特大超深基础施工方案的比选及优化

2010年 10月出版 · 【作者简介】荣 彤（1968~），男，大专，工程师。联系地址：青岛 市汇泉路 17号东海国际大厦 25楼（266071）。 【收稿日期】2010－08－18 BUILDING CONSTRUCTION建 筑 施 工第 32卷第 10期Vo1．32 No．10 ●地基基础 特大超深基础施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的比选及优化 □ 荣 彤 1 石百军 2 吴启星 1 （1、中建八局第四建设有限公司 青岛 266071；2、青岛市建管局质量监督站 266071） 【摘 要】青岛奥帆赛场 31#地块商业项目的筏板基础面积 5万余 m2。对基坑围护、土石方外运以及筏板混凝土浇注等三个 方面进行了方案比选与分析，并进行优化。按优化后的方案进行施工，不仅加快了施工进度，提高了工程质量，同时也取得了 较好的社会效益和经济效益。 【关键词】超大超深基础 基坑围护 土石方外运 筏板混凝土 方案优化 效益 【中图分类号】TU753.8 /文献标识码 B 【文章编号】1004-1001（2010）10-0999-04 Opt imizat ion of Construct ion Program for Super Large and Deep Foundat ion 1 工程概况 青岛奥帆赛场31# 地块商业项目，位于青岛市南区，建 筑面积196 333.7 m2，地下三层，地上三层，局部四层。地下 建筑轴线尺寸：东西向306 m，南北向162 m～183 m不等。 框架结构，筏板基础，筏板厚1.0 m，筏板面积5万余m2。作 为青岛市08年奥运重点工程，合同工期仅有609 d。 工程地质条件：场区原始地貌为滨海岸滩地貌，后经人 工改造，场区第四系较发育，基岩面埋深约18 m～21m。水 文地质条件：勘察期间，场区富存地下水，地下水类型主要为 第四系孔隙潜水和渗透的海水，主要含水层为第一层（填土 层），第四层（含有机质粉细砂层），第八层（粗粒砂层），地下 水稳定水位埋深约3 m～4 m，标高为-0.4 m～0.8 m。 2 施工方案优化 2.1 预应力扩大头锚杆施工方案选择 工程地下三层，预计土石方开挖量约870 000 m3，整个 施工合同工期仅有609 d（包含土石方施工）。经过反复调整 施工进度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，应用在土石方施工的时间只有120 d的时 间，平均每天需挖运土石方约7 000 m2，故在基坑施工阶段 就必须采取有效措施。按传统的基坑支护方法：肋梁-锚杆 基坑支护施工技术，需要设置三道锚杆进行加固，工程量大 且工序间隔时间长，不能形成立体交叉作业，将严重拖延土 方的开挖、外运时间。同时由于海平面高于基底标高12 m～ 14 m，极易发生锚杆渗水涌砂，施工难度极大。通过数次方 案选择及专家论证，“门架”式双排钢筋混凝土钻孔灌注桩与 扩大头预应力锚杆技术相结合可有效解决以上施工难题。这 种技术是应用高吨位的扩大头锚杆，仅在桩顶冠梁设置一排 锚杆，不但可以避免在海平面以下反复施工锚杆渗水涌砂的 难题，而且锚杆张拉锁定之后即可进行全面的土石方开挖外 运，形成立体交叉作业施工，可有效加快施工进度。 2.2 土石方海运方案选择 在基坑挖至-14 m，此部位为沙砾黏土层，泥浆含量大， 预计约340 000 m2。如果采用陆路外运对周围路面将造成严 重污染，而且工程地处市区繁华地段，运土石方的大车上路 时限严格。工程虽然占地面积约53 000 m2，但支护紧贴建筑 红线，场地极为狭窄。采用晾晒泥浆然后运输的方法，时间和 场地都不允许。工程距海岸只有不足30 m，稍加开发即可建 造一个简易码头，利用这一有利条件完全可以开发出一条海 运通道，同时海运运送量大且不受时间的约束，可全天候进 行施工。不但避免了道路的污染，同时加大了土石方运送能 力，保证了施工工期。 2.3 筏板混凝土浇注方案的选择 本工程基础筏板属超长、超宽结构，设计未留永久性伸 缩缝，采取设置后浇带和膨胀加强带的措施控制结构裂缝。 后浇带是一种临时性变形缝，是扩大伸缩缝间距和取消伸缩 缝的有效措施。然而，后浇带将贯穿整个地下、地上结构，留 置时间长给施工带来很多不便。在后浇带浇筑混凝土前，需 将两侧混凝土凿毛，并清理干净施工垃圾。因其设计的特殊 性，施工非常困难，若处理不好，将人为地在后浇带处造成两 条贯穿裂缝，引起漏水。 分段施工，跳仓浇灌，最后连成整体(跳仓打) 的方案，即 把整体结构按施工缝分段，隔一段浇一段 (跳开一段浇一 段)，经过不少于5 d时间再填浇成整体，这样就可避免一部 分施工初期的激烈温差及干缩作用，大量削减施工期间的温 度伸缩应力，对施工组织和控制裂缝都有利。 999· 《建筑施工》第 32卷 荣 彤、石百军、吴启星：特大超深基础施工方案的比选及优化 3 施工工艺操作要点 3.1 预应力扩大头锚杆施工 3.1.1 深基坑支护、止水设计方案 （1）支护体系 采用双排钢筋混凝土钻孔灌注桩＋锁口梁＋预应力锚 杆组合支护方式。 钻孔灌注桩前、后排均为φ1200@2 000 mm，双排桩排 距2.6 m，嵌固深度9 m，桩通长均匀配置φ25 mm、φ28 mm 钢筋，螺旋筋为 φ8@100 mm，混凝土强度等级 C30；桩顶锁 口梁宽3.8 m，高0.8 m。预应力锚杆采用矩联扩大头锚杆， 设置于桩顶，仅布设一排，水平间距2.0 m，长度26 m，扩大 头长5 m，φ800 mm，设计抗拔力950 kN，锁定荷载640 kN， 预应力筋为6×7φs15.2 mm高强钢绞线（图1）。 图 1 支护体系大样图和支护体系剖面 （2）止水体系 采用高压旋喷桩止水帷幕止水，坡顶采用混凝土硬化 并设置截水沟，防止大气降水流入基坑或渗入坑侧土体。 3.1.2 钻孔灌注桩施工 （1）施工机械的选择 在选择灌注桩施工机械时，充分考虑了工期和地质情 况。方案比较如下： ① 泥浆护壁钻孔灌注桩：由于场地狭小，地处青岛市东 部地区重要位置，此方案泥浆污染严重，且施工效率低，不宜 采用。 ② 人工挖孔灌注桩：由于地下水位高，可能有流砂现 象，安全隐患大。 ③ 长螺旋钻孔灌注桩：钻孔直径不宜满足设计要求。 ④ 旋挖钻孔灌注桩：该工艺优点明显。不受地下水位限 制，穿透硬土层能力强。不易产生断桩、缩径、塌孔等质量问 题。桩端无虚土，钢筋笼放入容易，施工机械移动方便。噪声 低，扰民小，施工中不排泥浆，现场文明施工。施工效率高，工 期短。 根据场地土质情况，工程特性，周边环境及工期要求， 经综合分析和充分论证，确定采用旋挖钻机作为本工程灌注 桩的施工机械。 （2）施工顺序 灌注桩的设计间距为2 m，为避免旋挖机施工时对临近 的桩产生影响，导致塌孔现象，施工中采用“跳挖”的方法，顺 序如①→⑦→②→⑧→③→④→⑨→⑤→⑩→⑥ （3）操作工艺 ① 定位放线：依据建设单位提供的轴线，放出桩位，并 做好外引控制桩。 ② 护筒埋设：护筒埋设要准确、稳定，护筒中心与桩截 面形心偏差不大于30 mm，护筒周围必须用黏土分层填实。 ③ 旋挖钻机定位：利用钻机垂直度仪，使旋挖斗中心支 点对准护筒“十字线”交叉点。 ④ 钻进：经常观察调正旋挖钻机垂直度仪，确保成孔垂 直度。随时向孔内用调制比重为1.10～1.20的泥浆进行补 充，保证孔内水压力。 ⑤ 清孔测孔：钻孔完毕后要先进行清孔。采用磨盘式捞 渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣，清孔后孔底沉渣不 得大于30 cm。之后进行测孔，保证孔径、孔深达到设计要 求。 ⑥ 钢筋笼制作：钢筋笼制作成型后经验收，其偏差须满 足表1的要求。 ⑦ 钢筋笼吊放：钢筋笼起吊时必须保证其垂直度，在钢 筋笼外围均匀设置混凝土滚轮，以保证其保护层厚度。下放 时使钢筋笼缓慢放入孔内，用吊鼻进行固定，防止其脱落。 ⑧ 安放导管：导管接头处应保证密封性，底部要高于孔 底300 mm～500 mm，以防堵塞。并用稀泥浆循环进行二次清 孔、测孔，达到要求后进行下道工序。 ⑨ 混凝土灌注：初灌时使用充气球胆作为隔水塞，确保 初灌混凝土质量和混凝土的顺利灌注。将混凝土罐车卸料斗 直接放于料斗上方，使混凝土连续灌入，将孔内泥浆排出孔 外，保证导管底部在混凝土中埋深1.2 m以上。浇灌时，所需 混凝土准确按设计配合比配制，灌注的混凝土应和易性好， 具有一定的流动性，坍落度保持在16 cm～22 cm之间。 桩头部分浇注时，要计算导管在混凝土中埋深长度和最 后一次投料量，确保桩顶混凝土强度。 钻孔桩混凝土应一次浇注完毕，不得因任何原因中断； 认真做好钻孔、灌注施工 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，随时检测泥浆比重，确保工程 表 1 偏差要求 序号 项 目 偏 差 1 主筋间距 ±10mm 2 箍筋间距 ±20mm 3 钢筋笼长度 ±50mm 4 钢筋笼直径 ±10mm 5 保护层 ±20mm 第 10期 10/2010 ·1000· 2010年 10月出版 · 质量。 （4）施工质量控制要点 ① 钻孔 a、桩机定位时，桩位必须重新测定，做到准确无误。 b、护筒内径须大于钻孔φ100 mm，护筒形心与桩位中 心偏差不超过30 mm，埋设深度不小于1500 mm。 c、护筒埋设时，应将其周围用黏土填满压实，护筒上沿 高出孔口地坪200 mm，防止浸水后孔口塌陷。 ② 制作钢筋笼 a、钢筋进场时必须有合格证明书，复印件必须注明原件 存放单位，盖有红章。 b、钢筋进场后，经复试合格方可使用。 c、制作钢筋笼时，必须以设计图纸尺寸为依据。 ③ 吊放钢筋笼 a、起吊前按规定检查钢筋进行评定，符合要求达到合格 后方可起吊。 b、采用吊车起吊，起吊时选择合理吊点，在吊点位置和 笼底分别捆绑木杆，用以增强钢筋笼整体强度，防止起吊时 发生变形。 c、计算桩顶标高，用吊鼻将钢筋笼固定于孔口，防止钢 筋笼上浮或下沉。 ④ 灌注水下混凝土 a、经计算确定的导管长度应保证下放后的管端与孔底 距离保持在300 mm～500 mm之间。 b、混凝土初灌量必须保证埋管深度不小于1200 mm。 c、灌注过程中，按灌注量计算导管埋深，确保每次拔管 后导管底口仍埋入混凝土内2.5 m以上。 d、终灌量应保证桩顶标高高于设计桩顶标高500 mm 左右。 3.1.3 扩大头锚杆施工 ① 钻孔：在钻孔前，根据设计要求准确的定出孔位，做 出标记。采用专用锚杆钻机套管钻进至设计扩大头部位，孔 径φ130 mm。锚杆孔深不应小于设计长度，也不宜大于设计 长度0.2 m。钻孔作业做好记录。 ② 一次清水扩孔。打开水泵，注水进行一次扩孔，水压 控制在25 MPa～30 MPa，速度为15 cm/min～20 cm/min。 ③ 二次扩孔。当扩孔扩至设计深度接着提升，二次扩 孔。 ④ 三次水泥浆扩孔。将钻杆伸入孔底，从孔底自下向上 进行三次水泥浆液扩孔。保持浆液压力为25 MPa～30 MPa， 速度为15 cm/min～20 cm/min。水泥浆液水灰比为1∶1。 ⑤ 锚索制作。锚索按一定规律平直排列，沿杆体轴线方 向每隔1.5 m～2.0 m设置一个隔离架，与预应力筋捆扎牢 固。杆体自由段用波纹管包裹，与锚固段相交处的波纹管管 口密封并用铅丝绑紧。 ⑥ 锚索安放。杆体放入钻孔之前，检查杆体的质量，确 保杆体组装满足设计要求。安放杆体时防止杆体扭压、弯曲， 注浆管随杆体一同放入钻孔，注浆管头部距孔底为50 mm～ 100 mm，杆体放入角度与钻孔保持一致。 ⑦ 注浆。注浆采用纯水泥浆，水灰比0.4～0.5。注浆浆 液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石 块、杂物混入浆液。浆体硬化后不能充满锚固体时，应进行补 浆。 ⑧ 锚索张拉、锁定。锚索张拉在水泥浆固化后强度达 到设计强度的75％方可进行，锚具采用6孔QM锚具。 a、锚索张拉的设备和仪器均应进行标定，标定不合格的 张拉设备和仪器不得使用，标定间隔期不得超过6个月。 b、锚索张拉荷载分级观测时间遵守有关设计或 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的 规定，如表2所示。 c、张拉至设计拉力的1.0倍时，保持10 min，观察其变 化趋于稳定时卸荷至锁定荷载进行锁定。锁定后，如有明显 的应力损失，应进行补偿张拉。 （4）锚杆施工注意事项 ① 孔距偏差不得大于 200 mm，孔深误差不得大于 200 mm。 ② 锚索按照设计的直径和长度进行制作加工，非锚固 端的长度和包裹要符合设计要求。将锚索推送到锚孔底部， 在推送过程中保证底部注浆管不脱落；保证锚索放置符合设 计要求。 ③ 钢绞线长度应留出孔口 1.2 m, 以供锚索的张拉锁 定。 ④ 锚索杆体自由段用波纹管套裹, 与锚固段相交处的 波纹口应扎封好。 ⑤ 预应力锚座钢板要与锚索的张拉方向正交，锚座钢 板厚度、尺寸应严格按设计图纸要求，锚座钢板的放置应保 证张拉力能较均匀地施加在作业面上。 3.2 土石方海运施工 （1）人员、机械安排 为保证现场可以24 h土方外运，项目部配备管理人员 10名，现场机械调度10名，挖掘机8台，运输车70~80台， 运输船2艘。 （2）运输大门安排 设置四个运输大门，同时在临近海岸的地方设置一个船 运的出口，该处路面全部铺上草垫子，并在靠近船的地面上 铺上帆布，防止泥砂污染海水。每个大门口对道路进行硬化， 并设置沉砂池，安放2台高压水枪，对出门的运输车辆进行 冲刷，每辆运输车用帆布覆盖，同时每个大门和重要路段安 排专人进行清扫，保证运输车不污染路面，保持道路清洁。 表 2 观测时间 分级加荷 10％ 50％ 100％ 卸载至设计锁定荷载锁定 观测时间 5min 5min 10min 5min 荣 彤、石百军、吴启星：特大超深基础施工方案的比选及优化 第 10期10/2010 1001· 《建筑施工》第 32卷 （3）降排水方案 进行现场实际勘察，确立打井位置，安排专业打井降排 水队伍根据本工程的要求在场地周边及中间共设置 45 口 井，井深达到20 m，井外径600 mm，内径500 mm，井管采用 混凝土滤水管，井底采用2 mm～6 mm石子做滤水层。周边 设置环管排水，潜水泵排出的水汇入总环管内，在环管尽头 设置沉砂池，水从沉砂池中排入雨水、污水管道。 （4）搭建海运卸料平台 基坑内共设5个坡道，坡道按1∶6放坡，路宽10 m，路 面采用30 cm厚砾石铺设并碾实，坡道两侧设立安全防护 栏，晚上挂设指示灯，保证夜间安全。进入基坑的空驶车辆， 在现场道路上及基坑内排队等候，坡道上只留满载出行车 辆。坡道上下设专人指挥交通，现场坡道尽量不停留车辆。结 合现场实际情况，经专业设计人员精心计算，在场地东南角 处搭建8 m宽、32 m长的卸料平台，以保证土石方上船。 3.3 跳仓法施工 （1）施工组织 ① 划分施工段的原则：按施工缝分段。施工缝应留在结 构受剪力较小且便于施工的部位。每个施工段的长度和宽度 均应控制在30 m～40 m之间。 ② 划分施工段，按上述原则，本工程基础筏板施工时划 分为A、B、C、D、E、F、6个区，41个施工段，如图2所示。 图 2 跳仓施工分仓平面示意 ③ 混凝土浇灌顺序：先浇注1、3、5、8、10、12的混凝土， 后浇注2、4、6、7、9、11的混凝土，跳仓间隔时间大于5 d。 “跳仓法”施工平面如图3所示。 图 3“跳仓法”施工平面 （2）施工技术措施 ① 优化混凝土配合比，降低水泥水化热，控制结构温度 裂缝。 a、选用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土。 b、充分利用混凝土的后期强度，减少每m3混凝土中水 泥用量。经设计单位同意，利用混凝土60 d强度作为混凝土 强度评定、工程验收及混凝土配合比设计的依据。 c、严格控制混凝土原材料的质量和技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，粗细骨料 的含泥量控制在1%、1.5%。 d、采用双掺技术。经实验室试配掺加粉煤灰(Ⅰ级或Ⅱ 级)水泥用量的20%，矿渣粉(S95级)水泥用量的5%，复合型 泵送剂NF-A水泥用量的1.2%，改善和易性，降低水灰比，以 达到减少水泥用量，降低水化热的目的。 ②混凝土的浇注和养护 a、混凝土的浇注采用斜面分层连续浇注的方案，分层厚 度400 mm～500 mm，其层间间隔时间尽量缩短，最长间隔时 间不大于混凝土初凝时间。 b、采用二次振捣技术，在混凝土即将初凝时进行再次振 捣，以确保混凝土的密实度，可改善混凝土强度，提高抗裂 性。 c、混凝土养护，当混凝土终凝后立即覆盖塑料膜和草袋 进行保温养护。养护期限不少于14 d，养护期内，混凝土表 面始终保持温热潮湿状态。 ③ 施工缝的做法 施工缝处模板，采用免拆模板—快易收口网（图4）。快 易收口网是与混凝土结合的永久性模板，具有质轻、易成型、 免拆除、不需要凿毛、节省支架和工时等优点。快易收口网在 浇注混凝土后，接口处形成粗糙表面，为下一次浇注混凝土 提供非常理想的结合面，不需要人工凿毛、清洗即可进行下 一次混凝土浇注，使新旧混凝土结合成牢固的整体，既提高 了接缝质量，又提高了接缝处的抗渗漏性能，同时省工又省 时。 图 4 底板分仓缝模板、支撑 4 效果 4.1 预应力扩大头锚杆施工技术 这种技术采用高吨位的扩大头锚杆，仅在桩顶冠梁设置 一排，就避免了在海水面以下反复施工锚杆渗水涌砂的难 题，使锚杆张拉锁定之后就能进行全面的大开挖外运。 4.2 土石方海运技术 利用工程特殊的地理条件，通过海运技术增加土石方运 输量，加快施工进度，同时保证了泥浆运输中的道路污染问 题，对于环保、绿色施工起到了积极作用。 4.3 跳仓法施工技术 采用分段施工、跳仓浇注(跳仓打)的方法,施工缝处模板 采用免拆模板—快易收口网,加快了施工进度,提高了接缝质 量，效果十分明显。 荣 彤、石百军、吴启星：特大超深基础施工方案的比选及优化第 10期 10/2010 ·1002·