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连续墙方案
xxx工程
地下连续墙施工方案第一部分工程概况一、工程概况
拟建的xxx位于北京市西城区,该建筑为一多功能特大型公共建筑,由椭圆形穹形结构的主体建筑――国家大剧院及南北两侧的地下票务大厅、地下停车库及商业区组成,总建筑面积为10万平方米,地下面积3.5万平方米,接待面积为2.9万平方米。
其中,主体结构外罩一椭圆钛太金属外壳,内共设钢筋砼结构大小观演厅4座,包括一个有2500个座位和520个座位的剧场,以及各种相关的辅助设施等,整个主体建筑东西轴长216m,南北轴长146m。
主体结构的四周设有水池环绕,观众将从一个60m长的透明水下长廊进入剧院。
使主体结构看似一座飘浮着的岛屿。
工程计划工期2000年4月正式开工,预计于2002年建成投入使用。
本工程主体结构的基础埋深分别为-22.00m、-28.60m和-41.00m,考虑到结构的抗浮问题,该部分的基坑将开挖至-27.20m、-33.80m和-43.00m;附属建筑地下票务大厅、地下车库及商业区,基础埋深分别为-7.00m、-8.00m、-11.00m、-17.00m。
。
本工程±0.00=46.00m,室外自然地坪标高在46.00m左右。
由于本工程地处市中心,主体结构占地面积较大,基坑开挖深度较深,场区内地质、水文情况复杂。
二、工程地质、水文地质概况
1、工程地质概况
根据北京市勘察设计研究院提供的《国家大剧院一期岩土工程勘察阶段成果报告A》(99技412-1)的情况表明,本工程拟建场地处于永定河冲洪积中部,地层土质一粘性土、粉砂与砂、卵石层交互层为主,并存在多个沉积旋回。
历史上曾有2条湮废的古河道贯穿场区,其为晚更新世~全新世天然形成的“三海大河”和公元13世纪开挖的元大都南护城河。
拟建场区大部分区域地形基本平坦,一般标高在46.00m左右,场区内土层划分为7个大层,各土层的基本岩性特征详见下表。
序号
土层编号
土质名称
层顶标高
(m)
容重γ
(KN/m3)
凝聚力
(KPa)
摩擦角φ
1
①
房渣土、碎石填土
46.17
19.3
2
②
砂质粉土
39.30
18.6
38.0
15.8
②1
粘土、重粉质粘土
3
②2
粉砂、细砂
35.55
0
34
③1
中砂、细砂
4
③
卵石、圆砾
32.43
5
④
粉质粘土
29.39
19.7
55.3
22.4
④1、④2
较薄不计
6
⑤1
中砂、细砂
24.78
0
34
7
⑤
卵石、圆砾
23.08
8
⑥
粉粘、粘质粉土
7.69
20.2
134
15.7
⑥1、2、3
较薄不计
9
⑦1
粉细砂
0.86
20.4
10
⑦
卵石
-2.86
2、水文地质概况
根据北京市勘察设计研究院提供的《xxx一期岩土工程勘察阶段成果报告A》
(99技412-1)和《卷A:
设防水位论证报告(草本)》(99咨03)的情况表明,由于本工程基础埋置较深,最深处达建筑±0.00m标高以下43m,是北京市区当前基础埋置深度最深的一个工程。
本次对地面下50m之内的地下水赋存状态进行了勘察和研究,根据目前本次水文地质勘察和岩土工程勘察已完成的钻孔资料,最深的50m钻孔共揭露4个含水层。
依据我院的《北京市区浅层地下水位动态规律研究》成果和地下水类型划分原则,可将4个含水层中的地下水归纳为三种类型,自上而下依次为上层滞水、层间潜水和两层承压水。
(1)上层滞水:
该层水普遍分布于场区地面下10m以内的房渣土①层和粉质粘土填土①1层中,水位变化较大。
根据1999年11月21日至12月1日监测孔水位量测结果,水位埋深3.24~4.46m(标高41.27~42.48m)。
该层水主要接受大气降水、管道漏水等的垂向入渗补给,排泄方式主要为蒸发和垂向入渗补给层间潜水。
(2)层间潜水:
主要分布于标高32.38m~35.54m以下的卵石③层和中细砂③1层中。
根据11月21日至12月1日监测孔水位量测结果,水位埋深在9.93~15.95m(标高30.18~30.48m)左右。
其补给来源主要为地下水侧向迳流补给,上层滞水垂向入渗补给,排泄方式主要为侧向迳流、越流及“天窗”渗漏补给承压水。
(3)承压水:
两层承压水分别分布于标高22.28~26.64m以下及标高0.74~1.69m的砂卵石层中。
从宏观的工程地质背景条件与两层地下水的补排关系看,二者应具有相同的动态规律,及相差不大的承压水头。
因此,针对本工程设防水位问题可按一层水考虑。
根据1999年11月21日至12月1日监测孔水位监测数据,该含水层水位埋深在11.33~17.63m(标高28.61~28.85m)左右,承压水头2~6.7m左右。
其补给方式主要为地下水侧向迳流和越流补给,排泄方式主要为地下水侧向迳流排泄和人工开采。
本阶段勘察期间(1999年11月中旬~12月上旬),在所有的钻孔中分层量测了地下水静止水位,具体的量测结果详见下表。
水层
序号
地下水类型
静止水位(测压水头)
测量时间
埋深(m)
标高(m)
1
上层滞水
3.70~5.40
40.49~42.94
1999年11月10日~11月30日
2
层间潜水
9.90~16.50
29.71~30.99
3
承压水
12.60~19.30
26.59~28.86
三、编制依据及编制说明
1、编制依据:
1)中华人民共和国国家大剧院工程有关的初步设计图纸;
2)北京市地质勘察设计研究院,《国家大剧院一期岩土工程勘察阶段成果报告A》(99技412-1);
3)北京市地质勘察设计研究院,《卷A:
设防水位论证报告(草本)》(99咨03;
4)国家有关技术规范:
(1)《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)
(2)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)
(3)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)
(4)《地基与基础工程施工验收规范》(GBJ202-83)
(5)《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规范》(JGJ4-80)
(6)《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)
(7)《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)
2、编制说明:
作为中国大剧院工程总承包竞投方的中国新兴建设开发总公司经过多方比较论证,决定由具有丰富地下工程支护经验和雄厚机械力量的中国京冶建设工程承包公司主要分包本工程地下连续墙施工及基底稳定工程和部分护坡工程(见技术标一附件二),共同研究确定施工方案,并组建专门项目部对该工程进行施工和管理。
第二部分地下连续墙方案设计
一、基坑支护、止水方案选择
本工程主体结构部分的基础埋深分别为-27.20m、-31.20m、-33.80m和-43.00m,在北京地区的公共建筑中已属于超深基础,而拟建场区的地下承压水的静止水位埋深为12.60~19.30m,因此,该部分基坑支护、止水和基底稳定的问题将主要受到地下承压水的影响。
有关的基坑平面、标高和土层位置关系详见图1、图2、图3。
由于本工程地处市中心,基坑开挖深度很深,场区土层内第⑤大层卵石、圆砾中地下水的水量很丰富,属于承压水,如采用一般常规的支护、降水措施将不能胜任本工程的基坑支护和止水工作。
如何解决好基坑的支护问题,首先是要解决好地下水的问题。
采用抽水方式肯定不能解决该部分的地下水问题,因为地下水涌水量很大,不可能将地下水水位降至基础埋深以下,同时一定范围内的大量建筑物将会出现不均匀沉降的问题,只能采取止水措施解决该部分的地下水问题。
采用旋喷桩或高压注浆止水帷幕的方式,由于本工程的主要含水层为卵石、圆砾⑤层,平均厚度15.00m左右,在大范围、大厚度的卵石层中进行旋喷桩或高压注浆止水帷幕的施工,施工难度较大,尤其是桩垂直度不易保证,将会导致两桩之间接缝不能满足设计要求,在将来基坑开挖时会出现较多处漏水的现象,影响基础工程的正常施工。
采用地下连续墙进行止水,将能很好的解决本工程的地下水问题,因为地下连续墙整体性好,槽段宽度一般为4.0~6.0m,墙体之间的接缝数量远远少于旋喷桩或高压注浆止水帷幕的接缝,使基坑的漏水现象大大减少。
从解决本工程地下水问题的前提出发,本工程的基坑支护将首选地下连续墙支护方
案,可以通过地下连续墙同时解决基坑的支护和止水问题。
采用地下连续墙的支护方案后,由于基坑开挖深度较大,且基本都在卵石层中,同时该层中还含有水量较大的承压水,在卵石层中锚杆施工有一定的困难,在承压水的涌水量较大时,锚杆注浆及孔口封堵困难、成本较高、工期不易保证,因此本工程拟采用钢筋砼内支撑和预应力锚杆结合,与地下连续墙形成本工程基坑的支护和止水体系。
二、基底稳定加固方案的选择
由于本工程基础埋深较深,在-33.80m和-43.00m两部分的基底都存在因地下承压水的压力过高,产生绕流,而造成基底隆起的问题。
解决该问题的方法主要有抽水减压、加固基底土层、制做加深的止水墙加大承压水的绕流路径、选择基底下的不透水层形成封闭的止水墙、冰冻法、沉箱法等措施来达到基底稳定的目的。
-33.80m部分的基底稳定如使用抽水减压方法,因基础埋深较深,不可能将承压水降至基底以下,不能达到减压的目的。
采用加固基底土层方法,由于该部分基底面积较大,且在卵石层中采用旋喷桩或高压注浆,加固效果不理想,施工成本较高。
本工程-33.80m部分的基坑下部有一层厚度6.50m左右的粘性土层不透水层,采用选择基底下的不透水层形成封闭的止水墙的方法可以达到止水减压的目的,并且不透水层上部还有厚度4.50m左右的砂卵石压重层,可以保证该部分基坑的稳定。
同时该止水墙可同基坑支护结构的地下连续墙综合起来考虑,可降低施工造价。
-43.00m部分的基底已进入粘土层,基底以下的粘土层的厚度只有2.00m左右,不足以抵抗承压水的水头压力。
采用旋喷桩或高压注浆法对基底加固,在卵石层中不理想;采用化学注浆加固基底,将对北京市的地下水资源造成污染;采用冰冻法加固基底,因基坑范围较大,且对基底以下的地层不够了解,形成一个冰冻的止水帷幕或稳定的加固地层难度较大,同时对后期的基础施工影响较大。
因此该部分基底加固采取制做加深的止水墙加大承压水的绕流路径的方法,在基坑周围设置一道数量的减压井,同时设置旋喷桩进行基底加固的方案来满足基底的稳定。
三、地下连续墙方案设计
1、总体设计方案
本工程为了在今后的设计和施工中表达的比较清楚,现将深度为-27.20~-33.80m的基坑定为外圈基坑,将深度为-43.00m的基坑定为内圈基坑。
外圈基坑采用地下连续墙+预应力锚杆+钢筋砼内支撑方案,地下连续墙深入至不透水层(粘性土⑥层)中形成闭合的止水墙,基坑的支护、止水和基底稳定均采用地下连续墙完成,连续墙墙顶标高标高为-17.00m,根据基坑深度、墙顶堆载的不同,将连续墙分为三段,同时利用预应力锚杆和钢筋砼内支撑与地下连续墙相结合解决基坑的支护问题。
内圈基坑采用地下连续墙+钢筋砼角支撑+旋喷桩加固基底方案,连续墙完成基坑的支护和止水,同时与旋喷桩相结合进行基底加固,使地下连续墙和基底的旋喷桩形成整体,解决其基底的稳定问题。
2、外圈基坑支护、止水和基底稳定方案的设计
外圈基坑的地下连续墙从基坑深度为-17.00m处开始设计,该部分基坑的深度主要为
-27.20m和-33.80m,-31.20m部分的基坑按-33.80m考虑,基坑四周的坡顶高度分别为-7.00m、-11.00m、-17.00m,设计时将地下连续墙分为三种工况进行计算,墙体分为Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段,地面荷载为20KN/m2,考虑地下室抗压板的问题,地下连续墙内侧与地下室外墙之间预留了4.50m。
连续墙墙顶标高均为-17.00m,墙底标高均为-44.00m。
有关墙体设计详见下表。
墙段
分类
墙段形式
每段长度
(m)
墙体厚度
(m)
槽宽
(m)
肋板宽度
(m)
肋板厚度
(m)
墙体长度
(m)
Ⅰ段
加肋连续墙
132.00
1.00
4.00
2.80
1.00
27.00
Ⅱ段
单片连续墙
36.00
1.00
6.00
27.00
Ⅲ段
单片连续墙
442.00
0.80
6.00
27.00
墙顶设置一道钢筋砼联系梁,断面尺寸分别为(宽×高):
1200×1500(Ⅰ段和Ⅱ段)、1000×1500(Ⅲ段)。
地下连续墙墙体、联系梁砼强度等级为C30,钢筋(φ)为Ⅰ级钢,(Φ)为Ⅱ级钢。
经过计算外圈基坑支护需要二道支撑,第一道为预应力锚杆,标高为-17.20m,锚杆
直径150mm,长度35.00m,其中Ⅰ段间距1.50m,共89根,Ⅱ段和Ⅲ段间距2.00m,共239根。
锚杆杆体采用7φ5高强钢铰线,抗拉强度为1860N/mm2,锚杆注浆采用525#普通硅酸盐水泥,水灰比0.50左右。
第二道采用钢筋砼内支撑,梁顶标高为-22.00m,整个内支撑由四个环形支撑、水平支撑若干、环梁和56根支撑桩组成,环形支撑直径分别为73.50m和84.00m,有关设计尺寸详见下表。
名称
圆环外径
(m)
断面尺寸
(mm)
桩长
(m)
砼强度等级
备注
环形支撑
83.50
2500×1500
77.00
2500×1500
C30
水平支撑
1000×1500
C30
环梁
1200×1500
C30
支撑桩
1200
18.00
C25
基底以上为格构式钢结构柱
-33.80m处的基坑采用放坡,放坡坡度1:
0.5,坡面采用简易喷锚支护。
3、内圈基坑支护、止水和基底稳定方案的设计
内圈基坑的地下连续墙从基坑深度为-33.80m处开始设计,该部分基坑的深度为-43.00m,地面荷载为20KN/m2,地下连续墙内侧与地下室外墙之间预留了0.20m,该部分墙体定为Ⅳ段,有关设计参数详见下表。
墙段
分类
墙段形式
每段长度
(m)
墙体厚度
(mm)
槽宽
(mm)
墙顶标高
(mm)
墙底标高
(mm)
墙体长度
(m)
Ⅳ段
单片连续墙
111.80
0.80
6.00
-33.80
-54.00
20.20
墙顶设置一道钢筋砼联系梁,断面尺寸分别为(宽×高):
1000×1200。
地下连续墙墙体、联系梁砼强度等级为C30,基坑支护需要一道支撑,该道支撑采用角支撑,标高为-33.80m,断面尺寸为(宽×高):
1000×1200,砼强度等级为C30。
钢筋(φ)为Ⅰ级钢,(Φ)为Ⅱ级钢。
内圈基坑基底加固采用旋喷桩,旋喷桩直径1000mm,长度9.00m,间距0.80×0.80m,共1500根。
旋喷桩加固使用纯水泥浆加固,水泥使用425#普通硅酸盐水泥,水灰比为0.8左右。
第三部分施工方案设计一、施工总体安排
1、施工顺序
1)基坑开挖至-16.00m后,开始进行地下连续墙、旋喷桩、支撑桩的施工;
2)平整场地,放线、定位;
3)进行地下连续墙的导槽、泥浆搅拌站施工及施工准备;
4)进行地下连续墙的施工;
5)进行旋喷桩、支撑桩的施工;
6)进行锚杆施工、外圈基坑联系梁的施工,泥浆外运处理;
7)开挖土方至-22.00m,进行钢筋砼内支撑的施工和养护;
8)开挖土方至-33.80m,进行内圈基坑角支撑、联系梁的施工。
整个工程施工顺序图详见图4。
2、地下连续墙施工工作面的选择
本工程外圈地下连续墙墙顶的标高为-17.00m,内圈地下连续墙墙顶的标高-33.80m,
如果按实际墙顶标高部位来施工,其施工要分段进行,将给地下连续墙施工带来很大难度,同时地下连续墙的导槽落在砂层或卵石层中,容易出现导槽的蹋孔和连续墙导槽下部鼓肚现象,经分析、研究,决定将地下连续墙的施工操作面选在-16.00m位置处。
这样可利用③层的卵石层为地下连续墙等大型机械稳定操作平面,利用④层的粉质粘土层施工导槽。
3、施工现场平面布置(详见施工现场平面布置图)二、施工工艺
1、地下连续墙施工工艺
1)施工流程图(详见图5)
2)导槽
导槽截面为倒“L”形,履带挖掘机开槽,然后绑扎钢筋、支模、浇注砼,导槽横截面详见图6。
3)成槽
a、槽段划分为一期和二期槽段,槽段宽度一般为6.0m,视地层情况可适当减少,槽段施工程序详见图7;
b、采用德国宝峨公司的液压连续墙抓斗取土(型号BS650、BS655);
c、采用简易冲击钻机清刷接头;
d、采用膨润土泥浆护壁。
4)钢筋笼
a、在现场设置加工平台,水泥地坪或工字钢平台,每个预设槽段的钢筋笼一次整体成型,一期钢筋笼加装工字钢接头;
b、钢筋笼的吊装使用50t履带吊车整体下入槽内,以导槽为准,三维定位。
5)浇注砼
使用大塌落度(22cm)商品砼,砼强度等级为C30。
采用全导管进行水下浇注,砼
的流淌半径小于1.50m,二~四根导管要同时均衡的注入砼,并要适当控制浇灌强度。
6)槽段连接
槽段连接采用工字钢防渗钢性接头,具体详见图8。
7)泥浆
a、泥浆为成槽护壁的必需手段,技术参数初步定为:
含砂量小于4%,比重1.2,粘度25秒,泥浆成分见表3。
成分
水
膨润土
纯碱
CMC
重晶石粉
配合比
100
5~8
0.5~1.0
0.05~0.08
0~14
每立方米用量(kg/m3)
1000
58~80
5~10
0.5~0.8
0~140
b、泥浆制作站
设置两个泥浆站,每个站设置两台泥浆搅拌机,泥浆产量50m3/台班,1个500m3
泥浆池,抓槽前预储泥浆450m3,再每天补充损耗50m3新浆,可供两台抓斗每台班成槽220m3之用;
c、泥浆输送与回收:
使用泥浆泵(10台,功率30千瓦)和φ150钢管组成泥浆循
环系统。
2、预应力锚杆施工工艺
锚杆成孔采用机械成孔,成孔直径为φ150,成孔后立即放锚体,并立即进行注浆,养护7~10天后,进行张拉、锁定。
锚杆施工步骤为:
定位--钻机就位--钻孔--杆体制作--钻至设计深度后提钻--安放杆体--注浆--养护--张拉、锁定。
3、钢筋砼内支撑施工工艺
1)钢筋砼内支撑在基底标高为-22.00m处开始施工,一次整体施工完成;
2)内支撑施工步骤为:
放线、定位—开挖基槽—施工垫层—施工砖模—绑扎钢筋—浇注内支撑砼—内支撑养护;
3)内支撑砼使用商品砼;
4)内支撑需要进行15天的养护,强度达到设计强度的75%,方可进行下一步的土方开挖。
4、支撑桩施工工艺
支撑桩的成孔采用全套管成桩工艺,成孔直径1200mm,其施工工艺如下:
1)就位:
磨桩机到达设计桩位,第一节钢套管(带钻头)放置入磨桩机内,调整套管垂直度,并压入土中;
2)沉管:
用液压夹头夹住套管,启动磨桩动力,往返摇动将桩套管沉入土中;
3)抓土成孔:
桩套管沉入土中2~3m后,在桩管中放入锤式抓斗,将桩套管中的泥土逐渐抓出,取土应位于套管深度以内,以防超深造成孔壁坍塌;
4)接管:
利用快速接头方法将两个管段对接接长,接点处带有密闭装置,以防止地下水对施工的影响;
5)遇到上层滞水和地下潜水层,宜将套管先行摇至相对的隔水层,防止水进入,若管内积水,可将孔内积水抽出,再进行成孔;
6)桩孔检验:
桩孔施工至设计标高和设计要求后,即可终孔;
7)下钢筋笼:
成孔验收合格后将钢筋笼放置于孔中;
8)浇灌砼:
采用水下灌注砼,随浇灌砼随拔导管,应保持砼面5.00m以下有套管,在软土层中应实施上升-下降的回旋套管压密,以保证成桩质量。
5、旋喷桩施工工艺
1)旋喷桩采用三重管注浆;
2)放线、定位;
3)引孔施工:
采用地质钻机进行引孔施工,引孔直径不小于100mm;
4)旋喷钻机就位,下注浆管,
5)旋喷注浆;
6)充填灌浆。
三、施工设备计划安排
1、地下连续墙施工设备
序号
设备名称
型号
规格(mm)
数量
备注
1
液压抓斗
BS650
2800×800
6台
备用1台
2
简易冲击钻
φ600~800
5台
3
履带吊车
50t
3台
4
履带吊车
25t
2台
5
直流弧焊机
300A
2台
6
交流弧焊机
500A
48台
7
闪光对焊机
4台
8
等离子切割机
6台
9
泥浆搅拌机
1m3
10台
10
泥浆泵
100m3/h
25台
11
泥浆管
铁管
6寸
12
砼浇注导管
φ250
350m
13
操作平台
5个
14
泥浆检测设备
1套
15
砼检测设备
2套
16
超声波槽壁检测仪
1台
17
槽深探测锤与绳
16套
2、预应力锚杆施工设备
序号
设备名称
型号
规格(mm)
数量
备注
1
液压锚杆钻机
φ150
4台
2
注浆泵
2台
3
水泥浆搅拌槽
2台
4
切割机
2台
5
交流电焊机
500A
2台
6
张拉锁定设备
1套
3、支撑桩施工设备
序号
设备名称
规格型号
数量
1
MZ-2型磨桩机
φ1000~1200mm
2台
2
液压油泵站
55KW
3台
3
电焊机
15KW
3台
4
磨管
φ1200mm
80m
5
大配电箱
1个
6
钢丝绳
φ26mm
300m
7
导管
60m
8
吊车钢丝绳滚筒
1付
9
冲抓器
φ1000mm
2个
10
取土器
φ800mm
2个
11
十字冲头
φ800mm
2个
12
履带式起重机
长江1001(15T)
2台
13
装载机
柳州ZL40(40T)
1
4、旋喷桩施工设备
序号
设备名称
规格型号
数量
1
地质钻机
GXY-1
7
2
高压旋喷机
GXP-3
3
3
高压清水泵
302-SZ
4
4
空气压缩机
VPY-6/7V
4
5
灰浆搅灌机
WJG-80
4
6
污水泵
12
7
灰浆泵
HB-80
12
8
电焊机
4
9
BW250/50泵
4
四、施工人员计划
1、项目部管理人员职责
序号
类别
人数
职能
1
项目经理
1
代表公司对项目全面负责,在项目上实施质量方针和经营宗旨,全面履行与业主签定的合同
2
现场项目经理
1
对项目经理负责,负责现场施工管理工作,配合项目经理完成实施质量方针和经营宗旨
3
项目总工程师
1
全面审查项目
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- 关 键 词:
- 连续 方案