深基坑降水及钢板桩施工技术方案设计

实用文档高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术神勇建设工程总承包东渡城市广场克忠主题：根据高层建筑粉土木地基，采取综合降水和钢板桩支护施工技术措施，确保深基坑工方开挖及基础施工质量。关键词：粉土地基、渗透流量、抽水流量、轻型井点、管井井点、钢板桩。1、绪论高层建筑的地下室渗漏问题，除了在施工技术上控制其由于温度应力、膨胀应力、收缩应力等引起的裂缝外，还有基础混凝土在动水压力下引起的地下水对混凝土的渗透，从而引起地下室渗漏，影响其使用功能。特别是饱和水粉土地基，地下室土方开挖和基础混凝土底板施工，必须按工程地质勘探报告提供的水文地质情况和相关技术参数，综合考虑工程支护形式和降水方案，确保地下水位的降低和动水压力的减小。根据土层的物理力学性质以及渗透系数，进行支护和降水方案设计时，还必须考虑过细粉土在降水时失水情况下的密实性、压缩性对滤管抽水流量的影响，否则将导致降水达不到设计要求，当基础混凝土未达到设计强度前，基底地下水对混凝土会产生较为严重的渗透。东渡城市广场工程，地基为细粉土层，渗透系数为3×10－3，采用混凝土支护桩和单排止水帷幕墙，止水墙未进入不透水层，因此，在基础施工时要求在混凝土支护桩侧设置环形轻型井点降水、局部分级降水、管井井点降水的综合降水方案，而对电梯井部位深基础在综合降水的基础上采用钢板桩支护措施。2、工程概况及特点2.1、工程概况东渡城市广场，由东渡房地产开发公司投资建设，省建筑设计研究院设计。位于市白下区户部街49-1号，属新街口繁华商业区的边缘地区。占地面积4732m2，总建筑面积56000m2，框架—筒体结构。地下二层，底标高-10.25m，建筑面积7845m2；地上三十六层，标准层层高4.8m，总高度182m。按图纸设计，本工程基坑支护主要采用柱列式混凝土钻孔灌注桩加两层支撑（上层为钢筋混凝土支撑，下层为钢管支撑）组合形式；采用SIM工法三轴水泥深搅桩墙作为全封闭止水结构，要求进入②—5层以便于降水井疏干地下水。但实际施工中，由于地下粉土层的地高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术2质情况复杂，桩体成孔困难，止水结构未达到预计的效果，出现涌水涌砂，给基坑开挖带来了困难，特别是电梯深基坑的开挖。该场区地下水为浅部孔隙潜水为主，下部为微承压水，主要受大气降水补给，水位动态受大气降水影响明显，水位埋深1.1～1.2m。主楼大底板基坑底标高为-13.150M,坑中坑底标高-19.050M,超深5.9M，采用钢板桩支护措施。深基坑平面尺寸为13200*18400，另加胎体宽度880。附图示。2.2、工程特点1）、地下土质为粉沙土，后期施工时，土壁较高，侧压力大；地下水压大，易形成涌水、涌沙现象。土方开挖时，必须采取有效的止水、降水、挡土措施；2）、坑中坑土方量大。约1311M3，后期挖土与运土困难；3）、周边基坑围护不稳定。务必尽快施工大底板工程，提高周边支护的安全性；4）、工程工期紧。时至春节，施工时间较紧，各材料采购困难；5）、由于土质复杂，地下水量大，施工时必须迅速施工，连续作业。2.3、施工说明此法主要采用[28a作为钢板桩施工，利用钢板桩施工速度快。高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术3安全可靠的特点。便于坑中坑及时开挖，与大底板同时施工，无施工缝及后期隐患，有效保证大底板一次性施工的工程质量。基坑加深开挖约5.9M，钢板桩深度为9M，沿基坑设计上口框线，另加胎模尺寸，长度约65M.为保证降水,坑外部采用管井降水,按3～5M设置.坑部采用中间管井、周边轻型井点降水。2.4、施工程序打坑外、坑管井---打设钢板桩----周边压密注浆----降排水---开挖第一层土----上道钢丝绳拉或对撑----开挖下层土----对撑设置----开挖下层土---（如此）----开挖底层土----填石子滤水层----垫层砼浇筑----钢筋砼底板----砌筑墙壁----浇筑砼圈梁及夹层砼----阀门封井----绑扎坑钢筋----浇筑砼----蓄水养护。3、钢板桩打设钢板的打设，用三支点导杆打桩机锤击。按单桩打入法施工。从板桩的一角开始，逐块打设。必须注意钢板桩倾斜度的控制。先将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时，槽口对准.基坑底标高为-13.150M，基坑第一道钢筋砼支撑底标高为-2.400M，净空高度为10.75M，打桩时，可适当开挖一定深度的基槽，减低初打时的桩顶高度；第二道钢支撑部位，钢支撑底标高为-8.50M，净空高度仅为4.650M，不能满足打桩高度要求。打桩允许偏差：桩顶标高+100，板桩轴线偏差+100，板桩垂直度1%。4、压密注浆及降排水1）、坑外井降水：确保钢板桩不渗漏，降低坑外水头和坑水压；2）、坑管井、轻型井点降水。轻型井点按土方开挖层分级设置。土方开挖时，中间采用2口管井降水，周边采用轻型井点分级降水。3）、最后坑管井采用真空泵抽水，吸水管采用D50～80钢管，便于在钢筋砼底板处焊止水板。在钢筋砼底板上口的吸水管处设置一水阀，等基础全部成型、砼达到强度后，进行水阀封闭。4）、坑中坑降水，要求降至坑底标高下500。5）、降排水工作，直至砼达到一定强度等级，方可停止。6）、在坑中坑周边3～5M围，深约6M；坑深5～7M高度，采用加密注浆，使粉土固结，减少透水性及粉土的流失。5、部支撑按基坑开挖方案，基坑开挖5.900M，基坑顶标高-13.150M，基坑底部标高-19.050M，，参考《地质报告》，基本位于2-3土层，土密度r=1.83g/cm3,摩擦角ψ=27度,聚力C=8kpa.高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术45.1、板桩顶部悬臂端的最大允许跨度.采用[28a钢板桩，截面抵抗矩W=35.72cm3,[f]=215Mpa.主动土压力系数Ka=tg2(45-27/2)=0.376H=3√6[f]W/(rKa)=3√6*215*105*35.72/(18.3*103*0.376)=87.5cm板桩顶部悬臂端跨度取800.5.2、受力简图坑中坑部支撑采用三道，距顶部的A、B、C三点的高度分别为800、3800、5100。平面尺如第一页图示。角撑长度约9.05M,中间二道对撑的长度约14.2M.各点处的土应力：pA=5.505MPa,pA=26.147MPa,pA=35.092MPa5.3、钢板桩受弯验算[28a，W=35.72cm3一～二道支撑间平均荷载q1=1/2*（5.05+26.147）*0.28=4.368KN/mm2弯矩:M=1/8*1.2*4.368*3*3=5.88KN*M二～三道支撑间的平均荷载q2=1/2*(26.147+35.092)*0.28=8.573KN/mm2弯矩:M=1/8*1.2*8.573*1.3*1.3=2.173KN*M则Mmax=5.88KN*M应力:б=M/W=5880000/35720=164.6[f]215N/mm2[28a钢板桩满足强度要求.5.4、围檩验算:采用3[28a合焊而成,W=340.3*3=1020.9cm3,支撑点间间距高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术54.6M.线荷载:R1=15.826*2.3*1/2=18.2KN/MR2=1/2*(15.826+30.62)*(4.45-2.3)=49.93KN/MR3=1/2*(30.62+40.6)*(5.9-4.45)=51.635KN/M取较大值.R=51.635KN/M.弯矩:M=1/8*1.2*51.635*4.6*4.6=163.9KN*M应力:б=M/W=163900000/1020900=161[f]215N/mm23[28a围檩满足强度要求.5.5、对撑杆设计由上而下对撑杆力:N1=18.2*4.6=83.72KNN2=49.93*4.6=229.678KNN3=51.635*4.6=237.521KN下二道支撑设计支撑力取较大值:N=237.521KN对撑采用2D152*3.5钢管,A=16.33cm2,i=5.25cm,L=14.2M强度验算:б=N/A=1.2*237521/(2*1633)=87.3[f]215N/mm2符合要求稳定性验算(中间采用二个支点n=3)λ=L/ni=14200/(3*52.5)=90.16查表ψ=0.621б=N/ψA=1.2*237521/(0.621*2*1633)=140.5[f]215N/mm2符合要求5.6、角撑杆设计最大力P=N/sin45=237.521/sin45=335.9KN角撑采用2D152*3.5钢管,A=16.33cm2,i=5.25cm,L=9.05M强度验算:б=N/A=1.2*335900/(2*1633)=123[f]215N/mm2符合强度要求稳定验算(中间采用一个支点n=2)λ=L/ni=9050/(2*52.5)=86.20查表ψ=0.648б=N/ψA=1.2*335900/(0.648*2*1633)高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术6=190[f]215N/mm2符合稳定性要求.5.7、上道支撑设计为配合下二道支撑结构的稳定，上道对撑同样采用2D152钢管支撑，并在中间设置2个支点，与下道对撑采用同材料相连接，满足稳定性要求。上道角撑受力P=N/sin45=8372/sin45=118.4KN，较下道角撑所受力小，采用2D152钢管支撑，经验算，满足强度要求。如中间不设支撑点，其稳定性：λ=L/i=9050/52.5=172查表ψ=0.244б=N/ψA=1.2*118400/（2*0.244*1633）=179[f]215N/mm2符合稳定性要求。上道围檩，经验算，采用2[28槽钢满足强度要求。5.8、支撑形式通过以上设计，钢板桩采用[28a槽钢；上道围檩采用2[28a槽钢合焊而成，下道围檩采用3[28a槽钢合焊而成，三道围檩位置由上而下为开挖深度的800、3800、5100处；角撑及对撑均采用双杆D152*3.5钢管，支撑点水平间距不大于4.6M。中间对撑间距适当分开(约1200)，中间设置2个支点（等距分成三段），并采用同规格管材上下、左右相互焊接稳固。角撑下二道之间采用同规格管材上下焊接稳固。各水平、竖向并行支撑管间,四边形体上各焊接同规格管材对角系杆，成双向格构式稳定体系。6、土方开挖分层开挖，土方量共1311M3。采用机械开挖，由南向北退挖；底部土层，采用人工修整，井字架垂直运输、小车及桥架水平运输；逐层开挖，逐层对撑。视降水情况：降水情况好，坑中坑底部斜坡土方直接成型；降水不好，全部挖平至底标高，浇筑砼垫层后，用砖砌或低标号砼放坡浇筑成型。为便于减少钢板桩高度,先挖一层土后再进行下插钢板桩。高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术77、坑封底砼垫层及钢筋砼封底在坑中坑土方开挖时，可能产生管涌现象，故需做好各项准备工作，迅速施工。设置集水井后，立即进行坑垫层砼及钢筋砼封底施工。1）、先铺二层草袋，上铺碎石滤水层，再铺彩条布后浇筑砼垫层。底部先是300厚C25砼垫层；2）、垫层上再采用钢筋砼封底。在垫层上部300厚C25钢筋砼基坑成型、封底，配双层双向Ф16-200钢筋。3)、中钢管抽水管，在钢筋砼板厚中央设置-4*300*300的止水钢板。8、基坑成型1)、底部放坡采用低标号C15素砼，并起到底部周边支撑作用；2）、周边墙壁砌筑240厚砖胎模，并设置钢筋砼圈梁，加强坑壁刚度和稳定性；与钢板桩间采用200厚C25素砼填实，增加封水性能；3）、分层施工的砼上口，设置100*50的凹槽，便于砼接口防水。浇筑砼时，砖胎模侧加设支撑。4）、部支撑随部墙体砌筑高度由下而上逐步拆除。5）、胎模侧采用20厚1：2水泥砂浆粉刷。高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术8电梯基坑沉井施工初步方案6）沉井选型：本工程电梯深基坑，开挖深度基于2700厚大底板基坑下5M，按原图纸设计，深基坑底口平面尺寸为7650*12700，上口平面尺寸为13200*18400，基坑成型上标高为-13.150M底标高为-18.150M。由于基