斜撑支护体系在深厚软土基坑中实践

斜撑支护体系在深厚软土基坑中实践

[摘要]随着城市快速发展,建筑物日渐密集,地下空间开发的基坑支护设计及施工难度不断增大。对于存在相邻建筑的深基坑,为保障已建建筑物正常使用及在建基坑安全,采用钢筋混凝土斜撑进行支护。深基坑斜撑支护施工简单,工期短、造价低,不影响邻近建筑的安全,对类似项目具有一定借鉴意义。

[关键词]深基坑;斜撑支护结构;工期短;造价低

0引言

当基坑平面尺寸大、开挖深度不大时,若采用常规的内支撑,不仅支撑和立柱造价高,而且施工工期长,此时采用围护桩+斜撑的支护结构可有效避免上述问题。支护桩+斜撑支护方案的施工流程为:在基坑中部进行盆式开挖,依靠周边留土为支护桩提供足够被动土压力,待中部基础底板完成后,利用中部已浇筑基础底板作为支撑基础,设置斜撑支撑基坑周边的支护桩,挖除周边盆边留土,浇筑周边基础底板,在地下室整体形成后,再拆除竖向斜撑。对于平面尺寸大,形状不规则的基坑,采用支护桩+斜撑体系施工方便,可节省支撑及立柱材料,故在工程中得到了较为广泛的应用[1-7],同时该支护方案的围护桩位移受预留土台变形及斜撑基础变形等的影响,在设计计算时应给予合理考虑[8-9]。本文基于实际工程案例对某软土基坑支护方案进行介绍,对存在相邻建筑的深基坑,为保障已建建筑物正常使用及在施基坑安全,采用钢筋混凝土斜撑进行支护,取得了良好的支护效果。

1工程概况

集美新城明珠小学项目位于集美区后溪镇,集美大道西南侧、集美北大道、沈海高速以北。规划建设一所36班小学,用地面积26947m2,总建筑面积24279m2,如图1所示。

2场地地质及周边环境概况

2.1工程地质条件

场地自上而下分布的岩土层主要包括:①1杂填土、①2素填土、①3人工填砂、②1淤泥、②2中细砂、②3粉质黏土、②4含泥中粗砂、②5含砂卵石、③残积砂质黏性土、④1全风化花岗岩、④2砂砾状强风化花岗岩等。具体设计参数详见表1。

2.2水文地质条件

场地地下水类型主要为潜水、承压水和基岩裂隙水。赋存、运移于人工填土、淤泥、粉质黏土、残积土层中的属孔隙潜水;中细砂、含泥中粗砂及含砂卵石为场地主要含水层,有一定的承压性。场地初见水位埋深为0.13~8.65m,相当于标高0.35~5.63m;混合水位稳定水位埋深为0.50~5.80m,相当于标高-0.04~8.48m。

2.3基坑周边条件

场地东侧为规划珩源路,规划路对面为空地;南侧为拟建教学楼场地;西侧为规划珩安路,规划路对面距离坡顶线18m处为明珠小学安置房施工场地;北侧距集美大道约20m,道路下方埋设有雨水、污水、电力、电信等地下管网,埋深在2m左右。

3基坑支护方案

该基坑大致呈矩形状,周长约507m,基坑面积约12900m2,基坑大部分区域开挖深度4.30~6.5m,承台及集水井区域开挖深度为5.80~8.00m,土方量约6.4万m3。为了确保基坑及周边环境安全,该基坑采用灌注桩+预留土台+钢筋混凝土斜撑进行支护。如图2所示,通过在支护桩内侧植筋连接,浇筑混凝土腰梁;在混凝土腰梁浇筑时,预留斜支撑及水平传力短柱钢筋;在底板施工时预留牛腿,在腰梁和牛腿之间浇筑混凝土斜支撑支护结构,通过斜支撑支护结构将支护桩所承受的土压力传递给基础。该基坑支护结构避免了采用锚索影响邻近建筑物安全以及对城市地下空间的侵占,同时一定程度上缩短了建设周期,节约建设费用,减少了基坑暴露的安全隐患。

4施工工艺流程及操作要点

4.1深基坑斜撑支护结构施工工艺流程

该工程斜撑支护结构的具体流程如下:土方开挖→支护腰梁施工→底板与牛腿施工→斜撑施工→楼层板与换撑水平传力短柱施工→支护斜撑拆除→回填土→水平传力短柱拆除→回填土。

4.2操作要点

4.2.1土方开挖

定位牛腿位置,采用自然放坡方式,预留斜支撑下方土体,施工过程中注意控制坡面的稳定,减少雨水及地下水对坡面的冲刷。

4.2.2支护腰梁施工

(1)按图纸设计要求进行放样,支护腰梁垫层浇筑,垫层面施工控制好尺寸及平整度。按图纸要求绑扎腰梁钢筋,钢筋规格及型号要与图纸一致。(2)腰梁模板施工时,模板开孔预留斜支撑及水平传力短柱钢筋,预留钢筋位置、间距、规格严格按照图纸施工,重点保证斜支撑及水平传力短柱钢筋锚固入腰梁内长度符合设计要求,确保预留钢筋与混凝土浇筑一次完成,减少后期采用植筋等方式弥补的不利影响;腰梁模板预留孔做好封堵,避免混凝土浇筑过程中跑浆过多影响腰梁成形质量。

4.2.3底板与牛腿施工

(1)先绑扎牛腿地梁钢筋,牛腿地梁可与基础地梁重合,取两者较大值(截面、配筋率)施工。现场牛腿地梁与基础地梁调整方案,需上报主体与支护设计院复核确认后方可实施。(2)牛腿同底板混凝土同步施工,施工过程中把控混凝土供应情况,避免施工过程冷缝的产生,确保施工质量,防止接口处渗水。牛腿模板应严格按照设计尺寸及斜度进行,安装及加固,确保浇筑完成后牛腿成形尺寸符合设计要求,避免对后期斜撑梁施工产生不利因素。

4.2.4支护斜梁施工

(1)利用挖机开梁槽,带线修平垫层及调整位置,梁槽侧面修坡,垫层施工前整平基层面,清除松散碎土。(2)绑扎钢筋,架设模板。混凝土施工前对支撑架体稳定性进行检查验收,斜梁混凝土浇筑必须保证密实,因斜度影响,浇筑过程中须分段浇筑。如因特殊原因产生施工冷缝,重新浇筑前应对施工冷缝面进行凿毛处理,确保冷缝处混凝土整体性较好,具备斜支撑功能,具体如图4所示。

4.2.5换撑水平传力短柱施工

换撑水平传力短柱应与楼板一同施工,形成一个整体,避免应力全部由剪力墙承担,直接传递到剪力墙上,对剪力墙施加附加荷载,造成较大的变形,导致地下室外墙开裂,影响建筑使用功能甚至后期的结构安全,如图5所示。

4.2.6支护斜撑梁拆

除基坑及地下室主体施工过程中,严格按照设计要求进行基坑监测,会同基坑监测单位及参建单位及时分析基坑监测数值,动态掌握基坑支护体系的安全性。拆除支护斜撑之前,须待换撑水平传力短柱强度达到设计要求,拆除支护斜梁时,可从中间往两头凿除,严禁从一头直接凿至另一头,避免不均匀受力,拆除过程中会同基坑监测单位对监测重点项目加大频率进行监测,掌握换撑后水平传力短柱的力学状态,判断换撑是否符合设计预期及基坑安全使用要求。封堵洞口时,必须将钢筋焊接牢固,同时止水钢板及洞口周边垃圾清理干净,确保洞口处混凝土能浇筑密实,无渗漏水隐患,封堵洞口混凝土按设计要求采用高一级配混凝土,如图6所示。

4.2.7换撑水平短柱拆除

支护斜梁洞口封堵后、外剪力墙防水施工完毕、保护层施工完毕之后,从回填土方向依顺序将水平传力短柱凿除,土方回填与水平传力短柱凿除同步进行,严禁土方未填就将水平传力短柱凿除。基坑支护结构与地下室主体结构间隙狭窄,水平传力短柱凿除过程中应注意施工安全并确保回填土体稳定性。

5效益分析

5.1社会效益

通过深基坑斜支撑结构施工,有效解决了深基坑内支撑造价高及施工工期长的问题,同时也解决了采取锚索施工对邻近建筑物产生不均沉降,甚至产生结构性破坏的影响,保障深基坑施工安全,具有较大的社会效益和推广意义。

5.2经济效益

该工程取得显著的经济效益,不仅节省了大量的内支撑钢筋混凝土费用、内支撑打凿费用,还节约了土方开挖费用、节约混凝土清理运输费用,此外还有效地节约了施工工期。

6结语

通过深基坑斜撑结构的施工,有效解决了传统深基坑采用内支撑支护费用较高和工期较长的难题,同时也消除了锚索施工对邻近建筑物使用安全的影响,该支护设计及施工技术对于类似项目具有一定的参考价值。

作者:方颖 单位:福建省九龙建设集团有限公司