杭钢业务大楼基坑支护设计与施工实例

马永良 江海波 金 玲 徐旭彪 （浙江省第一建筑工程公司一分公司)

1 工程概况

杭州钢铁集团公司业务大楼位于杭州市体育场路与金祝南路交叉口南侧，大楼地上13层，地下1层，局部2层，建筑总高度48.5m，总建筑面积18000m２，地下室占地面积1515m２。
工程桩采用钢筋混凝土钻孔桩，桩径φ800和φ600。②～⑤/A～D轴采用片筏基础，中心筒区局部板厚5m、板底标高－10.50m，其余部分为承台式片筏基础，底板厚500mm、板底标高－6.2m，其中⑤～⑦/A～C轴为－7.7m，而板底均做厚200mm块石垫层和厚100mmC10素混凝土垫层。本工程±0.00相当于黄海高程7.00m，自然地坪标高与±0.00相同，因此，挖土深度深基部分为10.80m，浅基部分为6.50m、8.0m。为确保地下室施工期间周围建筑物的安全及两侧马路的正常使用，必须对整个基坑及深浅不一的基坑进行支护设计。

2 周边环境和地质条件

工程场地北侧为市中心交通要道--体育场路，地下室外边线距体育场路人行道约7.1m(人行道宽约3m)，东侧距金祝南路7.9m，西侧为省建材工业设计院大楼，净距8m，南侧为三层电力局办公楼，净距9.8m。
据浙江省工程勘测院提供的工程地质报告，该场地表层有厚3.4～6.0m杂填土，性质不均 ；2a粉质粘土，软塑状，中偏高压缩性，性质差，分布不均匀，总厚约2.2m；2b淤泥质粘土，流塑，高压缩性，土层性质极差，层厚3.7～5.3m；2c淤泥质粉质粘土，流塑，高压缩性，层厚9.6～12.4m。各土层主要物理力学指标如表1，据此分析土层中最大内聚力cmax＝34kPa，最大内摩擦角φ＝１５°，平均指标c＝20kPa，φ＝８°。
场地浅部地下水属潜水，水位埋深1～1.6m，随季节变化，接受大气降水补给。

表1 各土层物理力学性质指标

土层
名称 层厚(m) w（％） γ
（kN/m３) 固结快剪 三轴快剪 Kh(m/s) Ｉp(%) ＩＬ
c（kPa) φ（°） c(kPa) φ（°）
1-杂填土 3.4 　 18.0 0 15.0 　 　 　 　 　
2a-粉质粘土 5.6 31.5 19.1 34.0 7.0 41 0.2 1.43x10-6 14.4 0.90
2b-淤泥质粘土 9.3 49.8 17.9 20. 6.55 22 0.25 2.68x10-8 20.41 1.244
2c-淤泥质粉质粘土 　 39.2 18.1 14.5 9.3 　 　 　 13.3 1.248

3 围护结构设计

经多方案分析比较，最后决定采用一排钻孔灌注桩加钢筋混凝土内支撑为主体的挡土体系，深基坑侧φ800钻孔桩，桩长21m，中心距1000mm，浅基坑侧φ600钻孔桩，桩长12.55m，中心距900mm，桩混凝土强度等级均为C25。止水帷幕采用两排2×700mm双头搅拌桩，桩间搭接100mm，水泥掺量为加固土重的15%。深浅基坑交接处挖土高差达4～5m，经重力式挡墙计算，采用两排φ700单头水泥搅拌桩，转角及中间局部加强至四排，桩间搭接100mm。
设置两道作井字型网格布置的混凝土内支撑：第一道支撑面标高－2.50m，网格间距6.6m×8.8m，支撑断面600mm×700mm，四周设置断面500mm×600mm的角撑。第二道支撑面标高－5.90m，在深坑以内采用网格布置，网格间距同第一道支撑，其断面南北向600mm×800mm，东西向600mm×600mm，支在西、北两侧，通过加强浅基垫层板的方法传递荷载，垫层板厚300mm，内配φ12@200纵横网片，垫层板直接与桩墙顶紧。支撑及垫层板混凝土强度等级均为C25。纵横支撑交界处，设500mm×500mm角钢桁架立柱，并插入φ800钻孔灌注桩2000mm。

表2 围护结构具体设计

围护结构 直径或断面(mm) 配 筋
主 筋 箍 筋
钻孔灌注桩 深坑部位 φ800@1000 16φ25 φ8@200
浅坑部位 φ800@1000 16φ25 φ8@200
压顶梁 断面600×1650 2×6φ22 φ8@200
支撑 第一道 断面600×600 2×5φ25 φ8@200
第二道 断面600×800 2×6φ25 φ8@200

围护结构考虑按地面荷载q＝15kN/m和土层物理力学性能φ＝8.3°、γ＝18.3kN/m２、c＝20.6kN/m２进行计算，得第一道、第二道支撑力Ｆ１＝40.4kN/m和Ｆ２＝628kN/m以及围护桩最大弯矩Ｍ＝880kN·m，于是围护结构具体设计如表2。

4 围护结构的施工

4.1 钻孔桩施工

钻孔灌注桩采用跳打法施工，避免相邻桩相互挤压。施工中认真检查复核桩机位置，尽可能保证桩的垂直度在允许误差范围内，以免影响主体结构的施工，同时做好复核桩长、成孔深度、垂直度、孔底沉渣的原始记录。钢筋笼必须按设计要求验收合格后，才允许下笼入孔，并安排专职人员监督灌注桩的混凝土浇捣质量，严格控制操作过程，达到要求的充盈系数。实施交叉流水作业法，在围护桩施工到一半工程量时，开始止水桩搅拌施工，重点控制好水泥掺量、入土深度和搭接宽度。

4.2 止水帷幕施工

施工程序为基坑及桩位放线→围护沟清障(取消表层障碍物)→安置搅拌系统→两搅两喷工艺→养护。施工中必须保证桩基施工的连续性，保证桩的垂直度，喷浆、搅拌应均匀，供浆必须连续。为确保桩顶质量，当提升喷浆至桩顶时，应坐浆数秒钟，相邻桩搭接时间不超过12h，超过时应在搭接处加桩或在此部位增加注浆量。

4.3 压梁、内支撑施工

压梁施工前，必须认真控制凿桩工艺，特别是要严格控制桩顶标高，确保桩端嵌入压梁内50mm，且要整齐凿平。围护支撑的钢筋均采用电焊搭接10d的方法，以改善钢筋的受力状况，避免施工不当造成偏位。
为确保内力计算与实际工作状态接近，根据以往工程施工的经验，须对细部构造进行加固处理，凡在支撑交叉处及支撑与压梁连接处，均采用钝角135 

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