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(廣東省水利水電第三工程局, 廣東 東莞 523710)
六都泵站廠房集水井逆作法施工技術(shù)
呂俊,覃政和
(廣東省水利水電第三工程局, 廣東 東莞 523710)
逆作法施工技術(shù)是一種具有推廣價值的深基坑支護技術(shù)。本文結(jié)合工程實例,介紹了逆作法的設(shè)計、施工、質(zhì)量及安全控制要點,為逆作法施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用提供了借鑒參考經(jīng)驗。
集水井; 逆作法; 施工技術(shù)
六都泵站位于廣東省云安縣境內(nèi)蓬遠河出口,工程規(guī)模為II等大(2)型,主要建設(shè)內(nèi)容為舊泵站更新改造和新建1座排澇泵站,總裝機11250kW,本文所介紹的集水井位于新建泵站廠房。
新建泵站廠房平面尺寸23.7m×30m,原地面高程16.00m,主廠房建基面-1.4m,副廠房建基面0.00m,最大開挖深度17.40m,集水井位于主副廠房間,平面尺寸4.80m×8.40m,建基面高程-5.40m,垂直開挖深度5.40m,詳見廠房基礎(chǔ)平面圖1。
圖1 集水井逆作法施工斷面
廠房地質(zhì)自上而下分布為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、淤質(zhì)粉細砂和強風化粉砂巖,建基面以下淤泥質(zhì)土和淤質(zhì)粉細砂層14m,地下水豐富,設(shè)計采用樁徑600mm,間距800mm的水泥攪拌樁加固處理。
新建廠房放坡開挖基坑至▽0.00m,進行水泥攪拌樁加固施工后,按先進行集水井混凝土施工,再進行主體結(jié)構(gòu)施工的程序進行施工。集水井位于廠房建基面以下深5.40m,如何施工集水井成為廠房施工的關(guān)鍵。為此,根據(jù)施工部署要求,結(jié)合水文、地質(zhì)等施工條件,采用水泥土擋墻作為集水井施工的圍護結(jié)構(gòu),并采用逆作法,利用集水井井壁,作水平支撐基坑開挖施工方案。
采用水泥土擋墻可獲得擋土、止水的圍護效果,優(yōu)點是可結(jié)合基礎(chǔ)攪拌樁減少投資。為了減少變形,采用集水井井壁作為水平支撐,保證墻體強度和剛度,減少圍護結(jié)構(gòu)工程量。
3.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
集水井平面尺寸4.80m×8.50m,井壁厚1m,底板厚1~2m,上游側(cè)(靠副廠房)地面高程0.00m,下游側(cè)(靠主廠房)地面高程-1.40m,建基面高程-5.40m,采用逆作法施工,在水泥擋土墻攪拌樁完成后28天,先施工井壁混凝土結(jié)構(gòu),再完成底板混凝土結(jié)構(gòu),詳見圖2。
圖2 集水井逆作法施工斷面
圖2中圍護結(jié)構(gòu)采用排樁塊狀水泥土重力式擋墻,采用直徑φ600mm,間距400mm,搭接200mm的水泥土攪拌樁,其所處土層為淤泥質(zhì)黏土,重度r=17.4km/m3,內(nèi)聚力c=13kPa,內(nèi)摩擦角φ=21°。
水泥土擋墻的尺寸按下列公式確定:
D=(0.80~1.20)h
B=(0.60~0.80)h
式中D——水泥土擋墻埋入基坑底面以下的深度;
h——水泥土擋墻的檔土高度;
B——水泥土擋墻的墻身寬度。
本工程水泥土擋墻在逆作法施工中存在兩個工況:工況1為井壁混凝土澆筑前水泥土擋墻上部承受土壓力,可決定其墻厚。工況2為井壁混凝土澆筑后,井壁承受上部土壓力,水泥土擋墻承受下部土壓力,決定其埋入基坑底深度。
工況1確定上游側(cè)B1=2.40m,下游側(cè)B2=1.60m。
工況2確定上游側(cè)D1=4m,下游側(cè)D2=3m。
在初步確定水泥土擋墻尺寸后,分別對結(jié)構(gòu)進行墻身強度驗算,抗傾覆、抗水平滑移和抗整體滑動穩(wěn)定性驗算,抗坑底部隆起和抗?jié)B穩(wěn)定性驗算后,其各種安全系數(shù)均滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007—2002)要求,擋墻斷面尺寸合理安全。
3.2 承重結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖2中承重結(jié)構(gòu)采用I200工字鋼作支承柱,將工字鋼打入基面以下土體,在逆作法施工期間,它承擔先期澆筑的井壁混凝土自重和施工荷載。
I200工字鋼周長U=0.78m,間距800mm,插入土體l=1.0m,水泥攪拌樁基礎(chǔ)側(cè)阻力標準值qsk=63.0kPa,井壁混凝土自重取25.0kN/m3。則:
單根工字鋼豎向承載力
R=Uqskl=0.78×63×1.0=49.1kN
單根工字鋼所受混凝土自重
G=0.8×1.0×2.0×25=40kN
R=1.23G,工字鋼豎向承載力滿足要求。
3.3 支撐體系設(shè)計
圖2中支撐體系為集水井井壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在逆作法施工期間,它承受水泥土擋墻傳遞的上部土壓力,其最大土壓力Ea=62.50kN/m,井壁最大彎矩M=190kN·m,而井壁厚1m,配有水平鋼筋φ22@200mm,滿足其承受的土壓力要求。
4.1 施工流程
本集水井逆作法施工流程為:水泥土擋墻→第一層土方開挖→打入支承柱→井壁混凝土→第二層土方開挖→底板混凝土→廠房主體結(jié)構(gòu)。
4.2 水泥土擋墻施工
集水井上游側(cè)水泥土擋墻寬2.40m,采用6排迭合水泥攪拌樁,樁長9.40m,下游側(cè)墻寬1.60m,采用4排迭合水泥攪拌樁,樁長7m,水泥攪拌樁結(jié)合基礎(chǔ)攪拌樁布置,樁徑600mm,間距400mm,樁間塔按200mm,采用DSJ型深層攪拌機二噴四攪成樁,水泥滲入比15%,每延米樁長約用65kg水泥,水灰比0.5,設(shè)計90d水泥土無側(cè)限抗壓強度FCU=1.6mPa。
4.3 支承柱施工
沿集水井壁中心線布置單根長3.50m的I200工字鋼支承柱30根,采用PC220挖掘機配DZ90型振動錘將工字鋼打入至建基面以下1m,頂端露出500mm。
4.4 土方開挖
第1層土方開挖采用挖掘機明挖,攪拌樁側(cè)土方人工開挖并將墻面修整平直。第2層土方采用人工開挖,挖掘機垂直吊運土方。
4.5 混凝土結(jié)構(gòu)施工
井壁層高2m,厚1.0m,在第1層土方開后的基層上,采用水泥砂漿找平,并設(shè)置施工鍵槽,將井壁豎向鋼筋截斷,預(yù)留搭接長度800mm插入土體中后,進行鋼筋、模板制安,混凝土采用泵送入倉,插入式振搗震實混凝土。
第2層土方開挖后,將井壁底部混凝土清洗、鑿毛,進行施工縫處理,焊接井壁預(yù)留豎向鋼筋,在鋼筋模板制安完成后,采用泵送入倉澆筑底板混凝土。
逆作法在施工期間質(zhì)量安全控制要點如下:
a.攪拌樁:水泥摻入比、水灰比、每延米水泥用量、提升和下沉速度等技術(shù)參數(shù)嚴格按施工方案和相關(guān)規(guī)范控制,且鄰樁成樁間隔應(yīng)小于24h,在成樁后7d內(nèi)進行動力觸探檢驗樁身強度,28d后選3根樁進行鉆取芯樣作單軸極限抗壓強度試驗。
b.土方開挖:在攪拌樁28d強度達到設(shè)計要求后,才能進行土方開挖,水泥土擋墻側(cè)及建基面采用人工開挖避免攏動或損壞攪拌樁,并及時做好坑內(nèi)排水。
c.混凝土結(jié)構(gòu):井壁與底板施工縫清洗、鑿毛、鋼筋焊接要滿足施工質(zhì)量要求,底板混凝土澆筑前,預(yù)埋鋼管排水管,混凝土澆筑后封堵。
d.安全監(jiān)測:水泥土擋墻頂埋設(shè)水平位移觀測點,井壁混凝土頂埋設(shè)沉降觀測點,在施工過程中定時進行變形監(jiān)測,確保施工安全。
a.本工程采用逆作法的設(shè)計和施工技術(shù)均獲得成功。
b.本工程采用逆作法優(yōu)點有:解決了放坡明挖的缺點和安全隱患,相對鋼板樁方案經(jīng)濟快捷,同時采用逆作法施工,基坑變形小,減少對基礎(chǔ)攪拌樁和周邊環(huán)境的影響。
c.適用范圍:逆作法施工技術(shù)廣泛用于城市高層建筑、地鐵站等工程,是一種很有發(fā)展前途和推廣價值的深基坑支護技術(shù),本工程逆作法施工是在水利水電工程中的一次成功應(yīng)用,值得類似的工程參考和借鑒?!?/p>
[1] GB 50007—2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].
[2] 龔曉南.地基處理手冊[R].第三版.北京:中國建筑工程工業(yè)出版社,2008.
Top-downConstructionTechniqueinLiuduPumpingStationPlantCollectingWell
LV Jun, TAN Zheng-he
(Guangdong No.3 Water Conservancy and Hydroelectric Engineering Board, Dongguan 523710, China)
Top-down construction technology belongs to deep foundation pit support technique with promotion value. In the paper, project examples are used to introduce the design, construction, quality and safety control key points of the top-down method, thereby providing reference experience for applying top-down construction technique in water conservancy and hydropower project.
collecting well; top-down method; construction technology
TU753
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1005-4774(2014)09-0022-03