;本工程基坑支护安全等级为一级,±0.000相对绝对标高4.5m,基坑平面见图1所示。
  二、工程概况及地质条件
  根据深圳市勘察研究院有限公司《岩土工程地质勘察报告》剖析、描述,该场地下水文主要靠大气降水补给,为强透水地层,其含水丰富,透水性好,水位埋深1.0~1.9m。地质特征伏土层从上至下依次为:
  (1)人工填土层;杂填土,棕色、褐黄等色。上部主要由混凝土块和碎砖块组成,稍密稍湿状态,该层分布于全场地,层厚平均4.3m,埋深2.6~6.1m,标高-1.78~1.41m,标准贯入试验锤击数9.3击。
  (2)含有机粉质粘土;黑色与灰黑色、含少量有机和石英砂,饱和软塑状态,该层分布于全场地,层厚0.50~5.9m,平均厚度2.93m,标准贯入试验锤击数6.9击。
  (3)粉质粘土;灰色黄色,含少量的腐殖质,见网纹状结构,底部含中砂,湿土,可塑状态;该层分布于全场地,层厚2.00~6.70m,平均厚度4.68m,标准贯入试验锤击数7.3击。
  (4)中粗砂;灰白、灰黄色,砂粒磨圆较差,呈次棱角状,局部为细砂,呈饱和稍密,局部松散或中密状态,该层分布较广,层厚0.80~2.70m,平均厚度1.74m,标准贯入试验锤击数13.0击。
  (5)含卵石砾砂,土黄、灰白等色,砾砂,卵石磨圆较好,呈次圆状,卵石粒径20~50㎜,局部稍大,饱和、稍密~中密状态,该层分布于全场地,层厚0.80~4.00m,平均厚度2.46m,在ZK28号钻孔埋深13~13.9m,处为有机质土,灰黑色、含少量粉细砂,软塑状态。
  (6)砂质粉质粘土;褐红、由侏罗系凝灰质砂岩风化残而成,含石英砾较少,局部场地为粉质粘土,湿、可塑~硬塑状态。该层仅局部钻孔有分布,层厚1.80~7.70m,平均厚度5.11m,标准贯入试验锤击数平均值16.2击。
  (7)该场地下伏基岩为侏罗系中统凝灰质砂岩,包括全、强、中、微四个风化带。
  三、支护工程的重点、难点
  (1)加强基坑支护质量的重点
  本基坑支护深度约12.4~13.4m,该施工现场是三面临街,一面为广深铁路火车股线,最近距离是2.2m,西面为和平路,距市政电缆沟2.1m,南面为广深股份公司配电房,最近距1.8m,北面为广铁酒店与停车场,相邻距2.1m,场地非常狭窄,施工空间相当有限。如何预防东面铁路股线的安全与其余三面临街路面与建筑物的安全是一个重点。
  (2)因该地段特殊与敏感怎样预防基坑变形与位移的重难点
  预防基坑边坡安全、稳定,使铁路股线不下沉,邻边道路与周边邻楼在基坑施工过程墙体不开裂,地面不变形,地坪不下陷是一个重难点。
  (3)怎样加强铁路股线沉降观测与接触网钢立柱监测也是一个重难点。
  (4)怎样组织有序施工,确保混凝土的运输是一个重难点。
  (5)怎样做好雨季施工与防洪排涝是一个重难点。
  (6)土方开挖必须与基坑支护施工相互配合,先撑后挖,而且土方开挖需要给予支护施工提供锚索施工操作面。
  (7)本工程处紧邻铁路,无放坡空间,开挖深度较深,属安全等级为一级的深基坑。
  四、方案设计
  为确保基坑稳定和周边建筑的安全,避免周边建筑和道路发生不均匀沉降,经过计算和多种方案的比较,决定采用桩+内支撑支护及桩间三重管旋挖桩作为联合支护体系。
  (1)支护方案体系:采用“桩+内支撑支护,支护桩采用旋挖桩,桩直径1.0/1.2m,桩距1.2~1.8m.内支撑采用钢筋混凝土结构,支撑截面尺寸800×800或800×1000,支撑间设钢筋砼连梁,尺寸600×600。
  (2)止水排水体系:在桩间采用三重管旋挖桩共同组成止水帷幕,基坑底部设置纵横交错的盲沟,周边设置明排水沟和降水井形成综合排水体系,避免基坑积水。
  五、施工方案
  根据勘察报告和设计要求,结合现场实际情况,该基坑支护结构与土方开挖采用分别流水方案;根据“先支护后开挖与先撑后挖”的原则,即先行基坑结构支护桩,如旋挖灌注桩在前(施工时须作跳桩施工,预防串孔,相隔需达到砼终凝);三管旋喷桩在后;旋喷桩施工时须等旋挖桩强度须达到≥70%(一般要相隔>7周天,且日气温大于是260 C)方可施工,采取平面分段错开作业的方法。
  根据现场的实际情况,结合地下室底板设置后浇带情况与基坑布置与场地的关系,为节约投资减少二次材料转运费用;我们计划地下室开挖采取分段开挖与地下室段结构分段施工,即在A~G轴处,1~12轴、12与13轴之间先行施工,此处土方开挖收口采用台级收口,斜面控制为小于∠400 左右1:1.25坡,机具上落基坑内作业在该斜面中间拓修一条7m宽临时坡道I=20%,该路基垫层用建筑费渣500㎜平整压实作基坑出入拉土;为了预防雨季泥浆流失与确何该处土质稳定,面层采用喷射砼,做法用C20喷射砼50厚,挂10#铁丝网@200×200,或成品ф4@200×200钢筋网片,坡中还需打入钢筋土钉墙1Φ16L=1500@2000均布。待基坑土方挖运与各项收尾完成后,该处坡面全部采用槽钢或工字钢搭设与焊接,面铺4厚波纹钢板作为钢筋加工与模板制作场地,但该处严禁汽车行使与堆放重物;待该段地下室结构施工至±0.000后,才推行另一段基坑开挖即13~18-A~G轴,具体见基坑分段施工平面布置图。   基坑土方开挖,做到先上后下即基坑支护结构完成后(含冠梁)方可开始开挖;开挖过程遵循,纵向分段,深度分层,控制基坑土方均衡、对称、循环浙进的开挖原则;内支撑架设与基坑土方开挖是密不可分的关键工序,二者极具时间性和协调性。支撑架设时间、直接关系到深基坑稳定,支撑构件必须严格按设计要求施工。内支撑施工遵循“先撑后挖”;第一层基坑土方开挖至混凝土内撑梁梁底下平,标高0.5m处停下(即第一道砼内支撑梁底标高),进入首道混凝土内支撑施工。该道支撑强度达到>70%时,方可第二层土方开挖,该层土方开挖至梁底平即-3.5m,进入第二道混凝土内支撑施工。该道支撑强度达到>70%时,方可第三层土方开挖,即未层土方开挖。
  六、安全预防措施
  (1)加强基坑旋喷桩止不水质量
  确保基坑施工质量,提高基坑安全与稳定,止水帷幕的施工质量是本工程的一个重点,严格按设计要求施工,严格控制水泥用量与施工工艺。旋喷桩的抗压强度不小于1MPa。三管旋喷桩水泥浆液射流压力应高于20Mpa。空气喷射压力大于0.7Mpa,提升速度8㎝/min,分段提升的搭接长度不应小于100mm。水泥采用P.O.42.5R普硅水泥,水灰比宜为1.0,@m水泥用量要大于400㎏/m,穿过含卵石砾砂层进入砂质粉质粘土层不小于2m,桩长约17~18m;要求钻机施工时安放保持水平,钻杆保持垂直,其垂直度允许偏差不得大于1.0%。本工程止水旋喷桩是钳固于砼柱于中間且有,地质复杂多变、特别在基坑底层左右有中粗砂和卵石层,水位饱和,止水至关重要,我们采取高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体,形成较大的空隙,再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中,喷嘴作旋转和提升运动,使水泥浆与土混合,在土中凝固,形成较大的固结体,其加固体直径可达到设计要求的直径与止水的效果,同时加强全过程复喷,特别是卵石砾砂层更是要加强复喷,确保旋喷桩的止水质量。
  (2)加强基坑支护砼桩施工质量控制
  因该地段特殊与敏感怎样预防基坑变形与位移的,支护桩施工质量:桩径误差不大于50mm,垂直度控制偏差0.5%,桩位控制偏差不大于100mm。支护桩桩身混凝土强度C30,主筋的混凝土保护层厚度50mm,灌注桩芯砼前要保证清孔后的各项指标符合现场实际地质情况的需要。在下导管前,首先检查其是否损坏,密封圈、卡口是否完好,内壁是否光滑圆顺,接头是否严密,杜绝下入孔内漏水,以防以防断桩、砼离析,确保桩基的完整性。灌注水下砼时要遵循“勤拔少拔”的原则,严格控制导管埋入混凝土中的深度,绝不允许导管拔空现象,致使桩基缺陷。
  (3)加强铁路股线沉降观测与接触网钢立柱监测
  因该距离铁路股线较近,基坑位于铁路里程:DK145+500—DK145+635处;为保证铁路的正常运营,对线路的影响降到最低点。我项目部针对本次施工对线路、电气化立柱的影响制定了相关措施加强巡查巡视制度。与工务段、供电段办理铁路施工安全协议及营业性施工许可证。
  1)、项目部派抽派人员进行巡查巡视
  项目部派两名经验丰富的线路工定期对线路进行检查保证线路的水平、高低、轨距不超过允许值(线路轨道几何尺寸偏差允许值:轨距:+9、-4;水平:8;高低:8;道岔轨道几何尺寸偏差允许值:轨距:+5、-3;水平:8;高低:8;注:采用站线允许值)
  2)、线路检查观察
  如果线路工观测,发现线路变形超出允许值,应采取以下措施避免引起进一步变形:停止基坑开挖施工→通知驻站联络员在车站办理线路封锁或者慢行的手续→派线路工检查线路→立即通知公司调度、领导(同时抢修、调整线路状态至完好)→开通线路。
  线路出现水平移动,由于火车对线路的不断冲击,造成线路的水平、方向发生变化,需要及时对线路进行恢复调整才能满足列车的安全运行,此时需按照情况2的方式进行处理。
  3)、处理方法及人员分工
  ①由项目经理负责协调施工有关事宜,紧急情况通知公司调度及领导,组织及指挥应急抢修方案实施。
  ②由驻站联络员负责在车站信号楼办理封锁或慢行手续,由防护员负责在线路两头插红牌或者慢行牌。
  ③由技术主管及现场施工负责人实施应急抢修方案、组织抢修设备及物资进行线路恢复。查清现场情况,根据实际情况及时汇报,并根据情况实时调整应急措施。
  ④由现场施工负责人带领各班组抢修人员进行抢修工作。
  ⑤由测量主管带领测量人员对线路变形进行监测。
  ⑥由电工负责照明及施工用电。
  在电气化区段内,所有施工人员及其携带物品与接触网的带电部分必须保持2米以上的距离。
  严禁任何物件与接触网的导线及连结部件带电部分靠近时,在距电气化接触网5米范围内的导电体必须有良好接地。
  严禁向接触网上抛掷或搭挂绳索等物件,一旦发现接触网上挂有线头等物品时,不准接触,影响行车安全的,立即打停列车,报告车站及供电事业部门组织检修;当发现接触网导线断落,人员要远离10米以外,并将该处加以防护,立即通知相邻车站或腾部门派人处理。
  (4)组织有序施工,确保混凝土灌注连续性
  因该地段为市闹区,车辆拥挤与塞车是客观存在,我们白天计划灌注的混凝土;如旋挖桩、冠梁、内支撑等。尽量错开上下班高峰期时间。使之各部位混凝土灌注时的连续性与紧凑性。
  (5)雨季施工与防洪排涝防护措施
  ①雨季施工设有专人负责收发天气预报情况,若有雨情及时通报全体施工人员,做好预防措施,备足现场抽水、排涝设备,基坑抽水安排专人专职负责坑内排水与巡查,确保基坑不泡水与场内道路的畅通。混凝土浇捣期间随时注意气象台预报,尽量避开雨天施工,并做好雨布等防雨材料准备,使之随时有应急响应。同时现场机电设备要做好防雨,防雷、防漏电措施,随时处于良好状态。
  ②防台风措施,台风季节应有专人负责发布天气预报,一有预报时要特别提高警惕,随时做好防台风袭击的准备。台风到来之前,独立的机械、及未装好的钢筋、模板等进行临时加固,堆放在基坑内的大、中、小型机具、等零星材料要及时转移到高处堆放加固好,不能固定的东西要及时搬到建筑物内,台风过后要立即对模板、钢筋特别是电源线路进行仔细检查,发现险情与问题要及时处理与信息返遗。
  七、结束语
  基坑支护工程是高层建筑基础工程施工中的难点和重点,在实际施工中,要根据地质条件,周边环境的要求及不同支护型式的特点、造价等综合确定,这样才能确保工程进度和质量,同时也有利于保护周围环境,带来巨大的经济和社会效益。
  参考文献:
  [1]李娟,吴书义,刘玉利.旋喷桩止水帷幕与桩锚联合支护在深基坑施工中的应用[J].建筑施工,2009,31(4):258-260.
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