喀斯特地貌下的山顶工程基础施工技术

刘 睿 罗宗礼 张书卫 吴小平 刘锦锦

中建四局第六建筑工程有限公司 合肥 230011

【摘要】位于山顶上的工程基础施工存在着场地复杂、施工落差大、土方开挖危险、支模困难等难点。以贵阳花果园办公1#楼工程山顶基础施工为例,系统地介绍了山顶工程基础的水磨钻成孔、悬挑承台、三孔承台钢筋绑扎、变截面孔桩、高落差土方开挖、大坡面阶梯式地梁开挖等施工技术的应用和工艺流程,建立了一套在喀斯特地貌下山顶工程基础的综合成套施工技术,为以后类似工程提供参考和借鉴。

【关键词】山顶基础 水磨钻成孔 悬挑承台 高落差土方开挖 大坡面阶梯式地梁开挖

1 工程概况

背景工程结构分为山顶区域与山底区域2 部分,5~19轴山底结构施工至8层(标高:+57.95 m)架设转换梁至山顶区域,1~5轴及19~23轴山底结构施工至9层(标高:+64.95 m)架设转换梁至山顶区域,见图1。

本工程山顶施工情况复杂,场地距离边坡较近,孔桩间距密;承台尺寸较大、钢筋密集,绑扎存在难度;场地施工落差大,最高处达10 m,安全管理难度大;坡顶部分孔桩孔口标高及部分承台底标高高出地面3~5 m,模板支设困难。

图1 工程结构示意

2 山顶基础工程施工技术

2.1 孔桩水磨钻施工技术

本工程山顶地下多为风化岩层,使用传统的人工挖孔桩方式存在一定难度,影响工期进度。若采用机械开挖(旋挖桩等),会对山体边坡造成一定的影响。故山顶部分桩基拟采用水磨钻成孔的方式施工,该成孔方式可高效、安全地进行孔桩施工,并有效地保证了工程的施工进度,且施工过程中无振动、无噪声。

具体施工流程为:测量放样及定桩位→孔桩护圈浇筑→搭设工作平台→水磨钻搭设及第1节桩孔开挖→绑扎护壁钢筋、支护壁模板→桩基中心位置检测→浇筑第1节护壁混凝土→开挖、吊运第2节桩孔土方→绑扎护壁钢筋、支护壁模板→桩基中心位置检测→浇筑第2节护壁混凝土→依次往下循环作业→检查验收桩孔。

2.2 出土孔桩变截面模板加固施工技术

本工程山顶1~23轴交P~U轴的场地为山坡,坡率较大,无法采用大筏板基础形式,故采用孔桩基础,但是根据设计图纸,部分孔桩顶标高高出地面自然标高(最高超出约5 m),根据现场实际情况,高出地面自然标高部分的圆形上升桩需采用定型弧形钢模,这将导致施工工艺复杂,操作周期长。

为了简化施工工艺,加快施工进度,高出土面以上的孔桩由圆形截面变更为方形截面(图2),并采用普通模板支撑体系进行模板加固,此法不仅施工周期短、操作简单,而且降低了施工成本。孔桩变截面模板支撑设置要点:

1)架体立杆间距为1 000 mm,步距800 mm,孔桩处水平杆抱紧孔桩,并设置4 根斜杆进行加固(每处孔桩);

2)架体四周设置抛撑,间距小于2 000 mm,同一剖面单边设置2 道,插入地面800 mm;

3)对拉螺杆双向间距500 mm布置,中间设置φ16 mmⅠ级钢,两头与对拉螺杆焊接,焊接长度≥10d

4)立杆底部若为软土,需用铁锤进行敲击,直至无法再次插入为止,若为硬土,则在立杆下部垫设木块。

2.3 孔桩承台钢筋绑扎技术

本工程山顶承台存在2.2 m、2.8 m及3.2 m等3 种高度,承台高度较高,承台顶层钢筋无支撑架体,导致无法进行钢筋绑扎及搭设。

为保证山顶承台施工质量及安全,采用型钢钢筋支架的方式解决钢筋支撑问题,钢筋支架采用10#工字钢及8#槽钢2 种槽钢焊接的形式。钢筋支架立杆采用10#工字钢,立杆间距不得大于2 m,钢筋支架横杆采用8#槽钢,横杆间距为1.5 m。根据承台选型,将钢筋支架分为承台选型一钢筋支架、承台选型二钢筋支架及承台选型三钢筋支架3 种,再根据承台高度分为2.2 m、2.8 m、3.2 m等3 种(图3)。

图2 出土孔桩截面圆形改方形

图3 高3.2 m钢筋支架正立面

2.4 悬挑承台施工技术

本工程山顶某区域为一山涧,该部位承台有4 个承台底标高均高出现场地面标高,无法按照传统的办法进行承台模板的安装。对于承台模板支设困难的问题,本工程采用钢管架体支设承台模板,参数如下(图4、图5):

图4 悬挑承台模板支设立面

图5 悬挑承台模板支设平面

1)架体立杆间距为1 000 mm,步距800 mm,孔桩处水平杆抱紧孔桩,并设置4 根斜杆进行加固(每处孔桩);

2)架体四周设置抛撑,间距500 mm,同一剖面单边设置2 道,插入地面800 mm;

3)对拉螺杆双向间距500 mm布置,中间设置φ16 mmⅠ级钢,两头与对拉螺杆焊接,焊接长度≥10d

2.5 高落差土方开挖

本工程山顶M轴区域自然地坪标高(+1162m)与所需开挖承台最低顶标高(+1 151.85 m)的落差达10 m,若直接采用原槽开挖施工存在一定难度及危险性,故于M轴南侧按70°放坡,并进行喷锚加固,北侧土方开挖至承台顶标高,然后再进行二次承台土方开挖。采取以上方式造成M轴同相邻土方存在较大高差,调用塔吊进行土方转运。

2.6 大坡面阶梯式地梁开挖施工技术

根据本工程坡顶P~U轴区域相关图纸,多处地梁标高均在现场地坪孔口标高以下,导致后期地梁施工时,需对该区域土方进行开挖。由于P~U轴、23轴区域开挖高度将达到6 m左右,故此区域土方需分级开挖(图6),每级开挖深度为2~3 m,部分区域山体较陡,为满足挖机下到开挖面,需进行部分填方。开挖出的土方需由人工运送至道路上汽车所能到达的弃土区,然后通过汽车将弃土运出。

图6 土方分级开挖示意

3 结语

本工程山顶基础地质情况复杂,且因结构的异形性对山体开挖造成极大难度,故工程山顶基础采用水磨钻成孔、悬挑承台、三孔承台钢筋绑扎、出土变截面孔桩、高落差土方开挖、大坡面阶梯式地梁开挖等施工技术[1-4]。在保证土方开挖、孔桩施工、承台施工等分部工程施工质量、施工安全的同时,缩短了施工周期,较传统施工方式而言,降低了施工成本。

◇◇ 参考文献 ◇◇

[1] 苏棋超.浅谈模板加固措施与方法[J].中国新技术新产品,2013(10):199.

[2] 蒿慧平,吉庆荣.浅谈呼武公路马家店大桥挖孔桩基础施工[J].内蒙古公路与运输,2001(S1):50-51.

[3] 李绪鹏.某项目人工挖孔桩基础工程结算评审案例研究[J].中国新技术新产品,2013(23):75.

[4] 何春保.复杂工况下人工挖孔桩基础处理与监测分析[J].科学技术与工程,2014(23):271-276.

Construction Technology for Engineering Foundation on Mountain Top Under Karst Landform

Liu Rui Luo Zongli Zhang Shuwei Wu Xiaoping Liu Jinjin
China Construction 4th Engineering Bureau 6th Corp., Ltd.Hefei 230011

【中图分类号】TU753

【文献标识码】B

【DOI】10.14144/j.cnki.jzsg.2015.02.020

作者简介:刘 睿(1986—),男,本科,工程师。

通讯地址:贵州省贵阳市观山湖区金阳南路6号财富中心E栋8楼(550023)。

收稿日期:2014-07-24