7.1桩基工程概况
(1)本桩基工程由业主指定分包于前期施工,不在本公司施工范围。
(2)本工程选用钻孔灌注桩,桩径。
7.2基坑围护设计方案概述
7.2.1围护结构
本基坑主楼开挖深度为10.05m,裙搂开挖深度为9.55m,局部区域开挖深度12.35m,电梯井和集水井等区域局部落深0.9~2.90m。
(1)设计采用SMW工法Φ
三轴水泥搅拌桩,内插型钢H*,坑内设置二道内支撑(局部三道)。
(2)主楼处,Φ
三轴水泥搅拌桩的入土深度为22.85m(有效桩长21.2m),内插型钢H*,长度为22m。
(3)裙搂处,Φ
三轴水泥搅拌桩的入土深度为22.05m(有效桩长20.4m),内插型钢H*,长度为21m。
(4)靠现门诊楼一侧,为保证其正常使用,适当增加围护桩刚度,减少围护桩变形,采用Φ
三轴水泥搅拌桩,入土深度为23.05m(有效桩长21.4m),内插型钢2H*,长度为22m;这一侧北部,局部集水井等落深区域较多,开挖深度11.15~12.15m,且相互连接成片,为确保门诊楼在开挖期间的正常使用,此部分搅拌桩入土深度27.85m(有效桩长26.2m),密插型钢H*,长度为27m;且局部考虑设置第三道临时支撑。
(5)局部挖深12.35m区域,Φ
三轴水泥搅拌桩的入土深度为27.85m(有效桩长26.2m),密插型钢H*,长度为27m。
(6)局部电梯井深坑区采取水泥搅拌桩挡土和压密注浆等措施进行加固。并且在基坑各边的跨中和阳角设置坑底搅拌桩加固措施。
(7)楼板换撑时,考虑在楼板缺失处设置临时型钢结构换撑系统;局部楼板标高-5.60m区域,统一在-3.80m标高处设置临时钢支撑换撑。
7.2.2支撑系统
(1).支撑体系
a本工程开挖深度较深,周边环境对位移控制要求较高,因此支撑设计在坑内设置二道水平内支撑(局部三道)。
第一道采用钢筋混凝土支撑。
b第二、三道采用钢管对撑,安装速度快,拆除方便,钢支撑安装完成后,要求及时施加预应力,并根据实际情况随时进行复加。
c第一道钢筋砼支撑中心标高-2.,钢筋混凝土围檩截面×。钢筋砼支撑×,钢筋砼连杆×。
d第二道钢支撑中心标高-6.,采用钢管对撑Φ×16双拼,斜撑H×,钢围檩2H×。
e局部第三道钢支撑中心标高-10.,采用钢管对撑Φ×16双拼,斜撑H×,钢围檩2H×。
(2)支撑立柱
a支撑立柱采用型钢格构柱4L×14,截面为×,其下设置立柱桩,立柱桩为Φ钻孔灌注桩,型钢格构立柱穿越底板的范围内需设置止水片。
7.2.3栈桥设置
由于本工程基坑四周已无施工便道可利用,为解决基坑土方开挖,故在第一道钢筋砼支撑面上设置栈桥,栈桥设置方法如下:
(1)栈桥宽度取9米左右。
(2)栈桥下钢筋砼支撑截面高度作适当提高。
(3)栈桥转角处空格用钢筋砼板补缺。
(4)栈桥面铺设重型路基箱,见7.2-1。
7.3基坑围护施工方案
7.3.1SMW工法围护墙施工
7.3.1.1搅拌桩施工工艺及流程
本工程采用二台PAS-VAR三轴搅拌桩机,就地切削土体,同时从其钻头前端将水泥浆液注入土体,经反复搅拌和充分混合后,形成水泥土搅拌桩。
7.3.1.2深层搅拌机的选型
根据以往施工经验,日产PAS-VAR搅拌机设备和施工工艺具有以下优点:
根据上述分析,本工程采用PAS-VAR搅拌机作为止水帷幕施工机械。
7.3.1.3水泥土搅拌桩工艺流程图
7.3.1.4搅拌桩施工及技术措施
(1)定位放线
根据发包方和施工图纸提供的坐标基准点,放出结构轴线。并做好保护措施。
(2)导沟开挖
为使钻机搅拌土层顺利进行,保证桩体垂直度,同时由于土层中注入大量水泥浆液有土体隆起,故开挖宽1.0m深度为1.5m,沿剂压轴线四周挖设。沟槽开挖前,应对地下障碍物进行触探,在开挖沟槽过程中及时清理干净。
(3)三轴搅拌孔位定位
三轴搅拌桩中心间距为mm,根据此尺寸在平行地下墙内外线定位。桩机定位严格按照定位线,保证单幅墙体间的搭接。
(4)深层搅拌桩施工
a三轴深层搅拌桩施工设备
根据施工工艺要求,本工程采用日本进口的PAS-VAR三轴深层搅拌设备,搅拌头是由两台45kw马达驱动,搅拌头长度为20m,由三节组成,下节6m范围内全部为螺旋定型翼体。
b钻机就位
就位时,由专人指挥,搅拌机设备行走至指定桩位对中,并用经纬仪进行双向垂直度校正,确保钻机垂直度。
c搅拌和注浆速度
本工程SMW工法搅拌桩施工采用一喷一搅搅拌工艺。三轴水泥搅拌机在下沉提升过程中要求和原状土得到均匀拌和,施工时必须严格控制下沉和提升速度,搅拌机提升速度不大于2m/min,下沉速度不大于1m/min,同时进行至桩底部位时应重复搅拌注浆。
d制备水泥浆液和浆液注入:
深层搅拌桩浆液配合比,按设计要求:水泥采用普通硅酸盐水泥,标号不低于#桩体抗渗系数≥1×10-6cm/S。
桩体28天无侧限抗压强度qa28≥1.2MPa,在现场进行浆液配比调试,按现场情况的最理想配比作出施工的配合比。
e清除残渣存土
深层搅拌桩施工过程中,对隆起的泥土用0.4m3挖机,待稍干可将沟槽内的土挖出外运,并及时处理至桩顶设计标高,以便下道工序施工。
7.3.2坑内及坑底搅拌桩加固施工
7.3.2.1加固搅拌桩的施工工艺方法及流程
(1)本工程采用两台深层搅拌桩机进行土体加固施工。
(2)首先依照施工图纸放出搅拌桩的内外边线。施工所测放的轴线经复核后应妥善保护,桩位布置与设计图误差不得大于5cm。每根桩施工前,必须校正搅拌轴二个不同方向的垂直度。垂直度误差不应超出5cm。
(3)引测搅拌桩的标高,并在支护范围四周做好标志,确保搅拌桩的入土深度。
(4)发现障碍物应及时清除干净。
施工工艺流程图:
(5)预拌下沉机用钢丝绳吊挂在起重机上,用输浆胶管将贮料砂浆泵同深层搅拌机接通,待深层搅拌机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机借设备自重沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度可由电机的电流监测表控制,一般为0.38~0.75m/min。工作电流不应大于70A。如果下沉速度太慢,可从输浆系统补给清水以利钻进。
(6)制备水泥浆
拌制浆液宜选用#普通硅酸盐水泥,待深层搅拌机下沉到一定深度时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆,待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
(7)喷浆搅拌提升
深层搅拌机下沉到达设计深度后,开启灰浆泵将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中,边喷浆边搅拌,约1~2分钟后上提,直至提出地面完成一次搅拌过程。同时严格按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机,一般为0.5m/min的均匀速度提升。
(8)重复上下搅拌
深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时,集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和泥浆搅拌均匀,可再次将搅拌机边旋转边沉入土中,至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面,即完成一根柱状加固体,外形呈“8”字形,一根接一根搭接,即成壁状加固体,几个壁状加固体连成一片即成块体。
(9)清洗
向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
(10)由于电压过低,输浆管堵塞或其它原因造成停机的,当搅拌机重新启动后,应将搅拌头至少下沉0.5m,再继续喷浆,压力宜低于0.3MPa。
(11)第二次搅拌下沉速度不应大于2.0m/min提升速度不宜超出0.8m/min。
(12)重复上下搅拌时,要求沿桩长的喷浆量均匀,成桩结束浆液也应用完。
(13)桩长不宜低于设计值。桩底宜超深10~20cm,桩顶宜超高10cm左右。
(14)桩体施工中,若发现深层搅拌机有不正常的震动、倾斜或位移等现象,应立即停机检查。必要时应提钻重打。
7.3.3坑内第一道钢筋砼支撑施工
7.3.3.1第一道钢筋砼支撑主要施工方案
(1)为确保基坑安全,减小围护墙体位移,采取的有效措施之一就是缩短挖土工期,为此,我公司在第一道支撑上设置了栈桥。
(2)第一道钢筋砼支撑采用刨槽挖土,在挖土时用水准仪跟踪观测,防止超挖。
(3)砼支撑泥底模要求平整、牢固、不产生下沉、变形等现象,并在垫层表面铺设一层油毡作隔离层,支撑侧模用组合钢模,对拉件用3mm铁条制作,支撑交接处用木模拼配,钢筋搭接位置严格按图施工。
(4)砼选用商品砼,汽车泵接硬管供料。
7.3.3.2坑内钢管支撑施工
(1)盆式挖土阶段,先将基坑中部钢支撑安装完毕,要求支撑轴线、水平标高、节点构造均满足设计要求,在基坑边留有一定被动土,然后逐条对称安装,先主后次。最后挖除周边土方后,安装支撑剩余部分,完成支撑体系。
(2)支撑主要由一台HC-吊运安装。
(3)预应力的施加是支撑施工中重要组成部分,也是支护施工的关键之一。因此对分包商作如下要求:
a.为了使支撑受力均匀,基坑周边土两端对称同时开挖,两端同时加支撑,两端同时施加预应力。
b.为了最低限度减少气温对钢支撑应力施加的影响,施加应力应尽量选择凌晨2-5时进行。
c.钢支撑端部的琵琶撑应与主支撑同时施加应力。
d.为了确保支撑两端对称应力,我们将特制油泵。该油泵可使两端油压千斤顶同步工作,并做到分级加荷,持荷5分钟,使预应力施加值达到设计规定值。
e.在基坑西侧和北侧的支撑端部设置复加应力装置,可根据观测信息及时调整支撑应力。不仅操作方便,而且可使支撑应力始终处于受控状态,做到以“时空效应”为主导“理性化施工、信息化施工”。
7.3.3.3支撑拆除
(1)支撑拆除原则上分区、分块拆除,先将对撑处主杆件节点切断,然后腹杆拆除,围檩分段拆除,这样可使土体主动土压力能量逐步有层次释放。
(2)第一道砼支撑分两块拆除,按先主楼后裙房的顺序依次进行,采取静力爆破,减小对周围环境的影响,而且还可避免在炸药爆破冲击振动下对地下室结构产生一定危害的风险。拆除后的材料由HC-塔吊吊出坑外。
(3)钢支撑的拆除由HC-塔吊吊运。
7.3.3.4SMW工法H型钢插入及拔除
桩内H型钢由一台IPD90履带吊吊起插入。为确保型钢拔除,其与钢筋砼顶圈梁之间采用泡沫板隔离,型钢插入前外表满涂专用脱模剂2度,在地下结构施工完毕,结构与围护墙之间空隙回填密实后再由履带吊结合千斤顶通过反力架拔除。型钢拔除后及时对其形成的空隙进行跟踪注浆,以减少对周围土体的扰动。
7.3.3.5主要质量管理措施
(1)总承包三班制跟踪质量管理,全过程、全方位进行监测。
(2)支撑管理要素:支撑位置、水平标高、安装顺序、预应力复加等。
7.3.4围护结构质量保证及现场应急措施
围护结构施工属隐蔽工程,为确保施工质量,要求对每道工序施工方要严格自检。同时要及时准确地把握周围环境的变化,迅速对异常情况做出合理的处理。经过我公司的分析,并结合我公司类似工程的经验,主要有以下情况的发生,并做如下针对性的处理:
(1)基坑出现涌砂或“橡皮”土。主要原因为开挖面以下的桩出现搭接不好,基坑内外的水位差造成土体上涌。此时,应立即加排井点控制土体上涌;同时查找出桩搭接有问题点,用外围注浆进行封堵。为了避免此类问题的发生,我公司对搅拌桩施工时的放小样及钻机的垂直度严格控制。遇障碍物,不惜代价,保证搅拌桩止水帷幕的连续性。
(2)坑壁渗水,应凿开渗漏处,用防水砂浆进行封堵止水。
(3)坑壁流水,并明显感觉水压力较大。一般由于突降暴雨造成局部地下水位很高或坑外的上下水水管破裂。这种情况,切不可将水流堵死,应先设导流管,让水集中流下;同时要查找原因,切断明水源。当导流孔中的水无压力时,再将导流孔用速凝砂浆堵死。
7.4坑内深井降水施工方案
7.4.1基坑概况
(1)基坑外形呈“L”形布置,基坑总面积约平方米。
(2)根据目前资料反映,坑底标高基本有三种:-10.50、-11.00和-13.30(局部区域)。
7.4.2工程地质概况
7.4.3基坑底插入土层中的状况
基坑大底板底标高为-11.00米,穿越④层灰色淤泥质粘土3.05米,离该层土土层底尚有4.95米距离。
7.4.4深井降水目的
在挖土施工前,对基坑内的地下水进行预降水,以使土体固结密实,是基坑开挖时确保基坑稳定性的关键因素之一,因此合理布置深井井点,组织合适的降水工艺就显得特别重要。
7.4.5深井管布置原则
(1)沿基坑平面每平方米左右布置一口深井。
(2)深井管埋设深度能满足坑内地下水位降至底板以下1米的要求。
7.4.6深井降水总体施工方案
(1)根据本工程的特点(基坑面积约平方米),经计算,本基坑内共布置25口深井。
(2)深井井管的平面布置呈梅花形。
(3)根据底板不同埋深,深井孔的成孔深度分14米和16米两种。成孔直径为Φ,井管长度比孔深短1米,深井管的直径为Φ。
(4)坑内深井降水平面布置及剖面布置见图7.4-1和图7.4-2。
7.4.7深井降水施工工艺
降水工艺流程为:成孔口安装深井管、深井泵、滤管滤网等→灌深井砂→预降水→挖土、支撑直至垫层标高→拆除深井管至垫层面上mm→铺设垫层→用砂或素混凝土填实进滤头→浇筑底板→地下室结构施工。
7.4.8深井降水施工要求
(1)本工程深井成孔采用湿钻。
(2)成孔时要严格成孔、清孔、灌砂等工艺,并做好施工记录。
(3)井管设置步骤:
a.用钻机钻直径孔。
b.放钢套管置换泥浆水。
c.在底部灌1m左右砂。
d放入Ф的井点管。
e.在井点周围灌粗砂。
f.砂顶面用粘土封闭。
g.随着挖土深度的增加,每一次均需用粘土封头。
(4)在降水的过程中,降水会引起基坑土体的固结密实,土体具有一定的蠕变特性,因此在降水的过程中,一定要加强信息化施工,加强对围护体测斜等工作。
(5)深井的施工要求待基坑底部的土体加固结束后进行。井点要求避开支承桩、钢支撑和加固区域,以确保深井成孔后的的渗透效果。
(6)在挖土和支撑的施工作业中,要求采取严格的保护措施,以确保深井不受损坏。
(7)对已开挖的区段要做好明排水工作,以巩固已降水的效果。
7.4.9深井降水时间周期
(1)深井降水开始时间为:基坑土方开挖前不少于10天。
(2)深井降水结束时间为:底板砼浇完及养护后(此时即可拆除上部深井管,井孔进行封闭)。
7.5挖土方案
7.5.1工程概况:
(1)本工程基坑面积约为㎡,基坑挖深大多数为10.05~9.55m,局部为12.35m,土方量约为60m3。
(2)本工程地处**医院旁,施工场地狭小,车辆进出不便。
7.5.2挖土总体思路
第一层土方开挖→刨槽,施工第一道砼支撑→第二层土盆式开挖→安装中央区域第二道钢支撑→挖周边土→支撑体系完成→第三层土方开挖→浇捣垫层→浇筑大面积基础底板→在局部深坑处设置第三道钢支撑→再开挖该部分土体并浇筑该块底板。
基坑土分层示意见图7.5-1。
7.5.3第一层挖土
(1)挖土工况I:全面开挖第一层土从-0.至-1.;按支撑位置刨槽70㎝,至-2.55m,开始浇筑第一道钢筋砼支撑。
(2)第一层土土方量约计0m3。
(3)第一层挖土选用3台CAT-L挖土机,一台锚头机(硬地坪破碎)。
(4)第一道支撑面挖土平面流程见图7.5-2。
(5)挖土工况Ⅰ见图7.5-3。
7.5.4第二层挖土
(1)挖土工况II:考虑时空效应,第二层土开挖采用盆式挖土法,周边留设土坡,坡顶宽度6.0m,坡面1:0.7放坡,挖至-7.10米,安装中央挖土区第二道支撑。
(2)挖土工况III,分块抽条对称开挖第二层周边土,及时对称安装第二道剩余支撑,每根钢支撑的挖槽安装应在24小时内完成,并施加预应力。
(3)第二层土土方量约计00m3。
(4)第二层挖土选用4台CAT-和4台CAT-挖机。
(5)第二层盆式挖土平面流程见图7.5-4。
(6)挖土工况II见图7.5-5。
(7)第二层坑边挖土平面流程见图7.5-6。。
(8)挖土工况III见图7.5-7。
7.5.5第三层挖土
(1)挖土工况IV,挖第三层土。
(2)南北对称,全面开挖至坑底(-11.00)。
(3)坑内配备6台小挖机将土方驳运至坑边后,由4台抓斗式挖机装土外运。
(4)待垫层浇捣完毕后,然后开挖集水井处土方。
(5)第三层土方量约为00m3。
(6)局部深坑处土方后开挖,其待大底板砼浇筑完养护达到强度后加设第三道钢支撑,尔后再开挖该处土方。
(7)第三层挖土平面流程见图7.5-8。
(8)第三层挖土工况Ⅳ见图7.5-9。
7.5.6清理剩余土方
选用2台CAT-清理剩余土方,挖土工程结束。
7.5.7减少噪音、灰尘污染措施:
(1)在挖土阶段,挖土机、重载车辆、空压机大量运转,易产生噪音和灰尘污染。医院门诊楼,培护中心等。减少噪音、灰尘污染极为重要。
(2)我方在挖土前与院方协商,得出一个对周围环境影响最小的时间段。我方在此时间段内进行挖土施工。
(3)出土时,我方组织足够的劳动力,沿出土线路及时清扫垃圾,保证路面清洁,减少灰尘污染。
7.6监测方案
7.6.1坑边与周围环境之间关系
(1)本工程基地位于**医院内。西面为**二路,地下室外墙距红线3米,距**二路11.5米。医院临时用房紧靠红线,计划在施工时拆除。东面培护中心为6层框架结构,半地下室,桩基础,外墙距拟建地下室外墙6.6米。另有3层框架结构的实验楼,天然地基。其最近的房角距地下室外墙3.8米,但其外挑阳台距地下室2.8米。北面为现门诊楼,5层,地下室为箱型基础,无桩,砖墙承重结构,距地下室外墙8米。另外西面**二路处(紧贴红线,在现有围墙内侧)正在施工市政污水管沉井结构,深约9米,延长米约12米。平面位置位于(3)~(4)轴处。
(2)地下管线由近至远分别为信息6孔0.80(距红线9米)、信息19孔0.80(距红线9.5米)、给水(距红线12米)、雨水(距红线13米)、信息2孔0.80(距红线14.5米)、燃气(距红线19.5米)。
7.6.2监测单位选用条件
具有上海市监测资质、丰富监测经验的单位。
7.6.3监测点布设
通过业主提供的周边建筑、管线图和监测单位申请了解的五大公司的管线图、五大管线公司书面意见,由监测单位确定监测点的布设,以及报警值确定。
7.6.4监测时间段
在挖土之前测量各监测点的初始值,从挖土开始至基坑回填结束,此阶段根据测点重要性及监测数据的变化量确定监测频率。
7.6.5检测内容
(1)围护墙沉降及水平位移。
(2)围护墙侧向位移。
(3)地下水位。
(4)支撑轴力。
(5)坑底回弹。
(6)立柱沉降。
(7)相邻建筑、市政管线的水平位移及沉降。
(8)基坑周围土体位移。
7.6.6观测要求:
(1)在围护结构施工前,须测得初读数。
(2)在基坑降水及开挖期间,须做到一日一测。在基坑施工期间的观测间隔,可视测得的位移及内力变化情况放长或缩短。
(3)测得的数据应及时上报甲方、设计院及相关单位和部门。
(4)报警界限:
水平、垂直位移大于3mm/日或累计大于30mm。
坑外地下水位下降达mm。
若测试值达到上述界限须及时报警,以引起各有关方面重视及时处理。
7.6.7水平位移观测
水平位移观测由经纬仪通过设置的基准点采用方向线法或前方交汇法(根据现场通视条件定)测出各测点的角度,计算得出各测点的水平位将变化情况。测量方法、要求、精度按中华人民共和国国家标准《工程测量规范》GB26执行。
7.6.8超出报警值措施
一旦监测值超过报警值,立即停止相关的一切施工工作,通报业主、设计、监理,分析超标原因,制定相应的措施。原则上我公司在参与支护设计、支护施工质量、挖土工序、基础施工工期方面进行优化,避免观测结果超标。
7.6.9加强管理
(1)在桩基施工前,首先对原有房屋、地上管线、地下管线进行现场调查,对原有破损的裂缝作出标记,记录破损、裂缝有关数据,做到心中有底。
(2)加强管理,对监测数据及周边环境变化进行综合分析。对危险点、可疑点加强监测,并且实施前有方案、对策,在实施中掌握数据,通过数据修正方案施工节奏。
7.7桩顶处理:
(1)本工程采用Φ钻孔灌注桩。
(2)用水准仪测出截桩面标高,并用红三角做好标记。桩顶处理工作量大,为加快处理速度,凿桩工作紧随基坑挖土流水进行,人工凿桩采用6台空压机,凿下的碎砼作为道渣填入坑底。
(3)第三皮挖土截桩预留20CM,桩顶以上20CM采用钢凿凿掉,保证桩顶平整,有利于动测试验。
7.8垫层施工方案:
(1)垫层施工紧随挖土进行,垫层面标高用竹板板桩控制。垫层砼由汽车泵停在栈桥上布料入坑。
(2)需作动测试验的工程桩四周需包裹油毛毡与垫层隔离,以利进行工程桩动测试验。
(3)垫层设若干条盲沟与排水井相通,排水利用电梯井基坑和集水井基坑。
7.9桩位及桩身质量检测:
(1)垫层浇捣完成后,按测量方案,放出各条轴线,总承包会同监理、沉桩单位根据轴线复核桩位,并作出桩位竣工图。
(2)动测前对桩顶进行处理,要求桩顶平整且无松动砼。动测试验单位应具有相应的资质。为减少动测所占有工期,动测分块进行。垫层完成一半时开始第一批动测。垫层全部完成,进行第二批动测。
(3)桩位竣工图和动测速报完成后,提请质监站进行桩基工程中间验收。
7.10承台施工方案;
7.10.1承台概况:
主楼底板厚1.6m,裙房底板厚1.1m,砼方量约7m3。承台面标高-9.20(相对±0.)。
7.10.2底板施工流程: