承林大厦深基坑工程施工方案及说明

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承林大厦深基坑工程施工方案及说明

4.5.1上层滞水处理

①对基坑周围3.5m宽的地面用厚50mm的素砼进行硬化,在基坑四周距坡顶1.5m处修筑一条排水沟,以截地表水流入基坑,截面尺寸300×400mm,混凝土浇筑,按3%坡率流入集水井中,统一排入市政排水系统。

②基坑底部内也沿坑底四周设置一条排水沟,截面尺寸300×300mm,混凝土浇筑危房改造工程施工组织设计,并布置一定数量的集水井,以抽排坑内之水。

2、对卵石层及粉细砂中的层间无压水的处理。

在支护桩间设置φ1400的高压摆喷桩与支护桩一起形成侧向止水帷幕。

3、对岩石裂隙水采用明排即可。

5、深基坑开挖及施工流程

本基坑工程包括冲孔灌注桩、高压摆喷桩、冠梁、内支撑梁、钢立柱及立柱桩施工、土方开挖等主要施工项目。

5.3主要施工技术要求

5.3.1支护桩施工要求

支护桩排施工宜采用跳花打法,砼达到初凝且3天后方可施工相邻桩。

保证桩长、桩位、桩径满足设计要求。

支护桩钢筋数量、规格、长度应满足设计要求。主筋搭结长度不小于10d,同一截面接头面积不大于50%,且相邻接头错开35d,主筋保护层厚度不小于50mm。

5.3.2高压摆喷桩施工要求

压缩空气:压力0.7~0.8MPa,流量60m3/h;

水泥浆:压力15~20MPa,流量80L/min;

水灰比:0.8~1.0;

浆液比重:送浆>1.65g/cm3,回浆>1.25g/cm3;

提速:8~10cm/min;

旋转速度:4~6r/min。

(2)正式施工前,应进行施工工艺试验并确定施工工艺参数。采用P·O42.5普通硅酸盐水泥。支护桩间高压摆喷桩桩顶标高和桩长详见设计图纸。

5.3.3冠梁及内支撑施工要求

冠梁及内支撑梁作为基坑支撑结构的受力杆件,其施工质量亦显重要。冠梁沿支护桩顶形成闭合圈并兼作围檩。

根据现场土方开挖实际情况,确定冠梁施工顺序。为保证施工作业面不积水,土方开挖时,开挖处应设置排水沟及集水池,以便对基坑积水进行集中抽排。

土方开挖工程中,应将支护桩桩头周边土清除,以便破桩施工。破桩头质量要求如下:

A桩头顶面达到设计标高,并报测量监理工程师复核认可,其顶面无松散层及松散残余,桩身(保护层)无破损,保持完整。净厚度达到规范要求。

B桩顶中心偏位在规定范围内。

C钢筋无损伤,弯折小于规定值,外露长度与设计长度比在±5cm范围内。

支撑结构的安装与拆除顺序应同基坑支护结构的设计计算工况相一致必须严格遵守由上而下、先撑后挖的原则。

基坑挖土到相应钢筋砼支撑和冠梁的标高后,应及时制作支撑,施工中还应注意下列事项:

(1)钢筋的连接应根据设计及规范要求进行,钢筋的接头一般应设置在跨度的1/3处,位于同一区段内纵向受拉钢筋接头数量不大于50%。

(2)支撑的直线性必须保证,受力主撑必须一次性浇筑混凝土,无法一次性浇筑时,可断在一跨的1/3处。

(3)缩短养护时间,支撑混凝土可考虑加早强剂,或提高强度等级。

5.4基坑土方施工技术要求

1、尽可能缩短支护结构的暴露时间,下部土体开挖时尽量采用盆式开挖方式,有效地控制围护结构变形和坑外地面沉降,同时尽量利用“时空效应”的概念开挖基坑;

2、基坑开挖的基本原则:先撑后挖,土方开挖分层、分段、对称、平行、留土护壁,限时完成开挖;

3、施工流程展开段的划分,应以坚持限时开挖,且保证挖土工作连续、快速封底的原则。

(二)基坑土方开挖应注意的问题

土方开挖采用反铲挖土,自卸汽车运土。应合理布置运输线路,合理安排施工机具,土方开挖应与支护结构施工密切配合。

该基坑所处的环境条件复杂,因此对地下室施工做如下要求:

1、在进行基础、基坑土方开挖时严禁碰撞支护结构,在基坑土方开挖时应平衡分层,每层开挖深度不宜超过2m,防止开挖过快时,土压力释放太快,影响基坑的安全;

2、坑底应留20~30cm的土体,利用人工清底,清底后应及时浇垫层。

3、在施工地下室底板时宜分区、分片,在基坑开挖至底标高后,应尽快进行底板施工,根据后浇带的设置情况进行分区分片,这样可相当于减小基坑的开挖深度,有利于基坑的安全;

4、对岩层的开挖宜尽量采用机械开挖,当需要采用爆破时,应注意爆破对周边环境及支护结构的影响。

5、当主楼独立基础未进入中风化岩需要超挖时,应及时按结构设计要求回填素砼。本基坑设计已考虑超挖。

地下室施工至地下一层楼板后,以该层楼板作为换撑支点,从楼板每隔一定距离做一水平支撑梁与支护桩相连组成支撑体系,以此作换撑措施,详见设计图;

待其砼强度达到设计强度的80%以上后,可拆除内支撑构件,并继续施工下道工序。

深基坑开挖后,土体与地下水自然平衡状态会发生巨大的变化,对环境或多或少造成不可避免的影响,基坑自身的稳定程度会随着暴露时间的延长而降低。因此应做好整个地下工程施工的计划安排,尽量缩短工期,减少暴露时间,及早回填。

土方开挖和地下结构施工时,不得碰撞损伤支护构件及观测标志。土方随挖随运,不得随意堆置于基坑周边。施工用料必须放置于坑边时应均匀堆放,基坑边堆载不得超过支护设计规定的荷载值15kPa,且应保持一定的距离。总之应科学管理,文明施工。

(1)是参建各方能够完全客观真实地把握工程质量,掌握工程各部分的关键性指标,确保工程安全。

(2)在施工过程中通过实测数据检验工程设计所采取的各种假设和参数的正确性,及时改进施工技术或调整设计参数以取得良好的工程效果。

(3)对可能发生危及基坑工程本体和周围环境安全的隐患进行及时、准确地预报,确保基坑结构和相邻环境的安全。

7.建设单位提供的相关资料。

(1)本工程应加强信息化施工,施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法,对施工全过程进行动态控制。

(2)监测仪器的选型,要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施工期内使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。

(3)仪器安装埋设前要进行检验和率定,绘制监测点安装埋设详图,并按照方案和埋设要求做好埋设准备。

(4)仪器埋设时,核定传感器的位置是否正确,埋设的准备是否符合技术要求,按监测的位置和方向埋设传感器。

(5)所有监测点安装埋设完成后,及时绘制测点位置图,并加强对现场测点的保护,以防监测点被破坏。

(6)监测数据必须做到及时、准确和完整,发现异常现象,加强监测。监测数据未达到报警值期间,应向设计单位每周提交一次书面监测结果(包括每天的监测数据及周报),监测材料上注明对应的施工工况及工况平面分布图等施工信息,便于相关各方分析监测结果所反映的情况。

(7)监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方,以期尽快采取有效措施保证本工程进展顺利。

(8)对原始数据要进行分析,去伪存真方可进行计算,并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线,按施工阶段提出简报。监测工作贯穿基坑工程始终,待全部资料备齐后,应提供完整电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告予围护设计单位及相关各方。

(9)监测方案须得到设计单位的认可,监测得到的数据必须及时提供给设计单位,施工总包单位应根据监测数据及时调整施工进度和施工工况,以保证本基坑工程的信息化施工。

为使基坑开挖顺利进行,确保基础工程施工安全,对基坑施工期间进行跟踪监测,按照本工程现场情况及基坑支护设计方案的要求拟作如下监测工作:

支护结构顶端水平、沉降位移

基坑周边地表沉降及位移

围护体及土体深层侧向位移

每次观测完毕后及时向建设方和监理方口头通报观测成果,并及时提交观测成果报告。分析基坑开挖施工时,边坡的安全可靠性及对周边环境的影响程度,及时提出建议、报警和应急措施,现场检测人员应及时分析各种监测资料,捕捉险情发生前的种种前兆信息,实现险情预报,为信息化施工提供依据。

(1)基坑施工期间每3~7天观测一次;基坑开挖及支护现场施工完成后至基坑回填前每15~20天观测一次。遇大雨或变形速率过大等情况时,应加密观测。

(2)基坑监测发生异常或累计达到监控报警值,应停止施工并立即通知设计方,决定是否采用应急措施。

支护结构顶端水平、沉降位移

连续3天位移速率大于3mm/d

基坑周边地表沉降及位移

连续3天位移速率大于3mm/d

围护体及土体深层水平位移

连续3天位移速率大于3mm/d

连续3天位移速率大于3mm/d

连续3天位移速率大于3mm/d

连续3天位移速率大于3mm/d

说明:支护桩底已进入泥质粉砂岩,支护结构相应监测预警值可按有关规范进行适度调小。

7.1基坑可能存在的风险

由于深基坑支护设计与施工是一门综合性的岩土工程工作,基坑开挖后土体和地下水的自然平衡状态会发生巨大的变化,对环境或多或少的影响是不可避免的。

本基坑工程主要存在的风险:

(1)由于基坑开挖的不对称等现场施工的制约,基坑支护结构可能存在受力不均匀的情况,造成存在围护结构的局部受力和变形偏大。

(2)周边环境(如建筑、道路、市政管线等)的沉降或位移偏大。

(3)其它可能存在的风险。

(1)基坑工程实施前,根据地勘报告和主体结构的规模和挖深,已经进行了详细的基坑支护设计,支护结构根据计算分析结果进行设计,设计方案需要通过相关管理部门组织的专家评审。

(2)安全、可行的方案在实施前应与基坑各分项工程的实施单位进行有效地沟通,协商确定好各分项工程(支护结构的施工、土方开挖、监测等)方案,基坑工程实施阶段应严格按照预定方案执行,过程中保持信息化施工,各方及时沟通和联络,准确掌握现场的各种情况,保证基坑工程的顺利实施。

(3)现场施工造成的支护结构的受力不均衡是不可避免的,在基坑支护设计中已考虑受力不均衡的问题,对个别构件进行了专项设计和分析。如现场出现局部位置的受力或变形较大的情况,可根据现场的监测报告,认真分析原因,调整施工进度。

(4)基坑开挖要分层分段进行,动态土坡的稳定性也不可忽视,支护工况设计中,浅层土体动态土坡留设坡度不大于1:2,深层土体的动态土坡留设坡度不大于1:1.5。留设时间较长的土坡需要设置护坡措施。

(5)支护体在施工前要清除该位置的地下障碍物,施工过程中要严格监控,确保施工质量。如开挖时突然出现局部的渗漏,可找准渗漏点及时进行封堵。

(6)基坑开挖对周边环境可能产生影响,在开挖过程监测过程中如发现周围环境中出现变化速率过快时应立即采取有效措施对其进行保护,如调整施工进度,局部进行加固等。

(7)由于基坑工程中的许多不可预见性,现场施工过程中存在一定的风险。保证基坑工程的信息化施工,对于基坑工程的安全至关重要。对于现场出现的各种情况及时通报有关各方,相关各方及时协商,在第一时间发现原因,商讨解决办法。经过支护结构的可靠设计和对现场施工的严格监督和控制,必定可以将基坑工程的风险降低到最小的程度,顺利完成本工程的施工。

(1)在工程开工前首先建立以土建总承包单位为主,由基坑支护体分包单位、业主、总包管理和监理参加的抢险小组。对基坑工程施工过程中无法预测而可能出现的前期施工质量问题作足够的思想上、物资上、劳动力上的准备,一旦发现危险情况及时处理。做到“先处理、后施工”的原则,杜绝盲目施工。

(2)发现支护体变形较大时考虑采取停止挖土,并会同业主、设计拿出可靠措施后再继续施工。如:用编织袋装满砂或土堆压坡脚,以控制变形,如险情较大并条件允许可令挖土机取土直接回填,在位移、沉降过大的区域根据产生原因进行加强加固处理后再继续开挖基坑;亦可进行砂(土)包反压坡脚,坡顶卸荷或放缓坡体等措施。

(3)发现坑壁漏水流土现象后立即采取注浆并用快硬水泥封堵等措施。对于比较大的渗漏,可采用聚氨酯进行止流后再进行补漏处理,以保证基坑的安全。

(4)挖土现场应配备足够的防台防汛物质(水泵、塑料薄膜、铁钉、铅丝等),出现下雨天气,及时对已开挖好的土体进行覆盖。

(5)如现场出现动态土坡的稳定问题,可通过限制坡顶荷载等措施保证稳定。

(6)加强环境监测和现场巡视,及时预报险情。

二、内支撑平面有限元计算

1、ZC1矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算

矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算

混凝土强度等级C30,fc=14.3N/mm2,

钢筋采用HRB400级,fy=360N/mm2,fy’=360N/mm2,

弯矩设计值:M=150kN.m,

轴向压力设计值:N=1.35×1.0×1.2×2605kN=4220.1kN。

截面尺寸:b=800mm,h=700mm,面积:560000mm2,构件计算长度l0=13000mm。ξb=0.518

按对称配筋矩形截面考虑,设αs=35mm,αs'=35mm。Nb=α1fcξbbh0=3940.7kN

(2)判别是否考虑附加弯矩影响

M1/M2=150/150=1>0.9

应考虑支撑杆件在竖向平面内因二阶效应产生的附加弯矩影响。

ea=20mm或ea=h/30mm=23.3,取ea=23.3mm

Cm=0.7+0.3M1/M2=1,取Cm=1

ξc=0.5fcA/N=0.5×14.3×560000/4220100=0.949

求初始偏心距ei即ei=e0+ea:

e0=M/N=570000000/4220100.00=135.1mm

ei=e0+ea=135.1+23.3=158.4mm

ei<0.3h0=199.5mm

(5)求纵向钢筋面积AS和AS'

取As=2945.4mm2

采用双面对称配筋12根Ф25三级钢,面积为5890.8mm²,满足要求。

混凝土强度等级C30,fc=14.3N/mm2,α1=1;

受拉钢筋为HRB400级,fy=360N/mm2;受压钢筋为HRB400级,f'y=360N/mm2;

Mmax=0.8×1.35×1.0×1/12×133×9.42=1058kN·m

M=Mmax=1058kN·m

αs=M/(α1fcbh2)=1058000000.00/(14.30×800×965×965)

=0.099<αsmax=0.40

最小配筋面积:Amin=ρmin×b×h0=0.00200×800×965=1544.0mm2

纵向受拉钢筋面积:As=3212.5mm2

(3)截面配筋及配筋图

考虑截面上弯矩变号的因素,采用对称双面配筋,共14根25的三级钢,面积为6872.6mm2,满足要求。

V=1/2×(133×9.4)×1.35=843.9kN

0.25βcfcbh0=0.25×1×14.3×800×965=2759.9kN>V=843.9kN

0.7ftbh0=0.7×1.43×800×965=772.8kN>V=843.9kN

计算长度L=8.4+0.46x5=10.7m,单肢回转半径,缀板间距为0.7m

5.2立柱桩承载力验算

立柱桩采用Φ900钻孔灌注桩,混凝土等级为C30,钢筋等级为HRB400。

取桩进入5层泥质粉砂岩层,立柱桩长约为5m。

立柱桩竖向承载力特征值:

JGJT299-2013标准下载=3.14×0.9×(2.2×50+2.8×100)+3.14×0.45×0.45×900=1674.4kN。

立柱桩采用Φ900钻孔灌注桩,混凝土等级为C30,钢筋等级为HRB400。

取桩进入5层泥质粉砂层,立柱桩长约为5m。

<0,即立柱桩无拔力产生。

济南市章丘华龙大夏塔吊专项施工方案立柱桩竖向抗拔承载力满足规范要求。

立柱桩配筋按构造要求即可。

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