高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术.doc

1、 高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术1高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术南通神勇建设工程总承包有限公司南京东渡城市广场 苏克忠主 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

2、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。南京东渡城市广场工程，地基为细粉土层，渗透系数为310 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内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

3、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，由南京东渡房地产开发公司投资建设，江苏省建筑设计研究院设计。位于南京市白下区户部街49-1 号，属新街口繁华商业区的边缘地区。占地面积4732m 2，总建筑面积56000m 2，框架筒体结构。地下二层，底标高-10.25m，建筑面积7845 m2；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 5高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术2层以便于

4、降水井疏干地下水。但实际施工中，由于地下粉土层的地质情况复杂，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。该场区内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1.11.2m。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，另加内胎体宽度 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 ，

5、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、施工说明高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术3此法主要采用28a 作为钢板桩施工，利用钢板桩施工速度快。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

6、加内胎模尺寸，长度约 65M.为保证降水,坑外部采用管井降水,按 35M 设置.坑内部采用中间管井、周 边轻型井点降水。2.4、施工程序打坑外、坑内管井- 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- 绑扎坑内钢筋-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-1

7、3.150M，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，降低坑外水头和坑内水压；2）、坑内管井、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）、最后坑内管井采用真空泵抽水，吸水管采用 D5080 钢管，便于在钢筋砼底

8、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）、坑中坑内降水，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 35M 范围内，深 约 6M 内；坑内深 57M 高度内，采用加密注浆，使粉土固结，减少透水性及粉土的流失。5、内部支撑高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术4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,内摩擦角 =27 度,内聚力 C=8k

9、pa.5.1、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=36fW/(rKa) =36*215*105*35.72/(18.3*103*0.376)=87.5cm板桩顶部悬臂端跨度取 800.5.2、受力简图坑中坑内部支撑采用三道，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=26.147 MPa, pA=35.092 MPa

10、5.3、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=4.368 KN/mm2弯矩:M=1/8*1.2*4.368*3*3=5.88 KN*M 二三道支撑间的平均荷载q2=1/2*(26.147+35.092)*0.28=8.573 KN/mm2弯矩:M=1/8*1.2*8.573*1.3*1.3=2.173 KN*M则 Mmax=5.88 KN*M应力:=M/W=5880000/35720=164.6f215N/mm228a 钢板桩满足强度要求.高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术55.4、围檩验算:采用 328a

11、合焊而成, W=340.3*3=1020.9cm3,支撑点间间距4.6M.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: =M/W=163900000/1020900=161f215N/mm2328a 围檩满足强度要求.5.5、对撑杆设计由上而下对撑杆内力:N1=18.2*4.6=83.72 KNN2=

12、49.93*4.6=229.678KNN3=51.635*4.6=237.521KN下二道支撑设计支撑内力取较大值:N=237.521KN对撑采用 2D152*3.5 钢管,A=16.33cm 2,i=5.25cm,L=14.2M强度验算:=N/A=1.2*237521/(2*1633)=87.3f215N/mm2 符合要求稳定性验算(中间采用二个支点 n=3)=L/ni=14200/(3*52.5)=90.16查表 =0.621=N/A=1.2*237521/(0.621*2*1633)=140.5f215N/mm2 符合要求5.6、角撑杆设计最大内力 P=N/sin45=237.521/s

13、in45=335.9KN角撑采用 2D152*3.5 钢管,A=16.33cm2,i=5.25cm,L=9.05M强度验算:=N/A=1.2*335900/(2*1633)=123f215N/mm2 符合强度要求稳定验算(中间采用一个支点 n=2)=L/ni=9050/(2*52.5)=86.20查表 =0.648高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术6=N/A=1.2*335900/(0.648*2*1633)=190f215N/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

14、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：=L/i=9050/52.5=172 查表 =0.244=N/A=1.2*118400/（2*0.244*1633）=179f215N/mm2 符合稳定性要求。上道围檩，经验算，采用 228 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 228a 槽钢合焊而成，下道围檩采用 328a 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

15、 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

16、放坡浇筑成型。高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术7为便于减少钢板桩高度,先挖一层土后再进行下插钢板桩。 7、坑内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 进行坑内 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，内配双层双向 16-200 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

17、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， 砖胎模内侧加设内支撑。4、 、内部支撑随内部墙体砌筑高度由下而上逐步拆除。5、 、胎模内侧采用 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

18、平面尺寸为13200*18400，基坑成型上标高为-13.150M 底标高为-18.150M 。由于基坑地下水较丰富，按一般降水难以进行开挖。故拟采取沉井法施工，周边进行深井降水。在基坑中制作，减少下沉深度。沉井选型为矩形钢筋砼结构，内部尺寸以原图设计的底口尺寸为依据，如图示。井壁表面呈 1/1000 坡度。7、 沉井的制作与下沉：a) 施工准备工作：（1）场地平整、地质勘察整个电梯基坑位于 2-2 层粉土夹淤泥质粉质粘土， 为松软土。虽然外围止水围幕底标高在-21.500 M ，但基坑土中含水量较大，易形成流砂。地层中无承压水，但受到高位土对内部含水压力的影响。（2）重点施工内容：沉井工程的

19、施工重点内容主要为：沉井制作、下沉、封底、质量保证技术措施、特殊问题及解决措施。（3）布设测量控制网高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术9电梯深基坑位于 5 轴与 D 轴、E 轴交汇处 ，即利用 5 轴、D 轴、E轴线对沉井的定位进行控制。将所要求沉降的深度，通过标高线测设在沉井的四周井壁上，各标高线用墨线弹在井壁上，标上标高数，控制沉井下沉的深度和下沉时的水平控制。当沉井下沉到近设计标高 100 处，使其依据自重下沉到设计标高，最终进行沉降观测，经 8 小时观测下沉量不大于 10 时，进行沉井封底。（4）沉井施工程序平整场地-测量放线 -开挖基坑- 铺砂垫层和垫木、垫架-沉井 钢筋绑

20、 扎- 模板立制-沉井砼浇筑-布设降水井点 -抽出垫木- 沉井土方开挖、下沉 -底垫层-封水-浇筑底板钢筋砼。b) 沉井制作、1、 软弱地基上浇筑较重的沉井，采用垫架法。为了使上部沉井重量均匀地传给地基，沉井浇筑过程中不产生过大不均匀沉降，刃脚和井身不产生裂缝而破坏。先在刃脚步处铺设约 800 厚砂垫层，并夯实，再在其上铺设 160*220 的枕木和垫架，垫架对称设置，间距约 600。先设 10 组定位垫架，其位置在距长边两端 500 处,在其中间支设一般垫架,垫架垂直于井壁。在枕木上支设刃脚和井壁模板。枕木应使顶面在同一水平面上，用水准仪找平，高差不超过 10，在枕木间用砂填实，枕木中心与刃

21、脚步中心线重合。量较多时，在枕木下设砂垫层，将沉井重量扩散到更大面积上。、2、 井壁制作：沉井制作在基坑中进行，一次制作、一次下沉。井壁模板采用 18 厚胶合板，并使用 12 防水穿墙螺杆，水平间距 600，竖向 间距 450；竖向背楞为 50*100 木楞，间距为 300；水平横楞为二道 48 钢管，上下间距为 450。沉井砼浇筑时，采用人工下料。沿沉井周围均匀、分层浇筑，每层厚度不超过 300。避免超成不均匀沉降使井倾斜。c) 沉井下沉、1、 下沉验算：沉井下沉前对砼强度、外观进行检查。砼强度达到设计要求。（粉砂和粉性土的井壁摩阻力为 1525KN/）.下沉系数 K0=（G-B）/T=1.

22、051.25为防止在软弱土层中下沉时发生突沉，要严格按挖土顺序要求进行，设置防止突沉措施，在内部设计钢筋砼横梁，进行内部加垫控制。验算下沉稳定性。K= （G-B）/（T+R）。高层建筑地下室深基坑降水和钢板桩综合施工技术10如下沉系数不满足要求时，可在井壁上增加附加荷重；或水枪在沉井外侧冲水下沉。、2、 垫架、排架拆除在砼强度达到设计强度的 100%方可拆除垫架。拆除 时分组、对称、同步地进行。先拆除两短边下的垫架，然后抽除长边下一般垫架，最后同时抽除定位垫架。抽除时，先将枕木下底部的土挖开，利用挖土机的牵引将枕木抽出，每抽出一要枕木，刃脚下立即用砂填实，抽除时加强观测，注意沉井下沉是否均匀。

23、、3、 井壁处理。拆除模板后，将井壁外侧的穿螺杆割除，保持外侧井壁平整、光滑。突出井壁外侧的部分，在拆模后铲除，以利下沉。有孔洞处，用砼重新补浇密实，防止下沉时地下水涌入和各处重量不均而超成倾斜。、4、 为防止雨水影响，在井壁外侧，与土间隙之外，设挡水堤，防止雨水进入空隙，使摩阻力减小，而导致沉井突沉或倾斜。4 、沉井施工方法：（1）采用井点与明沟排水相结合的方法。在沉井外部周围设 6 口深井降水，部分明水在沉井内辅以明沟、集水井排水。（2）下沉挖土方法：由于井内有工程桩，机械挖土较为困难。可先在基坑面用挖土机挖土 ，后用人工挖土。挖土时，分层、均匀、对 称地进行，使沉井均匀竖直下沉。挖土高差

24、不超过 500。正常开挖时，进行分层开挖。每层挖土厚 400500，沿刃脚周围保留 5001500 土堤，然后再沿沉井壁，每 23M 一段向刃脚方向逐层全面、 对称、均匀地削薄土层，每次削 50100，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。如此，再从中 间向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。保持沉井连续下沉，避免长时间停歇。井内有流砂出现时，先挖周边距刃脚 1000 处，然后按每层 100 宽，同时向刃脚方向分层切削，最后开挖中间部分。沉井下沉时，如井壁外侧土体发生坍陷，采取及时砂石回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、坍陷对周围基土的影响。沉井下沉进程中，每 4 小时进行 1 次测量，发现偏斜、位移时，及时进行纠正。（3）沉井的辅助下沉方法：如不能下沉时，用水枪从井壁外侧，用高压水冲刷土层，使沉