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1、天信国际金融培训大厦深基础“半逆作法”施工技术中建八局一公司塘沽分公司第一经理部一九九七年十一月八日一、工程概况、概况天信国际金融培训大厦工程是由天津信托投资公司投资兴建的，是以高级行政办公培训用房为主，集办公、餐饮、?娱乐为一体的综合性金融建筑。该工程位于天津市河西区围堤道（中环线）与友谊路交口处，占地面22积 4200m，总建筑面积 40086m?，建筑总高度 105.9m，属超高层建筑。地上 27 层，地下二层；基础底标高为-10.7m，属深基坑。、基础形式和环境情况基础为钢筋砼箱形基础，下设钢管砼灌注桩。基础长度66.1m?，宽55.7m，层面积为 3681.77m2，本工程北距中环线
2、干道4.2m， ?西距居民住宅楼（六层） 6.5m，南距民房 0.8m，?东侧距工商行天津市分行超高层金融培训大厦 10.7m，地界狭小，紧临城市要道，地下管网复杂，施工中不允许对其有任何影响，故给基础施工带来极大困难，也给基础施工方案的选择带来了限制。、土质情况本工程的场地属海相冲积平原，其地层属第四系全新纪，?上中为更新纪海相沉积层，陆相冲积物。从自然地坪至-18.6m? 为淤泥及淤泥质粘土，内聚力仅 7-19KN/m2。其主要特点为：土质条件差，含水率高，渗透系数小, 内聚力小 .二、基坑支护结构选择拑、由于场地狭窄，不允许大开挖；、因土质含水率大，且渗透系数小的特点， ?排除密排钢板桩
3、加环梁的方案；、土质差，若采用锚杆，在天津软土地区施工安全可靠性低、施工复杂、工期长，排除锚杆挡土方案；、地下连续墙作基坑护壁， ?以平衡土体来保证地连墙稳定，待零层板施工完毕，作为水平内支撑的半逆作法施工工艺， ?其优点是：、利用地下连续墙围护作工程的承重结构墙体，能有效的降低工程造价；、利用地下结构层梁、板作围护结构的水平支撑，节省坑内水平支撑费用；、采用半逆作法施工，地上、地下同时施工， ?缩短了施工工期，而且克服了全逆作法施工逆作出土量大的缺点；、结构变形小，确保对原有建筑安全及交通、道路、?管线不受影响；、因地连墙封闭，基坑采用大口井降水不影响周围设施。三、半逆作法施工工艺本工程半逆
4、作法施工工艺流程如下图： （1）平整场地、放线 浇筑导墙 基础砼灌注桩浇筑地连墙浇筑平衡土体灌注桩 地连墙范围内大口井降水（见附图 3） 第一次挖槽至负一层梁板下皮（ -3.5m ） 按平衡土体设计坡角挖至正施部分槽底标高 清除桩头（正施部分）正施部分底板砼施工地下负一层板施工（逆施保留）零层现浇板砼施工逆施部分施工上部结构施工四、工艺流程及主要施工方法、地下连续墙施工方法：在开挖土方之前，用专用的成槽机械（GZQ1250双钻成槽钻机），在所定的导墙位置，开挖一条狭窄深槽，用膨润土泥浆护壁，?每次开挖一定长度（一个单元槽 3-5 米长），待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好
5、的钢筋骨架（一般称为钢筋笼） ，?利用起重机械吊放入充满泥浆的槽内，用导管法浇注砼，由于砼是由槽底部开始逐渐向上浇注，所以，随着砼的浇筑即将泥浆置换出来，待砼浇至设计标高后， ?一个单元段施工完毕， ?各单元墙段之间用一定的接头形式相互连接，形成一道现浇式地下连续墙，呈封闭状，既可挡土，又可挡水。、降水方式：基坑降水利用大口井降水方法，降水井深18m，抽水深度 16.5m，采用20m扬程潜水泵抽水，坑内布置共20 口井 .地下连续墙封闭后立即抽水，在一个星期后，即可开始挖土，大口井随挖土逐步裁井。视出水量及降水情况，在底板砼浇注前，保持少量水井抽水， ?并做好底板砼施工后封井处理。为避免由于坑
6、内降水，造成坑外水位下降， ?影响周围建筑及地下管网损伤，为此，在地连墙外侧设置回灌井，并安排专人观测水位变化情况，如水位下降过大应及时灌入足够数量的水， ?从而阻止受地下水流失造成地基下沉。、土方开挖分二步三次进行，即：第一步土方采用机械挖土，挖至标高 -3.5m；第二步，应充分发挥机械化施工的优势，挖至正逆部分基底标高，但必须注意开挖第二步土方时， ?控制标高视地连墙悬臂的最大允许应力值和变形量，注意保留平衡土体、坡角符合设计要求。 （详见附图三）、当土方挖至第二步，基槽成盆状， ?基坑中心（正施部分）可挖至 -10.7m 的设计底标高；为便于逆施部分结构层支模， ?采用退踏放坡；第三次挖
7、土采用人工开挖。（逆作部分土方）、本工程施工程序是，当地下一层（标高-3.5m ）梁板砼浇筑完成后（逆施除外）， ?按正常施工进行零层梁板及以上部分砼施工，待零层板砼强度达到设计强度的100后，再同时进行下部施工，即开挖逆作部分平衡土体，随预留出土孔连续挖土，?至负一层板标高后浇筑砼。待砼强度达到设计强度的 100后，进行负二层逆施施工。五、逆施支承桩、柱施工逆作支承桩不仅是逆作状态下承受地上、?地下楼层结构自重和全部施工荷载。而且该桩连柱也是工程正式结构桩，基础采用桩径600mm，桩长28m的钻孔灌注桩，支撑柱采用钢格构柱，嵌入支撑桩内2000mm，随着逐层挖土， ?逐层将圆桩剔出方形格构柱
8、，基桩和格构柱的连接、格构柱与结构层板连接采用环板焊接。桩施工严格控制桩的轴线位移和垂直度，对基桩承载力及理论沉降作充分验算，确保正逆施工变形一致。详见附图一。六、地连墙与内部结构钢筋连接为保证地下连续墙体与结构层板连接的整体性，首先将连接面处砼表面凿毛处理，结构楼层水平钢筋与地连墙的连接采用钻孔、插筋、CGM灌浆锚固连接技术。CGM灌浆料是由冶金总院研制的，是一种具有高流动性好、早强、?高强和微膨胀性能的复合灌浆材料，该材料粘结强度对于圆钢一天可达6.1Mpa，螺纹钢可达 31Mpa，且一天的膨胀率可达总膨胀率的80%以上，对于螺纹钢，仅需钻孔长度为15 倍钢筋直径，灌浆7 天后可确保钢筋拔
9、断而不拔出，该施工技术简单易行，质量可靠。七、逆作法施工区砼浇筑由于逆作法施工后浇砼先浇砼的下部，因此，?必须解决以下几点：a）提供最小的操作空间；b）尽可能减少支撑系统沉降和结构变形，保证上下层砼连接紧密；c）确保逆作钢筋砼剪力墙墙体上口密实；针对以上情况，采取砼入口处模板随表面上升至顶部逐步封浆，直墙模板顶部设喇叭口，在砼配合比设计考虑微膨胀剂及预埋DN15钢管，压浆等措施。八、垂直运输预留孔洞设置由于采用“半逆法”施工，0.000 结构梁板已完成，逆施部分土方及施工材料进出处于封闭条件下进行，?所以需留设上下贯通的垂直运输通道，本工程充分利用南侧车库坡道完成地下土方外运，并在北侧和东侧预
10、留43米孔洞安装井架完成地下室施工垂直运输任务。九、防水做法虽然地连墙及底板均采用抗渗砼，但地下连续墙槽段接头， ?地下连续墙与底板连接处，正施底板施工缝处， ?中间支承桩穿透底板处都是砼自防水的薄弱环节，故采取如下措施：、底板施工缝处加设德国罗美克斯注入式止水条；、地连墙和底板内侧做 1.5mm厚硅橡胶防水涂料；、地连墙内侧浇捣 200 mm厚 C208 钢筋砼内衬；十、大口井封井程序和方法为确保底板抗渗万无一失，基础底板砼浇筑前仅留 3-4 口降水井暂不作封堵，采取先导流， ?再压浆封堵的措施，效果显著。详见附图二。十一、深基围护监测半逆作法施工因在基坑开挖阶段， ?仅靠平衡土体来保证地连
11、墙的稳定，而平衡土体提供被动土压力必然需要发生一定的位移， ?而软弱土层，在发生多大位移情况， ?提供多大被动土压力往往与理论计算偏差较大，为确保基础施工安全进行， ?对整个基础施工实施监控信息管理，做到信息施工。、地连墙水平位移：基坑轮廓虽为不规则矩形，但最大位移将发生在各边中部，为此沿基坑周边地连墙帽梁上设 28 个位移观测点，长边为 8 个，短边为 6 个，另外在每中间部位设置一个垂直观测点，内埋铝合金导管， ?用以监测地连墙各指定部位水平位移；经实测长边中部最大位移值为 8cm，短边中部为6.5cm。、水位观测：在地连墙外水位观测井自基坑降水至基础施工完，?水位无明显变化，证明连续墙施
12、工无渗漏。并对周围建筑物及原有设施监测，实测结果表明：地连墙水平位移随挖土深度而不为增长，随后逐渐缓慢，最后达到稳定。采用“半逆作法”施工是可行的。、地连墙土压力试验：、测点布置：在西侧选一槽段，埋设土压力盒，?分别测试施工过程中的主动、被动土压力， ?取得被动数值与该状态下位移关系，测试结果表明， ?土压力基本符合朗金土压力理论。由于连续墙水平位移不大，被动土压力实测值远远小于朗金理论极限平衡状态计算值，?因此实测结果与朗金理论是一致的。、周期：自挖土开始，每2 天测一次，挖至槽底5?天测一次，经实测， ?墙体发生计算位移时，土体被动土压力实测值仅为理论计算值的50。、周围建筑物及马路沉降：
13、在周围散水上设 5 个观测点，马路上设 5 个观测点， ?在各点设固定测标使用精密水准仪观测，从挖土至基础施工完； ?经实测，楼房相对沉降仅为 9mm。十二、社会效益、经济效益、采用地下连续墙结构自支承的半逆作法施工方法， ?不受各种土质条件限制适用于土层复杂的软土地基；、在地下水位较高地区， ?能有效地避免由于施工降水而引起的地面沉降及相邻建筑物的沉降， ?尤其适用于城市建筑稠密地区施工；、由于采用连续墙作为地下围护及结构外墙，正施过程中，以平衡土体来确保地连墙的稳定，在逆施过程中以结构层作为内支撑，有效降低了工程造价，比传统的支护方式，节约费用 7-11%，具有较好的经济效益；、采用连续墙
14、施工降水又不需完整的降排水系统，综合比较其施工费用相对不高，即：比传统降低费用58%；、“半逆作法”施工工艺，为在软土地基上进行深基施工，提供了新的切实可行有效的方法。附录一、降水计算、降水深度： 10.7 0.5 1.4 9.8m155.7、单井深度： - 12.59m10212.59、有效带深度：因s/s 0.83412.59 2.5 1.92 （） 1.89 （ 12.59 2.5 ） 28.52m、影响半径k 取 0.6m/d 2S H K212.59 28.52 0.6104.2m(2H-S)S、基坑涌水量： 1.36KLgR-Lgr1.366 0.6 (2 28.52 - 9.8)
15、 9.8Lg104.2 Lg28.52379.42.02 1.46677.5 m/d3、单井进水量： q dv3.14 0.4 2.5 19.6 0.543.52m3/d677.5、井数目： nQ/q15.51643.52、间距： a2(L B)/n2(66.1 55.7)/1615.23ma15d15d153.14 0.4 18.84在基坑四角多加口井，共计：16420 口、核算坑内水位Qh H (Lg104.2 Lg28.52)1.366k 257.8 16.1mS H h 28.52 16.1 12.42m10、井深度： 12.59 2.5 1.4=16.5m11、抽水设备选用每井安一台
16、潜水泵，扬程320m，流量 30m/h.附录二、地下连续墙计算：设墙厚 800，砼强度 30入土深度计算：根据地质勘察报告提供数据：H10.7 米， H 10.7 19.7 米r 18.6KN/m3 1.86t/m 319.5q=1.5t/m 3则主动土压力系数：119.5Ka tg(45- (45 ) 2022 19.5 则 k 取 1.60经修正后： KpK Kp1.6 2.0 3.2、求 q Pa q qKa 1.5 0.499 10.7 17.94t/m 2、计算压力为 0 的位置 YPa17.94Y 3.57mr(Kp-Ka)1.86(3.2 0.499)、计算平衡土体，简化为支撑力
17、a 0LgH(H/2Y) 1/2HPa(H/3 Y)1/2HY(2/3Y) aL Y0.499 9.7 (9.7/2 3.57) 1/2 9.7 17.94(9.7/33.57)+1/2 9.7 2/3 3.57?.23 3.5740.76 59241.2673.96 99.11 T/m6.86.8Y0P q H 1/2 a H 1/2a Y a 0.499 9.7 1/2 17.94 9.7 1/2 17.94 3.57 99.11 4.84 87 3299.11 24.74 T/m计算连续墙入土深度 t6P624.76t Y Z Y 3.57 r(Kp Ka)186(3.2 -0.499)
18、148.63.54 5.023.545.44 8.98mt 1.1 t 1.1 8.98 9.88m、连续墙最大弯矩值求 0 的位置 x 值 01 a Lqx x (Pa Lq) 02 H1x a 0.499x (17.94 0.75) 02 10.70.8x 0.499x 99.11 0 0.499 0.499 40.8 99.11x 20.8 0.499 317.410.8m1.6求 max当 x10.8m， 00.499 10.817.94 10.8max 99.11(10.8-3.57)1.6610.7 716.6 29.1 352 335.5 t m附图五附图六目录一、工程概况 -1二、基坑支护结构选择 -1三、半逆作法施工工艺 -2四、工艺流程及主要施工方法 -3五、中间支承基桩及其施工 -5六、连续墙体与内部结构钢筋连接-5七、逆作法施工区砼浇筑 -6八、垂直运输孔洞留设 -6九、防水做法 -6十、大口井封井方法 -7十一、深基围护监测 -7十二、社会、经济效益分析 -8附录：（一）深井降水计算（二）地下连续墙计算