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地下室基坑围护施工实例

[日期:2013-05-29]
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1 工程概况 

  上海铁路西站乘务员公寓,位于车站西站台南侧,地下1层,地上7层,框架结构,二层东南角有连廊与三层办公楼相接,建筑面积5247m2。公寓楼地下室基坑平面尺寸33.10m×21.70m。基坑开挖深度:平板底为-4.15m,反梁底为-5.00m。场地地面标高±0.000m。   

  楼的周围环境是,西面有一道砖围墙,距基坑边3m,东面多层住宅外墙距基坑边4m,北面相距2.30m就是火车站西站台,且站台高出基坑边地面1.10m,南面场地宽阔。施工期间,必须保证临近建筑物的安全,特别要保证北面铁路站台的安全、不影响铁路的正常运行。   

  场地地质状况,自上而下土层分布:①杂填土厚1.30m;②粉质粘土厚2.50m;③砂质粉土厚2.70m;④淤泥质粉质粘土厚1.50m;⑤淤泥质粘土厚7.00m。地下水位在地面以下0.50m。北面站台边3.50m左右宽的东西向地带,地下3m深处有块石等地下障碍物,东北角区域有一暗浜,浜底深3.40m。

2 基坑围护方案 

  (1)基坑围护的必要性。基础位于③砂质粉土之上,地下水丰富,基土渗透系数大,按基坑挖掘深度及周边环境,不具备大开挖(结合井点降水)条件,必须采取相应的基坑围护措施。   

  (2)围护方案选择。①钢板桩:打入时会发生震动,拔出过程中周边地面会发生开裂,本工程紧靠铁路站台,环境险要,不能采用钢板桩围护方案。②钻孔灌注桩挡土加外侧深层水泥搅拌桩防水:因造价高,建设单位不同意采用。③深层水泥搅拌桩墙:在基坑开挖深度达4.15~5.00m的情况下,按重力坝的设计及构造要求,基坑西、北两侧场地宽度不够,不能完全采用常规的深层水泥搅拌桩墙方案。④深层水泥搅拌桩高低截面围护结构方案:在基坑边场地宽度不够的情况下,设想采用高低桩截面的深层水泥搅拌桩墙,高桩即为基坑外侧的挡土墙,低桩位于坑内基底以下,是近似于坑底加固的搅拌桩,施工时将高桩和低桩两者交接在一起,形成整体的高低截面挡土墙,能解决场地宽度不够的问题,征得设计方同意后采用此方案。

3 深层水泥搅拌桩高低截面围护结构设计 

  (1)桩墙截面尺寸:尽量利用场地有限的宽度,同时考虑钻机施工的可能性,确定高桩桩墙的宽度,西面定为2.20m,北面站台边定为2.00m,东面定为2.70m,南西场地宽阔,按常规桩墙宽定为2.70m。西、北两面已定高桩的宽度肯定不能满足安全要求,东面因地下有暗浜,经计算2.70m的宽度也不能满足安全要求,必须加设低桩。低桩长度即为高桩在坑底以下的入土深度,一般为基坑深度的0.8~1.2倍,本工程取5.00m;低桩桩墙宽度应满足高低桩墙整体的抗倾覆、抗滑移及整体稳定性要求,计算中将桩墙向坑内转动的原点定为低桩底部的内角点。经计算,北面低桩宽度为2.50m,西面低桩宽度为1.50m,东西低桩宽度为1.00m。 

  (2)加强高桩悬臂部分的抗弯、抗剪能力:高桩与低桩的截面分界处,因桩墙截面削弱,特别是站台方向,采用插毛竹予以加强。在北面及东、西两转角处5m范围内,在里外排桩中每隔1m插1根5m长的毛竹,以增强高桩的抗弯、抗剪能力。 

  (3)搅拌桩布置:东、西、南三面搅拌桩采用格栅式布置,北面回填土中难以格栅成桩而采用满布。 

  (4)搅拌桩采用#425普通水泥,掺量13%。搅拌桩施工顺序应从低桩到高桩,若反向施工,在低桩施工时,因低桩在坑底以上段不喷浆,搅拌桩相互交接会削弱高桩截面。 

4 方案实施 

  (1)发生问题及处理:北面搅拌桩外侧离站台边净空只有30cm,按钻机可能的行走方向,只能先施工高桩,后施工低桩。基坑北面地下障碍物排除后回填土不密实,高桩施工时,因站台方向土体坚实,基坑一侧土体松软,高桩成桩后发生桩身向基坑方向倾斜,特别在东侧有暗浜的区域桩身倾斜达20cm左右。低桩成桩后,在基坑底能否保证高低桩正常交接是个疑问。若高低桩不交接,低桩不能与高桩共同作为整墙工作而成为一般的坑底土体加固,桩墙的稳定性将削弱,向坑内的位移将增加。为确保铁路站台的安全,在站台方向围护墙的东、西两角上,采用增设钢筋混凝土角撑予以加强的措施,角撑长度7.00m,截面宽60cm×25cm。角撑加设后,北面及其转角部位的桩顶压梁由10cm加厚到20cm,北面压梁宽度增加到2.30m,即与站台石岸边相接。 

  (2)实施结果:基坑土方采用机械挖掘,坑内集水井排水。土方开挖后,检查围护结构高低桩交接情况,东、西两面正常,北面发现高低桩之间局部有间隙,原先的预测基本正确。从基坑土方开挖到地下室底板浇筑完毕,对围护结构进行水平位移观测,观测结果:北面围护结构跨中向坑内的最大位移为25mm,站台面没有出现裂缝,确保了铁路站台的安全。 

5 结语 

  (1)在施工场地较小的情况下,一般的深基坑采用水泥搅拌桩高低截面围护结构是可行的。

  (2)当以水泥搅拌桩墙作为深基坑围护,坑底土体又采取搅拌桩加固方案时,若采用“高低桩整体作用”思路,因增加了原挡土桩墙的抗倾覆力臂,则在安全度不变的情况下,能降低围护结构造价;而在造价不变的情况下,能提高围护结构安全度。 

  (3)围护结构中三侧的低桩伸入基础底板下面,连同高桩一起提高了地基承载能力。本工程没有桩基,预计本工程最终沉降量为200mm左右,工程竣工时最大沉降量为28mm,最大沉降差7mm,这可能与围护结构的作用有关。

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