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復(fù)雜地質(zhì)條件下“坑中坑”鋼圍護(hù)施工技術(shù)

中鐵建工集團(tuán)深圳分公司 王世明

摘要：結(jié)合深圳蛇口郵輪中心工程實(shí)際，針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下深大電梯基坑的支護(hù)，通過(guò)多方案比對(duì)分析，確定了鋼板樁組合鋼圍護(hù)施工方案，并在工程中得以實(shí)施，效果良好，為類(lèi)似工程提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)  水位  支護(hù)   鋼板樁   鋼圍護(hù)

    一、工程概況

深圳蛇口郵輪中心位于深圳市南山區(qū)蛇口太子灣片區(qū)港灣大道南側(cè)，是一座集辦公、港務(wù)客運(yùn)、水陸交通換乘、商務(wù)、旅游、休閑觀光等功能于一體的大型公共建筑。項(xiàng)目地下2層，地上10層，建筑平面近似三角形，樓層投影面積由上而下逐層遞增?；A(chǔ)采用沖孔灌注樁，主體采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)柱包括鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱兩種，屋蓋結(jié)構(gòu)采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)。

  

 項(xiàng)目實(shí)景圖

 

工程位于人工填海形成的外伸陸域，緊鄰大海，地質(zhì)條件極為復(fù)雜?；映什灰?guī)則的多邊形，近海兩側(cè)邊長(zhǎng)280m左右?；又ёo(hù)采用沖孔咬合樁支護(hù)方案，基坑面積約3.82萬(wàn)㎡，開(kāi)挖深度6.49〜6.80m?；诮ㄖ螒B(tài)，部分電梯井承臺(tái)臨近海水側(cè)基坑支護(hù)樁，且體量較大（17.0m×5.8m×4.95m、10.4m×8.1m×4.95m等），該承臺(tái)基坑（簡(jiǎn)稱(chēng)“坑中坑”）開(kāi)挖深度接近5 m。

二、難點(diǎn)分析

1.本場(chǎng)地原為濱海灘涂，后經(jīng)填海造陸而成，回填料主要為碎石、海沙、雜土，其中塊石夾雜較多，局部含石量較高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖情況，流塑性淤泥層分布較廣，局部夾雜孤石與含水量豐富的海沙層。

2.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖，地表以下1m即可見(jiàn)地下水，同時(shí)淺部地下水與深圳灣海域海水基本相通，且受潮汐影響大，基坑內(nèi)水位有一定幅度的變化。

3.本工程在大基坑咬合樁支護(hù)工程施工完成后，規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整，地下室由原設(shè)計(jì)一層變更為兩層，基坑深度加大。原基坑支護(hù)設(shè)計(jì)單位核算后，咬合樁支護(hù)系統(tǒng)不做調(diào)整，大基坑內(nèi)降水只能降到底板以下0.5m，如下圖示意。

 

 4.本項(xiàng)目作為深圳市重大民生工程，各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注度高。業(yè)主方已與國(guó)際郵輪公司簽約，工期要求嚴(yán)格，不可調(diào)整。

5.“坑中坑”的開(kāi)挖既要便于后續(xù)承臺(tái)結(jié)構(gòu)的施工，又要兼顧大基坑咬合樁支護(hù)體系的安全，施工過(guò)程中對(duì)周邊土體及水位的控制至關(guān)重要。

三、 方案比選

1. 無(wú)底套箱鋼圍堰方案

開(kāi)挖“坑中坑”土方時(shí)不降水，基坑土方開(kāi)挖到位后，安裝無(wú)底套箱鋼圍堰，再回填圍堰周邊土方，形成承臺(tái)基坑。該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟；缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，圍堰定位、水下作業(yè)等費(fèi)用高。

2. 沉箱圍護(hù)方案

在大承臺(tái)對(duì)于部位先預(yù)制沉箱，土方開(kāi)挖與沉箱下沉協(xié)同推進(jìn)。該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)不均，且存在孤石，潛在風(fēng)險(xiǎn)較大。

3. 咬合樁+內(nèi)支撐或排樁支護(hù)+內(nèi)支撐

該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟，咬合樁截水效果好；缺點(diǎn)是兩種支護(hù)方案均施工周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，占用場(chǎng)地大。

4. 重力式水泥土擋墻支護(hù)

該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟，截水效果較好；缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件對(duì)施工存在影響，施工周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，占用場(chǎng)地大

5. 鋼板樁組合鋼圍護(hù)

優(yōu)點(diǎn)是鋼板樁工藝成熟，施工速度快；鋼圍護(hù)工廠化加工、現(xiàn)場(chǎng)拼裝、吊裝便捷，工藝可控性強(qiáng)。缺點(diǎn)是鋼板樁截水功能較弱，且存在難以打入的可能。

經(jīng)綜合分析研究，現(xiàn)場(chǎng)鋼板樁試打成功后，確定采用鋼板樁與鋼圍護(hù)組合轉(zhuǎn)換施工方案。先沿深大承臺(tái)外圍施打鋼板樁，然后進(jìn)行土方開(kāi)挖、墊層施工，期間將坑內(nèi)明水排至大基坑內(nèi)咬合支護(hù)樁一側(cè)，鋼圍護(hù)預(yù)先制備，現(xiàn)場(chǎng)具備條件后及時(shí)安裝，然后依次進(jìn)行封邊、土方回填、鋼板樁拔除，形成電梯井基坑。

四、施工工藝要點(diǎn)

1.鋼圍護(hù)的設(shè)計(jì)制作

根據(jù)土建結(jié)構(gòu)施工圖和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，驗(yàn)算鋼圍護(hù)在吊裝工況、正常工作工況下的強(qiáng)度、變形及穩(wěn)定性，根據(jù)鋼圍護(hù)的設(shè)計(jì)信息及運(yùn)輸條件在工廠分段加工。

鋼圍護(hù)效果圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 應(yīng)力計(jì)算云圖                          位移計(jì)算云圖

在施工現(xiàn)場(chǎng)臨近道路區(qū)域設(shè)置300㎡的拼裝場(chǎng)地，配置70T履帶吊，搭設(shè)臨時(shí)拼裝胎架組裝鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)置型鋼斜撐進(jìn)行臨時(shí)固定，拼裝完畢后進(jìn)行外觀尺寸檢查、矯正，做好防碰撞措施。

2. 鋼板樁施工

選用拉森式鋼板樁，使用前采用2m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行拉通復(fù)查，對(duì)變形、彎曲部位進(jìn)行校正后方可使用。采用振動(dòng)法依次打入，鎖口應(yīng)連接緊密。鋼板樁支護(hù)邊線(xiàn)為深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)邊緣外擴(kuò)1m處，滿(mǎn)足鋼圍護(hù)吊裝操作空間要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

                          鋼板樁打入后效果圖

3. “坑中坑”土方開(kāi)挖

采用1臺(tái)PC120型長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行土方開(kāi)挖，一次開(kāi)挖深度不超過(guò)2m，開(kāi)挖時(shí)測(cè)量人員實(shí)時(shí)復(fù)核基坑尺寸。開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，及時(shí)澆筑墊層混凝土。土方開(kāi)挖過(guò)程中，“坑中坑”部位的明水排至靠近咬合支護(hù)樁一側(cè)，保證大基坑支護(hù)系統(tǒng)周邊的水位的穩(wěn)定，滿(mǎn)足大基坑支護(hù)安全的要求，同時(shí)也為墊層施工及鋼圍護(hù)安裝提供作業(yè)條件。

 

 

 

 
土方完成后效果圖

 

4. 鋼圍護(hù)安裝

采用履帶吊在拼裝場(chǎng)地對(duì)鋼圍護(hù)進(jìn)行試吊，現(xiàn)場(chǎng)采用四點(diǎn)起吊，在吊離地面約200㎜高后靜止觀察15分鐘，檢查鋼圍護(hù)是否存在明顯變形、焊接點(diǎn)開(kāi)裂、構(gòu)件水平度等問(wèn)題，然后運(yùn)至“坑中坑”附近。

 

 

履帶吊位于坑邊2倍深度范圍外，采用人工拉設(shè)纜風(fēng)繩控制鋼圍護(hù)位置，在指揮工引導(dǎo)下緩緩下落，臨近基底時(shí)人工輔助就位，采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行位置復(fù)核，調(diào)整至滿(mǎn)足要求。

 

 

 
鋼圍護(hù)就位后效果圖

 

5. 封堵混凝土

在鋼圍護(hù)外側(cè)與墊層交接處澆筑100mm厚、150mm寬的C30混凝土帶，防止地下水進(jìn)入鋼圍護(hù)內(nèi)。

6. 土方回填

鋼圍護(hù)外圍采用10%水泥石粉進(jìn)行回填?；靥钍┕け仨毞謱?、對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，嚴(yán)禁直接傾倒以免造成鋼圍護(hù)移位、變形。

 

 

 

                             回填后效果圖

7. 拔出鋼板樁

采用振動(dòng)錘持續(xù)振動(dòng)鋼板樁約1-2分鐘，待與周?chē)了蓜?dòng)后將鋼板樁逐漸拔出，采用粗砂進(jìn)行拔出后孔隙的回填。

 

                           鋼板樁拔除后效果圖

8.后續(xù)工作

鋼板樁拔出后，形成電梯井基坑，組織開(kāi)展胎膜、防水、混凝土承臺(tái)底板等后續(xù)工程。

五、結(jié)語(yǔ)

1. 本方案充分發(fā)揮鋼板樁支護(hù)與適度截水的作用，通過(guò)鋼圍護(hù)與鋼板樁支護(hù)受力轉(zhuǎn)換，順利形成了深大電梯井承臺(tái)基坑，成功解決了項(xiàng)目難題。該方案工藝可靠，有效地保證了周邊土體的穩(wěn)固，保證了大基坑內(nèi)水位的相對(duì)穩(wěn)定，保證了深坑承臺(tái)施工過(guò)程中大基坑支護(hù)體系的安全。

2.鋼圍護(hù)預(yù)制加工技術(shù)的運(yùn)用，有效縮短了支護(hù)工程的工期，為項(xiàng)目按期完成創(chuàng)造了條件。

3.“鋼板樁+鋼圍護(hù)”組合施工技術(shù)在房建工程應(yīng)用比較少見(jiàn)，該技術(shù)為同類(lèi)基坑的支護(hù)提供了一種新的方式，可供借鑒。