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45cm薄型地下连续墙工程施工方案45cm薄型地下连续墙工程施工方案
在上海的市政基础建设中,地下连续墙已广泛地应用于建筑物的地下室.地下电站.地下铁道车站.盾构工作井.顶管工作井.市政引水或排水隧道.防渗墙等工程,地下墙的厚度也由最初的60cm拓展到80cm.100cm.120cm,以适应基坑开挖的深度越来越深的要求,但对于地下一层,开挖深度为5m左右的基坑工程如采用60cm地下墙,就显得不够经济,为此上海市特种基础工程研究所自80年代前期就开始着手开发45cm薄壁地下墙的施工设备,并在工程中进行试验,直至1993年才在上海首次应用于某大楼的地下室工程中。
(蒙)12J7-1 内装修--墙面、楼地面45cm薄壁地下墙与60cm.80cm地下墙在设计计算与施工工艺上有相同相似的方面。从设计上看,结构计算的方法相同,墙体的插入深度都必须满足基坑稳定性验算与抗管涌验算;从施工工艺上看,与常规的地下墙施工相同,但由于地下墙较薄,因而对钢筋笼的构造布置更为严格,对水下混凝土的品质要求更高,以此保证墙体混凝土的浇筑及质量。
某大楼位于苏州河和四川路桥南西侧,南北长26.8m,东西长28.2m,占地面积约756m2,大楼12层(后增至16层),南侧8m范围为8层(后增至10层),总高47.9m,地下一层基坑深4.8m,采用39m长桩基,底板厚1.52m(包括桥塔楼),场地狭小,四周被道路和房屋包围,是本工程的特点。
本工程基坑开挖深度4.8m(实际开挖深度5.2m),由于场地局促,又受到四周道路房屋的环境约束,并且要求有最大的地下室使用面积,本工程地下室基坑施工用45CM地下墙作围护,同时45cm地下墙又是地下室外墙,替代目前常用厚60cm墙,从经济和土地的使用上都是有利的。
由于本工程的位置处于黄浦区的中心地段,四周受道路房屋的环抱,同时自身的占地面积较小(756㎡),对占用施工面积较大的大开挖基坑是不可能的。如采用目前较多应用的水泥搅拌桩档土,挡土结构自身的尺寸较大,同时还要留出地下室外墙施工的作业空间,每边约须占用4m空间,地下室的占用面积有限了。下面反以45cm地下墙作为地下室外墙和仅用临时挡土挡水的基坑施工围护作比较:在占用边界不变的条件下,如将地下墙用作地下室外墙,仅为临时支护,地下室有效使用面积是长边和短边各扣除2倍墙厚和操作空间后的面积(墙厚和操作空间约2050m)。如以占用面积为100%,地下墙作外墙的有效使用面积为93%,地下墙仅作施工围护的有效使用面积为63%。
地下墙作基坑施工围护又作地下室外墙
上海在70年代,将地下墙开发应用于工业与民用建筑基础工程和地下工程以来,在房屋建筑上一般都用作开挖基坑的施工措施。1984年上海市特种基础工程研究所大楼,试验性地采用逆作法工艺,以地下墙作地下室的外墙,挡水挡土,同时承受房屋四周边墙传下的垂直荷载。该楼高五层,地下二层,占地500㎡,面积较小,层数少,荷载也小,成功地采用了逆作法施工并且地下墙作为建筑主体挡土挡水又受垂直荷载结构,以后上海地区有较大量的房屋建筑,其地下室及基础施工时,采用地下墙作开挖基坑的支护,均不参与主体结构工作。原因是多方面的,主要是:1.承受垂直荷载的基础其他部分,由于各自的工艺特征和插入深度不一,在上部荷载作用下力的分配是很难确定的;2.地下墙施工是采用“化整为零”的分段作业法,节缝较多,在上海地区地下水位较高,这些节缝元疑是造成以后“水害”的祸根(同时由于基坑开挖过程中必然会发生位移,原闭合的节缝会张开);3.在泥浆中浇筑的混凝土,同常规方法浇筑的混凝土是不同的,是否能做好与风部结构的联系。由于南川大楼的特定条件,上述问题淡化了。首先是场地小,地下墙能作为主体结构,提高了土地使用效率,而边荷载仍由桩来承坦;其次对节缝的渗漏(有可能),除保证地下墙施工质量外,基坑施工保证最小的墙体位移,另外地下室内做好疏水措施;第三地下墙作为地下室的受力结构有一定成功的经验。
南川大楼的地下结构的设计概念是如此的;上部结构的全部荷载通过框架柱传给底板,底板厚1.5m,由底板散布到每根桩上,桩深39m,桩径Ф0.6m,共146根作为地下室外壁的地下墙是是预埋筋与地下室底板及楼板连接在一超,除自重外不直接承受垂直荷载,连接处要受部分由于基底沉降时的剪力,墙厚45cm,深10.85m,这一设计思想亦已在苏州新艺城地下结构基础设计中应用。
南川大楼东立面采用台阶形,北端高处12层(后增至16层),约占2/3,南端低处8层(后增至10层)占1/3,这炜上部荷载不一样,地基沉降变形也会有差弄异,如基础底板和上部结构在荷载变化处分开,允许两部分独立沉降,在变形缝处要设双柱双梁,既占据了面积,房屋的分隔又不便。再者还需在沉降缝的环面处设置一圈既能隔水挡土,又能承受差异沉降和转动的变形缝,其构造复杂施工不易做好,同时会给长期保养带来麻烦。综合分析了以上情况,认为采取整体式结构为宜,因为基础面积不大(28.20m×26.80m),荷载差也不大,且基础结构为桩基加刚性底板,上部结构为现浇框架,以上这些都以采用整体式基础较有利。
地下墙施工安全和环境保护措施
地下墙的结构尺寸,是受到专用设备制约的,尺寸的变化是模数化的,目前国内只有60一120cm地下墙施工设备,45cm地下墙是首次使用,须有专用及配套设施方能施工,施工工艺也应采取相应措施。大楼由于临近苏州河,地下水位较高,平均2.44m,大楼下老基础重叠,有独立的扩大基础及化粪池等,出现这些障碍时,会使3.5m深度范围基土受到不同程度扰动,加之离邻近建筑最近反0.8m,稍有不慎即会造成邻近建筑物变形.周围管线无法使用。为此,在
地下墙施工中采取了以下安全措施:第一,提高地下墙施工地坪标高;第二,提高导墙顶标高,并相应提高护壁泥浆的液位;第三,对因处理地下障碍被扰动的土体采取注浆补强方法,以保证成槽的稳定可靠;第四,在基坑开挖阶段,采用结构刚度大.变形小的现浇圈梁和钢结构角撑,坑内采用管井顶预降水,以降低土内含水量,改善坑内施工条件。
以地下墙作基坑围护,当基桩采用打入桩的时候,一般先打桩后做墙,因为打桩过程中不可避免地产生挤土效应,造成地面和地下土体的水平和垂直移动。故打桩过程中要不断地修正打桩位置,以保证实际桩位满足设计要求。在间隔一定时间后,再形成墙,以保证地下墙的位置和结构本身不会受打桩挤土造成位移和结构变形等影响。打桩结束至地丈墙成槽要有段间隙时间,主要是为释放打桩挤土引起的超孔隙水压,保证槽的安全可靠。反之,先成槽后成桩,将桩打在被地下墙封闭的土体内,须防止打桩造成的挤土影响不扩展到地下墙外,但往往由于地下墙的钢度一般抵挡不住打桩引起的土体推移而掌握较为困难。
如果基础桩采用钻孔灌注桩(本工程就是采用了600mm灌注桩),一般可先做墙后做桩,这样可以利用成桩的时间,养护墙身混凝土,实现基坑早日开挖。如果工期.场地均允许,先桩后墙或桩墙并行都是可行的。
准备→监测→45cm地下墙施工→圈梁支撑施工→Φ600基础钻孔桩施工→开挖基坑土方→底板施工→验收
根据南川大楼所处地点的环境,地下墙作为地下室主体结构,并采用45cm墙的特点,拟定的监测内容有:邻近建筑及路面沉降.地下水位观测.地下墙两侧土压力量测.地下墙圈梁应力量测.地下墙水平位移观测及圈梁支撑轴力等。
工程施工遇到的问题及对策
根据工程现场所处的地理位置和业主提供的地质报告可知,基坑西.南二面临房,其最小距离仅0.80m,北.东为南苏州河路和四川中路,基坑施工不能影响马路交通和地下管线的正常运行,更为要紧的是不能影响西.南二面房屋的商业.仓储.生产的正常运行,否则带来的经济和社会影响是很大的;其次,基坑所在位置离苏州河较近,仅一路之隔。苏州河河口地段的两岸是仓储装卸运输的有利地段,历史存留的建筑堆积物较多,这样成槽过程中可能遇到障碍多;第三,由于离苏州河较近,在埋深5一9m处有一层透水性较好的灰色砂质粉土,经观察地下水位受到潮汐影响,这样要保证地下墙槽段的稳定,必须采取相应的措施。
建筑设计防火规范_GBJ16-87_(2001年版).pdf导墙施工是探测地表情况的最有效方法,所以要求导墙必须做到原状土面上,以避免在地下墙成槽时再遇到障碍而影响成槽施工,在导墙施工阶段遇到拆除房屋的扩大柱基和人防地下室,在清理完毕后予以加填,并注浆加固,保证成槽时槽段稳定。导墙施工阶段处理扩大柱基影响深度近2m,由于对邻近房的基础埋置情况及结构特点均不明,所以一方面尽量减少施工影响,同时对建筑物进行变形监测,便于施工采取相应措施。
地下墙第一个槽段选择北面偏东的近转角处,槽段长度4.8m,由2幅2.40m的单幅组成,成槽时间为1993年农历9月初1夜,根据组织设计要求,导墙顶标高为+0.40m,泥浆液面标高可达+0.20m,由于现场施工人员感到导墙超出场外路面高度太大,局部导墙降低了约0.50m,采取临时筑高措施,但不能达到要求,当第二幅抓深至8m时,正值涨潮(子夜1时),不能再继续挖深,当时将该槽段填好,并要求成槽及浇筑墙体时避开涨潮,导墙要求整理加固达到+0.40m,成槽位置对苏州河由远及近,可以随季节推移,减少潮头对槽段稳定的影响。
基坑所在地有1.50m的瓦砖回填料,无粘结,内转角处因未进行粘结注浆,有局部坍方,给钻孔桩施工造成影响。今后如遇此类情况又不能进行局部换土处理时,宜进行槽段内外侧双面注浆,可减少槽段施工困难和混凝土损耗,并有利于后续工序施工。
1)地下墙在高层建的地下室中作为承受水平力的挡水挡土的外壁,设计思想前进了一步,其不承受垂直力,但在垂直荷载作用下,桩基变形下沉,墙体跟动下沉,通过1.50m厚的底板传剪力,由于该基坑的深度较浅,底板和墙体连接处可承受该部分力。为了弄清该力的大小,在
地下墙底部埋设了土压力计,以墙底土压力的变化来分析底板和墙连接处力的关系,为地下墙进一步用作地下主体结构提供资料。
DBJ50／T-334-2019标准下载2).地下墙作为地下室主体结构无内衬,除了从设计上提出更好的构思,减少地下渗漏的弱点,施工是至关重要的,应尽量减少施工可能产生的变形。本工程尺寸较小,采用刚度较大的整体圈梁,并辅之以角撑,基本防止了基坑上部的非弹性变形,有利于减少基坑内部开挖对外部环境的影响,采用基坑内部降水,改善基坑内的施工条件,也可改善土的力学性能,减少坑内开挖时下部的变形。对于工程规划再大一些.开挖深度再深一些的工程,支撑结构必须有相应措施,因为如墙体位移,结构缝错开造成渗漏,内部结构也会受到影响。
4).45cm薄型墙的单位体积造价,理论上讲较之60cm的地下墙贵,但其每平方米的造价因混凝土的节约.出土和泥浆的减少,每平方米造价可较60cm墙省5%一10%,所以在必用地下墙而45cm厚又能胜任情况下是可取的。