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后拆撑法在基坑支护的应用

2021/03/29 阅读:

摘要:随着社会进步及经济发展,我国城市建设出现了大量的基坑工程,其中很大一部分在拥挤的城市中心,且周边环境特别复杂,而基坑工程常见的支护方式为内支撑。内支撑按支撑及施工顺序又分为顺作法及逆作法。该文结合某工程实例介绍一种新型支护方式———后拆撑法。所谓后拆撑法,就是基坑内支撑时按顺作法进行施工,但内支撑在地下室浇筑过程中不进行拆除,待地下室浇筑完成,肥槽回填过程中再行拆除。此种方法结合了内撑顺作与逆作的优点,较传统的内支撑法有较大的安全、技术、经济及时间优势,具有良好的社会经济效益和推广应用前景。

关键词:后拆撑法;内支撑;基坑支护;顺作法;逆作法

随着社会的进步及经济的发展,在城市建设过程中出现了大量基坑工程[1-2]。很多基坑位于拥挤的城市中心,由于受周边环境的影响,这种基坑常常采用内支撑的方式进行支护。内支撑[3]按支撑及施工顺序又分为顺作法及逆作法。顺作法就是基坑开挖至底后,按从下至上的顺序进行主体结构浇筑,但浇筑过程中内支撑需逐步拆除,耗时费工且成本较高;逆作法是指利用主体地下结构的全部或部分作为支护结构自上而下施工,地下结构与基坑开挖交替实施的施工方法。逆作法由于施工工艺复杂较少采用,而传统的顺作法内撑竖向标高常常受到换拆撑工况的制约。

1后拆撑法

本文结合某工程实例,介绍一种新型支护方式———后拆撑法。所谓后撑拆法就是基坑内支撑施工时按顺作法进行施工,但内支撑在地下室浇筑过程中不进行拆除,待地下室浇筑完成,肥槽回填过程中再行拆除(图1)。此种支护方式的优点首先是内撑竖向布置相对传统内支撑作法较为灵活,不受换撑工况的影响;其次,此方法省去了换撑和拆撑的时间。后拆撑法不用换撑,等地下室浇筑完成后直接拆撑即可,且拆撑的时间相对灵活,可以在地下室顶板浇筑完成后的任何时段内进行拆除,不影响上部结构的施工。地下室完工后,上部结构施工和拆撑可同时进行,可较大程度地缩短整体工期。此外因后拆撑法无需考虑换撑工况,设计计算工作量也大为减少,同时也避免了换撑工况考虑不足带来的风险。当然,该方法也有自身的缺点,那就是内撑梁穿墙位置需进行防水处理,如不妥善处理,容易形成渗水通道。为了让大家更好地理解后拆撑法,现将传统内支撑法与后拆撑法的示意图绘制如下(图1、图2)。

2工程实践

(1)工程概况拟建工程为商业建筑,上部结构有5层,地下有3层地下室,为框架结构,基础采用旋挖成孔灌注桩。该工程抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,设计地震分组为第三组,建筑场地类别为Ⅱ类。(2)工程地质条件工程场地属于坡地地貌,场地地形相对平坦。根据本次钻孔深度范围揭露,地基岩土由上至下为:第四系人工堆积层(Q4ml)填土;第四系冲洪积相(Q4al+pl);第四系坡积相沉积层(Q4dl)红黏土;第四系坡残积相沉积层(Q4dl+el)红黏土,下部为二迭系茅口组(P1q+m)灰岩。第①层填土(Q4ml):褐灰色、褐红色、褐黄色、杂色,松散状~可塑状,稍湿。以黏性土为主,不均匀混杂建筑垃圾、生活垃圾、碎石、碎砖、瓦片、炭渣及少量植物根茎等杂物。层厚0.50~6.20m,经过杆长修正锤击数N63.5=0.9~8.3击,平均2.5击;属高压缩性土层。第②层粉质黏土(Q4al+pl):褐红色、褐黄色、褐灰色,可塑状,饱和。无摇震反应,光泽反应稍有光滑,干强度中等,韧性高。层厚0.50~6.20m,经过杆长修正锤击数N63.5=4.3~7.0击,平均5.3击;属中等压缩性土层。第②-1层粉土(Q4al+pl):褐黄色、褐红色、兰灰色,中密,湿。摇震反应迅速,无光泽反应,干强度低,韧性低。层厚0.50~3.30m,经过杆长修正锤击数N63.5=4.9~9.9击,平均7.7击;属中等压缩性土层。第③层红黏土(Q4dl):褐红色、褐黄色、灰白色,可塑状为主、局部硬塑状,饱和。裂隙发育特征为富裂隙,为碎块状的土体结构。光泽反应稍有光泽,韧性高,干强度高。层厚1.20~13.80m,经过杆长修正锤击数N63.5=6.2~11.9击,平均8.7击;属中等压缩性土层。第④层红黏土(Q4dl):褐红色、褐黄色、灰白色,可塑状为主、局部硬塑状,饱和,局部含3%至8%全风化灰岩角砾及残碎块。光泽反应稍有光泽,韧性高,干强度高。层厚0.80~16.10m,标准贯入原位测试30次,经过杆长修正锤击数N63.5=8.7~13.9击,平均11.0击;属中等压缩性土层。第⑤层红黏土(Q4dl+el):褐红色、褐黄色、灰色,硬塑状为主、局部可塑状,饱和。为下伏基岩全风化之残积土层。光泽反应有光泽,韧性中等,干强度高。层厚0.60~18.90m,经过杆长修正锤击数N63.5=8.3~15.6击,平均12.1击;属中等压缩性土层。第⑥-1层强风化灰岩(P1q+m):灰白色、灰色,强风化,厚层状。岩芯裂隙较发育,溶蚀现象较明显,风化破碎强烈,风化差异明显。岩体极破碎,岩芯呈碎块状、角砾状,局部全风化为残积土,RQD值小于25%。岩石完整程度属极破碎岩,岩体基本质量等级划分为Ⅴ类。经过杆长修正锤击数N63.5=9.3~27.3击,平均17.0击。层厚0.50~8.50m。第⑥层中风化灰岩(P1q+m):灰白色、灰色,中风化,巨厚层状;岩芯从较破碎至较完整,岩芯裂隙较发育,溶蚀现象较明显,风化差异明显。岩芯呈短柱状、柱状,局部碎块状,RQD值约在50~70%。岩石坚硬程度划分为较硬岩,岩石完整程度属较完整岩,岩体基本质量等级划分为Ⅲ类。(3)支护方案该工程位于市中心,基坑三边有市政道路,其中一边为住宅小区,周边环境复杂,且基坑边离用地红线较近,无放坡空间。基坑总体成长方形(图3),长约114m,宽约70m,深度有16.8m,结合周边环境及地质条件,拟采用旋挖成孔灌注桩+两层钢筋混凝土内支撑的方式进行支护。由于该工程场地狭小,周边环境复杂,施工工期紧张,如果按传统的内支撑换拆撑法,经测算工期无法满足要求,经过多次讨论最终采用了后拆撑法进行支护。针对后拆撑法支撑梁穿地下室外墙的洞口处理及外防水处理,该工程采取了后注浆结合局部补贴的方式妥善处理了上述问题(图4、图5)。设计及施工时,在支撑梁穿地下室外墙的位置预留孔洞并埋设注浆管,待支撑梁拆除后,预留孔洞两侧支模后用止水对拉螺栓固定,再从注浆管注入微膨胀混凝土,等混凝土达到预定强度后再拆除模板,将预留的外防水缺口补齐。工程竣工一年后,经察看支撑梁穿墙位置无一渗水点,预留孔位置止水效果较好。该工程两道支撑采用后拆撑法比传统总工节省工期75d,在规定的时间里圆满交付使用,取得了较好的经济和社会效益。

3结论

后拆撑法与传统内支撑相比不但节省时间,缩短工期,而且设计计算工作量大幅减少,不存在因换撑工况考虑不足的风险,施工工序较传统内支撑大为简化,施工安全风险也大大降低。而此种工法主要的缺点就是内支撑梁穿墙位置的洞口处理,但这一问题可以通过后浇的方式解决。此外由于受地下室空间的影响,在拆除过程中如果采用传统的静力爆破方式会受到一定的制约。考虑到施工安全及环境影响,拆撑时可以采用安全经济的绳锯法进行拆除,此种拆除方法灵活可靠,地下室空间对其影响较小。总之,后拆撑法较传统的内支撑法有较大的安全、技术、经济及时间优势,支撑道数越多,优势越明显。在城市建设快速发展的时代,节约时间就是创造效益,希望后拆撑法能在基坑支护工程中广泛运用。

参考文献:

[1]蒋波,叶军,蔡群,等.温度变化对基坑单撑支护结构性状的影响[J].工业建筑,2006(S1):645-648.

[2]李天才,杨正军,杨光超,等.某深基坑支护工程监测方案及实施[J].重庆建筑,2020(3):40-43.

[3]建筑基坑支护技术规程:JGJ120—2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012:3.

作者:汤伟 郭胜娟 单位:云南省设计院集团有限公司 云南水务投资股份有限公司

后拆撑法在基坑支护的应用

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