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1、课题名称：软土地基中基坑围护工程技术创新,小组名称：华丰建设股份有限公司技术中心QC小组,课题类型：创新型 发表日期：2009年07月 发 表 人：袁勇为,优秀QC成果报告,一、工程概况,1、总体概况： 紫郡居住小区位于宁波市鄞州区诚信路北侧，东邻排洪河道甬新河，西侧为规划道路，北侧为规划道路。总用地面积18.45万平方米，拟建建筑物包括多层住宅、高层住宅以及多层商业用房、幼儿园、会所，物业管理用房等，地下室一层，共有建筑面积32万平方米。 本工程地下室一层，基坑面积约12000平方米，基坑围护周长525m，挖深为4.8m6.25m ，地上18层、16层各两幢，工程桩为钻孔灌注桩及预应力管桩。
2、基坑围护结构设计单位宁波市工业建筑设计研究院，业主单位世纪华丰控股有限公司。 2、周边环境条件 本工程基坑的土质较差，开挖面多为淤泥与淤泥质粘土层，基坑周围环境复杂，在建或已竣工建筑众多，施工场地狭小，没有大放坡的条件。,3、周围环境概况： 依据工程地质勘察报告，K6A、K6B基坑工程所涉及的深度内有性质如下的地层分布，列表如下：,二、小组概况,三、选题理由,(一）问题的提出 本工程基坑面积大，土质较差，开挖面多为淤泥与淤泥质粘土层，基坑周围环境复杂，在建或已竣工建筑众多，场地狭小。 针对该工程实际挖深和现场地质与环境条件，可选择的技术较为成熟的方案有沉管灌注桩或钻孔灌注桩加内支撑、水泥搅拌桩
3、重力墙、预应力混凝土管桩加一道内支撑等方案。 但沉管灌注桩或钻孔灌注桩结合一道水平支撑的方案造价较高1000元/m3，工期较长需要60天，且有噪音或泥浆污染，而水泥搅拌桩重力式挡墙的位移大在100mm以上。软土地基预应力混凝土管桩施工，虽具有沉桩方便、施工速度快、主筋位置准确、无噪音无污染的优点。但预应力混凝土管桩的抗侧移刚度弱，抗弯能力差，应用于基坑围护风险较大。,（二）确定课题 鉴于以上各围护方案均有各自的不足，本小组决定探索一种既能降低造价，又不污染环境，且能加快施工进度的围护方案。,四、课题目标,目标：确保优质高效快速安全的完成基坑围护工程。 目标值： 1、确保施工期间基坑的稳定和安全
4、，保证基坑总位移控制在80mm以内，支撑梁轴力控制在报警值5500KN范围内。 2、确保围护工程工期为30天（提前30天）完工，并经济合理。,如前所述，本基坑的土质较差，开挖面多为淤泥与淤泥质粘土层，基坑周围环境复杂，在建或已竣工建筑众多。 在项目开工前，小组成员围绕课题，展开课题讨论，对照现行标准，仔细研究了土质报告，组织专家论证，对基坑围护方案进行讨论，针对该工程实际挖深和现场地质与环境条件，经综合比较归纳出三种可行的方案：,五、选择合理的围护方案,三种可行性方案,三种可行性方案,方案论述：钻孔灌注桩60015800加一道内支撑的围护方案。钢筋混凝土钻孔灌注桩的直径为600，桩长15m间距
5、800mm，桩身混凝土强度等级为C30。 优点：可适用于不同土层；桩长可因地改变，没有接头。仅承受轴向压力时，只需配置少量构造钢筋，单桩竖向承载力大（采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时）。 缺点：桩身质量不易控制，容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象；桩身直径较大，孔底沉积物不易清除干净，影响单桩承载力。工序复杂，需要养护，不适用于工期较紧的项目，造价很高，且容易产生泥浆污染，不利于环境保护。,方案一：钻孔灌注桩结合一道水平支撑围护方案,六、各方案的可行性分析,放案论述：基坑围护桩采用PCAB600(100)15管桩，间距1000，围护桩外侧嵌6001000水泥搅拌桩止水；局部挖深6m以深处采用PC
6、B600(100)15管桩，间距800，围护桩外侧不作止水帷幕。 优点：预应力混凝土管桩采用静压沉桩，无噪音、无污染。相比于钻孔灌注桩还能防止泥浆污染，有利于环境保护。所用的钢筋、水泥、砂及石子等材料较少，符合节能要求。,缺点：预应力混凝土管桩的抗侧移刚度弱，抗弯能力差，应用于基坑围护风险较大。若采用二道内支撑，则增加了工程造价，加大了施工难度，对工期会造成拖延。,方案二：预应力混凝土管桩结合水平内支撑围护方案,为选择合理的围护方案，小组成员对这三种围护方案进行了讨论，从经济、工期、安全角度上综合考虑，以方案三“横隔式预应力管桩结合水平内支撑围护方案”为最佳方案。但结合管桩的施工经验，横隔式预
7、应力管桩存在：管桩抗弯刚度不足、无详细的工程应用计算、无具体的施工工艺和措施、挖土期间围护安全需要保证等问题需要解决 。,方案三：横隔式预应力管桩结合水平内支撑围护方案,放案论述：在预应力混凝土管桩内部每隔一定间距设置圆环式的横隔与管桩融为一体，能有效提高管桩的抗弯强度。 优点：横隔式预应力管桩除了具有普通预应力混凝土管桩一样有利于环境保护，符合节能要求等优点外，还能有效提高管桩的抗弯强度，施工方便，工程施工进度快，且造价更低。 缺点：目前没有工程应用实例，尚属首创，需要对管桩进行设计计算，并确定管桩的施工工艺和措施。,七、制定对策,八、对策实施,1、确定试验模型 管桩是一空心细长预应力混凝土
8、预制构件，应用于基坑围护桩，由于土体的侧移挤压作用，使管桩受到一水平推力作用。所以管桩可视为一受弯构件来建立受力模型。因此，提高管桩抗弯能力也就是要提高管桩的抗侧移变形能力。根据这一思路，提出了管桩加设横隔的构思，如下图示意：,2、试验依据和检查方法 试验依据为国家标准先张法预应力混凝土管桩GB13476-1999。 外观质量和尺寸的检查工具与检查方法：,实施 1 试验研究,3、抗弯试验 管桩的抗弯试验采用简支梁对称加载装置，如下图所示：,1管桩；2滚动铰支座；3固定铰支座；4支墩；5分配梁；6分配梁固定铰支座；7分配梁滚动铰支座；8U型垫板,管桩的抗弯试验过程照片,1、基坑围护桩计算,2、横
9、隔式管桩极限弯矩值验算 鉴于横隔式预应力混凝土管桩中设置横隔对提高管桩抗弯承载力的影响有一定作用，经宁波市建筑设计院批准实施。 后来地下室K6A、K6B基坑围护现场监测结果，亦证明横隔式预应力管桩在相同挖深与地质条件下，其抗弯刚度比普通同型号的预应力管桩大，深层土体位移监测值小。,实施 2 工程应用计算,八、对策实施,2、采取的施工措施 基坑围护桩采用PCAB600(100)15，间距1000，围护桩外侧嵌6001000水泥搅拌桩止水；局部挖深6m以深处采用PCB600(100)15，间距800，围护桩外侧不作止水帷幕。坑内局部被动区和阳角处打水泥搅拌桩600450四排作加固坑底地基用。基坑水
10、平支撑为混凝土结构，包括4个桁架式对撑和5个桁架式角撑；立柱桩采用600钻孔灌注桩，上焊钢构式型钢立柱。各出土口采用预应力混凝土管桩加固，并浇筑混凝土板。基坑排水采用排水沟结合集水井，用潜水泵排出。,实施 3 确定施工工艺和施工措施,由于管桩施工方便无需养护，从5月中旬开始施工，在6月中旬就完成了基坑围护的施工，实现了提前30天的工期目标。,绑扎 管桩 钢筋笼,嵌入 横隔 预制块,合拢 钢模,张拉 预应 力筋,离心 法 生产,蒸汽 养护,放张 预应 力筋,运至 工地,测量 放线,沉 桩,1、确定工艺流程,八、对策实施,1、基坑挖土从7月初开始，先挖K6B，约20d后开始挖K6A。8月中旬至9月
11、10日陆续浇捣地下室各块底板。期间曾遭遇台风大雨2次，中雨数次，对基坑深层土体位移与支撑轴力的监测值有所影响。 2、基坑周边共布置深层土体监测孔12个，其中6号孔在施工中被损坏，位移最大值均发生于基坑底附近，个别发生于坑底以下处。,3、支撑梁轴力监测点共布置8处，支撑轴力均在报警值（5500KN）以内，详见支撑梁轴力监测表。 4、基坑施工期间未发现坑底以上部位围护管桩的裂缝。 支 撑 梁 轴 力 监 测 表,实施 4 加强基坑监测,八、对策实施,本工程基坑围护通过在预应力管桩中加设横隔提高围护桩的抗弯承载力，较大节约了造价，加快了进度。本工程围护结构采用横隔式预应力管桩PC-AB600（100
12、）-15m，间距1000；PC-B600（100）-15m（单节），间距800，桩顶放坡2.2m高。支撑系统为钢筋混凝土对撑、角撑结合桩头的压顶环梁。基坑围护周长525m，据测算，与沉管灌注桩530680相比，节约造价约25万元，与钻孔灌注桩600750相比，节约造价约60万元；施工进度与钻孔灌注桩相比，提前约30天。,紫郡小区K6A、K6B基坑工程通过在预应力管桩中加设横隔提高围护桩的抗弯承载力，基坑围护工程取得了较大的成功，并且为进一步推广应用横隔式预应力管桩用于围护桩积累了宝贵的经验，也为设计方提供了一个成功的设计典范，有较高的社会效益。,九、效果检查,十、巩固措施和标准化,我技术中心Q
13、C小组研发的基坑支护型横隔式预应力混凝土管桩施工技术科研课题成果在由浙江省建设厅组织的科研课题成果验收会上，顺利通过验收，并被专家委员会一致鉴定为国内领先水平，获得实用新型专利证书，专利号：ZL 2007 2 0108209.5,授权公告日2008年2月20日。 技术中心编制基坑支护型横隔式预应力混凝土管桩制作施工工法荣获国家一级工法，详见建设部文件“建质【2008】22号（编号：YJGF1042006）”。并在2008年8月荣获2007年度中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖。,大跨度钢承板内模混凝土拱结构施工新法,本工程利用横隔式预应力管桩作基坑支护的围护桩，达到了预期的目的，在施工中也积累了宝贵的经验，也将为今后类似地质条件、基坑周边环境及同类型地下室的基坑围护施工积累积极的推广应用价值。 技术中心将继续取得突破性进展，2009年计划申报大跨度钢承板内模混凝土拱结构施工方法等5项专利。,十一、总结与今后课题,谢谢!,
