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'DB浙江省工程建设标准DBxxxx-201x建筑基坑工程逆作法技术规程(报批稿)Technicalspecificationforbuildingfoundationexcavationengineeringconstructedbytop-downmethod浙江省标准《建筑基坑工程逆作法技术规程》编制组二〇一五年一月
浙江省工程建设标准建筑基坑工程逆作法技术规程Technicalspecificationforbuildingfoundationexcavationengineeringconstructedbytop-downmethodDBxxxx-201x主编单位:浙江省建筑设计研究院批准单位:浙江省住房和城乡建设厅施行日期:1
前言根据浙江省住房和城乡建设厅《2012年度浙江省建筑节能及相关工程建设地方标准制修订计划》(建设发[2012]192号文件)的要求,由浙江省建筑设计研究院会同省内有关高校、设计、施工和勘察等单位,编制了《建筑基坑工程逆作法技术规程》。在编制过程中,编制组进行了广泛深入的调查研究,总结了国内外已有科研成果和工程实践经验,经多方面征求意见、反复讨论和修改,最终经审查定稿。规程共分9章,内容包括:总则、术语和符号、基本规定、支护结构计算分析、围护墙设计、竖向支承结构设计、水平支撑结构设计、基坑逆作法施工、监测与周边环境保护等。本规程由浙江省住房和城乡建设厅负责管理,由主编单位浙江省建筑设计研究院负责解释。在执行过程中,如有意见或建议,请寄交:浙江省建筑设计研究院总工程师办公室、浙江省工程建设标准《建筑基坑逆作法技术规程》管理组(地址:杭州市安吉路18号,邮编310006,邮箱:anji18@126.com)。主编单位:浙江省建筑设计研究院参编单位:浙江大学建筑工程学院上海建工二建集团有限公司汉嘉设计集团股份有限公司杭州市建筑设计研究院有限公司中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江华展工程研究设计院有限公司浙江省长城建设集团有限公司浙江中成建工集团中天建设集团有限公司浙江省大成建设集团有限公司主要起草人:杨学林俞建霖龙莉波楼东浩倪士坎刘兴旺刘世明吴才德李宏伟周平槐曹国强陈尧火刘玉涛方小兵主要审查人:龚晓南顾国荣益德清赵宇宏叶军献许国平金睿周爱其陈春雷2
目次1总则.......................................................................................................................................12术语和符号.................................................................................................................................22.1术语............................................................................................................................22.2符号............................................................................................................................33基本规定.....................................................................................................................................63.1一般规定..........................................................................................................................63.2设计原则..........................................................................................................................63.3选型............................................................................................................................93.4勘察与环境调查..............................................................................................................94支护结构计算分析...................................................................................................................114.1荷载和作用....................................................................................................................114.2内力及变形计算............................................................................................................144.3稳定性验算....................................................................................................................155围护墙设计...............................................................................................................................205.1一般规定......................................................................................................................205.2地下连续墙..................................................................................................................205.3其他围护墙....................................................................................................................226竖向支承结构设计...................................................................................................................246.1一般规定......................................................................................................................246.2立柱............................................................................................................................246.3立柱桩............................................................................................................................276.4连接构造........................................................................................................................287水平支撑结构设计...................................................................................................................307.1一般规定........................................................................................................................307.2水平支撑结构布置........................................................................................................307.3构件设计........................................................................................................................317.4连接构造........................................................................................................................328基坑逆作法施工.......................................................................................................................378.1一般规定........................................................................................................................378.2围护墙施工....................................................................................................................378.3立柱、立柱桩施工........................................................................................................398.4土方开挖........................................................................................................................408.5水平支撑结构施工........................................................................................................418.6后期地下结构施工........................................................................................................428.7地下水控制....................................................................................................................438.8作业环境及施工安全控制............................................................................................439监测与周边环境保护...............................................................................................................459.1一般规定........................................................................................................................459.2监测............................................................................................................................459.3环境保护........................................................................................................................48本规程用词说明.............................................................................................................................50引用标准名录.................................................................................................................................51附:条文说明.................................................................................................................................51
Contents1GeneralProvisions......................................................................................................................12TermsandSymbols.....................................................................................................................22.1Terms..................................................................................................................................22.2Symbols..............................................................................................................................33BasicRequirements.....................................................................................................................63.1GeneralRequirements........................................................................................................63.2DesignPrinciples................................................................................................................63.3TypeSelection....................................................................................................................93.4GeotechnicalInvestigationandInvestigationofSurroundings..........................................94AnalysisonRetainingStructure................................................................................................114.1LoadsandAction..............................................................................................................114.2InternalForceandDeformationAnalysis.........................................................................144.3StabilityAnalysis..............................................................................................................155DesignofRetainingWall..........................................................................................................205.1GeneralRequirements......................................................................................................205.2Diaphragmwall................................................................................................................205.3OtherRetainingWall........................................................................................................226DesignofVerticalSupportStructure........................................................................................246.1GeneralRequirements......................................................................................................246.2Column.............................................................................................................................246.3SupportingPile.................................................................................................................276.4ConnectionDetails...........................................................................................................287DesignofHorizontalSupportStructure....................................................................................307.1GeneralRequirements......................................................................................................307.2StructuralLayout..............................................................................................................307.3DesignofMember............................................................................................................317.4ConnectionDetails...........................................................................................................328ConstructionbyTop-downMethod..........................................................................................378.1GeneralRequirements......................................................................................................378.2ConstructionofRetainingWall........................................................................................378.3Constructionofverticalsupport.......................................................................................398.4EarthExcavation...............................................................................................................408.5ConstructionofHorizontalStructure................................................................................418.6ConstructionofPost-constructedUndergroundStructure................................................428.7GroundwaterControl........................................................................................................438.8OperationEnvironmentControl.......................................................................................439MonitoringandEnvironmentalProctection..............................................................................459.1GeneralRequirements......................................................................................................459.2Monitoring........................................................................................................................459.3EnvironmentalProctection...............................................................................................48ExplanationofWordinginThisSpecification................................................................................50ListofQuotedStandards.................................................................................................................51Addition:ExplanationofProvisions.............................................................................................522
1总则1.0.1为规范建筑工程中逆作法技术的应用,做到安全适用、保护环境、技术先进、经济合理、保证质量,制定本规程。1.0.2本规程适用于浙江省内采用逆作法施工的地下建筑基坑工程的勘察、设计、施工与监测。1.0.3逆作法基坑工程的设计与施工,应综合考虑工程地质与水文地质、周边环境、基坑规模、开挖深度、主体结构类型及施工技术等条件,并应结合地区经验,注重概念设计,严格监测与控制,做到精心设计和信息化施工。1.0.4逆作法基坑工程的勘察、设计、施工与监测,除应符合本规程的规定外,尚应符合现行国家及地方有关标准的规定。1
2术语和符号2.1术语2.1.1逆作法top-downmethod利用主体地下水平结构的全部或一部分作为支护结构,自上而下施工地下结构并与基坑开挖交替实施的施工工法。2.1.2全逆作法fulltop-downmethod全部利用地下各层水平结构替代水平内支撑,自上而下施工地下结构并与基坑开挖交替实施的施工工法。2.1.3部分逆作法partialtop-downmethod部分利用地下水平结构替代水平内支撑,自上而下施工地下结构并与基坑开挖交替实施的施工工法。2.1.4上下同步逆作法synchronousconstructionofsuperstructureandsubstructure向下逆作施工地下结构的同时,同步向上顺作施工界面层以上结构的施工工法。2.1.5界面层interfacelayer地上地下结构同步施工时首先施工的地下水平结构层,即主体结构顺作与逆作的分界层。2.1.6先期地下结构pre-constructedundergroundstructure逆作阶段基础底板未形成之前施工的地下水平结构和地下竖向结构。2.1.7后期地下结构post-constructedundergroundstructure基础底板施工完成之后再进行施工的地下水平结构和地下竖向结构。2.1.8围护结构exterior-protectedstructure在逆作法施工中对周边土体起支挡作用的结构体系。2.1.9地下连续墙diaphragmwall用专用机械在地面以下成槽并分槽段浇筑而成的连续的钢筋混凝土地下墙体,或是在成槽后放入预制钢筋混凝土板而形成的连续的地下墙体。2.1.10带支腿地下连续墙leg-supporteddiaphragmwall墙底部设置支腿、墙幅不入基岩、支腿进入基岩层一定深度的地下连续墙。2.1.11内衬墙innerchemisewall逆作法设计中在地下连续墙或排桩内侧构筑的墙体,并与连续墙或排桩共同构成复合式叠合结构作为永久承重外墙。2.1.12两墙合一retainingwallservingasoutsidewallofbasement基坑围护墙兼作主体地下结构的外墙。2.1.13支承结构体系supportingsystem逆作法设计中用于承担结构自重,施工荷载和侧向土压力的结构体系,包括竖向构件和水平构件。2.1.14竖向支承结构verticalsupportstructure逆作期间用于支承施工阶段竖向荷载及主体结构竖向荷载并将其传递到地基的竖向结构,一般由立柱和立柱桩组成。2.1.15一柱一桩onecolumnsupportedbyonepile一根结构柱位置布置一根立柱和立柱桩的竖向支承结构型式。2.1.16一柱多桩onecolumnsupportedbyseveralpiles一根结构柱位置布置多根立柱和立柱桩的竖向支承结构型式。2
2.1.17先插法pre-insertingmethod竖向立柱施工过程中,先安放竖向立柱和立柱桩的钢筋笼,其后整体浇筑立柱桩混凝土的竖向支承结构施工方式。2.1.18后插法post-insertingmethod竖向立柱施工过程中,先浇筑立柱桩混凝土,在混凝土初凝前采用专用设备插入竖向立柱的竖向支承结构施工方式。2.1.19调垂adjustingverticality竖向支承结构施工中利用调控装置控制竖向立柱垂直度的施工工序。2.1.20基坑周边环境surroundingsaroundexcavation基坑开挖影响范围内的既有建(构)筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体的总称。2.1.21地下水控制groundwatercontrol为保证支护结构、基坑开挖、地下结构的正常施工,防止地下水变化对基坑周边环境产生影响所采用的截水、降水、排水、回灌等措施。2.1.22截水帷幕curtainforcuttingoffdrains用于阻隔或减少地下水由基坑侧壁或基底流入基坑内而设置的竖向或水平向的截水体,分为竖向截水帷幕和水平向截水帷幕。2.1.23降水dewatering为防止地下水通过基坑侧壁与基底流入基坑,用抽水井或渗水井降低基坑内外地下水位的方法。2.1.24取土口excavationopening逆作法施工过程中,在地下各层楼板上预留的土方及材料运输竖向通道。2.1.25基坑监测excavationmonitoring在基坑开挖与施工过程中,采用仪器对基坑及周围环境进行测量、监视,以便对可能出现危害施工和周围建筑物、构筑物安全的险情,及时采取加固措施。2.2符号A——构件截面面积;A——钢管的横截面面积;aA——钢管内混凝土的横截面面积;cA——角钢格构柱的横截面面积;gA——栓钉钉杆截面面积;stb——截水帷幕厚度(m);c,——计算点处土的粘聚力标准值(kPa)和内摩擦角标准值()kk;C——变形、沉降、裂缝宽度等的限值;d——基坑外地表某点距围护墙外侧的距离;fa——钢管的抗拉、抗压强度设计值;fc——混凝土的轴心抗压强度设计值;hi——计算点以上第i层土的厚度(m);hs——作用水头(m);hw——承压含水层顶面的压力水头高度(m);H——基坑开挖深度;H——相邻基础底面以下的围护墙体深度(m)。sK——安全系数;3
K0,Ka,Kp——分别为计算点处的静止、主动和被动土压力系数;K——围护墙底端土体抗隆起安全系数;bK——围护墙抗倾覆安全系数;fK——抗渗流安全系数;gK——绕最下层支点圆弧滑动的抗隆起稳定安全系数;rK——整体稳定性安全系数;sKw——抗承压水稳定安全系数;l——构件的长度;l——钢管混凝土立柱的计算长度;0l——立柱插入立柱桩内的深度;dL——构件周长;MRC——抗倾覆力矩,取相应工况坑内被动土压力对最下一道支撑点的力矩(kN·m/m);MOC——倾覆力矩,取相应工况最下一道支撑以下范围的主动土压力对最下一道支撑点的力矩(kN·m/m);N——立柱的竖向荷载设计值;N——钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值;0ppp——分别为计算点处的静止、主动和被动土压力强度标准值(kPa);0k,ak,pkp——坑底地下水位处主动土压力侧的水压力(kPa);w1p——截水帷幕底部处主动土压力侧的水压力(kPa);w2q——地面均布施工荷载(kPa);kQrk——支腿嵌岩段总极限阻力(kN);Rd——结构构件的抗力设计值;Rk——稳定分析时的抗力标准值;"R——第k层锚杆在滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载k,k力标准值的较小值(kN);Sd——作用基本组合、标准组合、准永久组合的效应设计值;SG——第i个永久荷载标准值Gik计算的荷载效应值;ikSk——稳定分析时作用标准组合的效应;SQ——第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值;ikSQ——第1个可变荷载(主导可变荷载)Q1k计算的荷载效应值;1kγ0——支护结构的重要性系数;——临时支护结构构件基本组合的综合分项系数;F3i——计算点以上第i层土的重度,地下水位以下取有效重度(kN/m);——第i个永久荷载的分项系数;Gi——第1个可变荷载(主导可变荷载)的分项系数;Q1——第i个可变荷载的分项系数;Qi3——水的重度(kN/m);w——钢管混凝土构件的套箍系数;——考虑钢管混凝土立柱长径比影响的承载力折减系数;l——考虑偏心影响的承载力折减系数;eδhm——围护桩(墙)的最大侧移;δvm——基坑外地表的最大沉降;δv——基坑外地表某点的沉降;4
h——坑底地下水位至截水帷幕底部距离(m);h——基坑内外水头差(m);wp——附加侧向土压力标准值(kPa);Hk——成桩工艺系数;c——第i个可变荷载Q的组合值系数;ciiqi——第i个可变荷载Qi的准永久值系数;——格构柱表面与混凝土之间的粘结强度设计值。5
3基本规定3.1一般规定3.1.1对下列情况的基坑工程,可采用逆作法方案:1开挖深度深、开挖面积大;2场地和周边环境条件复杂;3有特殊工期要求。3.1.2逆作施工阶段的基坑支护结构应满足下列功能要求:1基坑安全和结构的正常施工;2基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等设施的安全与正常使用。3.1.3基坑支护设计应规定其设计使用期限。支护结构的设计使用期限应满足下列要求:1与主体结构相结合的支护结构构件,应满足主体结构的使用期限要求;2基坑支护中的临时支护结构构件,其安全等级为一级时不应小于2年,其安全等级为二级时不应小于1年;3当支护结构构件达到其设计使用期限而需继续使用时,应进行安全性评估。3.1.4逆作法基坑支护结构的安全等级应符合下列规定:1基坑支护中的临时支护结构和构件,其安全等级应按表3.1.4的规定确定;2基坑支护中与地下主体结构相结合的支护结构构件,其安全等级除符合表3.1.4规定外,尚应不低于地下主体结构的安全等级;3同一基坑的不同部位或不同构件,可采用不同的安全等级。表3.1.4逆作基坑支护结构的安全等级安全等级破坏后果一级支护结构失效、土体过大变形对周边环境或地下主体结构逆作施工安全的影响很严重二级支护结构失效、土体过大变形对周边环境或地下主体结构逆作施工安全的影响严重3.1.5基坑支护设计文件应规定基坑逆作施工的流程、支护结构和主体结构的施工顺序、各施工工况下土方开挖控制标高、上部主体结构施工层数控制等要求;基坑施工应严格按设计规定的逆作流程和工况要求进行。3.1.6逆作法基坑工程应进行全过程监测,实行动态设计和信息化施工。3.2设计原则3.2.1逆作法基坑支护设计应包括下列内容:1逆作方案选型、逆作流程及施工工况设计;2水平支撑结构体系布置,竖向支承结构体系布置,取土口和材料运输口的留设、施工栈桥的布置及相应的结构加强措施等;3基坑稳定性计算和验算;4支护结构的内力、变形和承载力计算;5立柱桩沉降计算、差异沉降控制措施;6节点和构造设计;7地下水控制及降排水设计,土方开挖的技术要求;6
8基坑周边环境分析及保护措施,基坑监测内容及要求,应急措施及技术要求等。3.2.2逆作施工阶段的设计计算应考虑以下荷载和作用:1水平荷载和作用1)基坑逆作施工阶段的土压力、水压力;2)坑外地面超载及开挖影响范围内的建(构)筑物引起的侧压力;3)风荷载;4)受邻近工程施工的影响;5)温度影响。2竖向荷载和作用1)逆作施工阶段结构构件的自重;2)取土、运土、材料堆放等作用于逆作构件上的施工荷载。3.2.3逆作施工阶段应进行下列极限状态的设计计算和验算:1承载能力极限状态1)基坑稳定性计算,包括基坑整体稳定性,支护结构抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性,墙底土体和坑底土体抗隆起稳定性,抗渗流稳定性、抗承压水突涌稳定性等;2)支护结构构件在逆作施工阶段的承载力和稳定性计算,包括受弯、受剪、受扭、受压承载力和稳定性的计算等;2正常使用极限状态1)支护结构构件的变形计算;2)竖向支承结构的沉降计算;3)造成基坑周边建(构)筑物、道路、地下管线及其他保护设施损坏或影响其正常使用的土体变形计算;4)与主体结构相结合的支护结构构件的抗裂验算。3.2.4对于与主体结构相结合的支护结构构件,除按本规程第3.1.6条进行逆作施工阶段的极限状态设计计算外,尚应按现行国家和地方有关标准进行永久使用阶段的承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计计算,并应符合主体结构的有关构造设计要求。3.2.5承载能力极限状态设计时,应符合下列规定:1支护结构构件的承载能力极限状态应按下式要求进行计算:SR(3.2.5-1)0dd式中:γ0——支护结构的重要性系数,对安全等级为一级、二级的支护结构,γ0应分别不小于1.1、1.0。Sd——作用基本组合的效应(弯矩、轴力、剪力等)设计值;Rd——结构构件的抗力设计值。2基坑稳定性应按下式要求进行计算和验算:RkK(3.2.5-2)Sk式中:Rk——稳定分析时的抗力标准值;Sk——稳定分析时作用标准组合的效应;K——安全系数,按本规程第4章关于各类基坑稳定验算的规定取值。3.2.6正常使用极限状态设计时,支护结构构件的变形和裂缝宽度、由基坑周边建(构)筑物和道路管线设施控制的土体变形、竖向支承结构的沉降等,应符合下式要求:SC(3.2.6)d式中:Sd——作用标准组合或准永久组合的效应(变形、沉降、裂缝宽度等)设计值;C——变形、沉降、裂缝宽度等的限值。7
3.2.7逆作施工阶段基坑支护设计时,作用组合的效应设计值应符合下列规定:1承载力极限状态下,对与主体结构相结合的支护结构构件,其基本组合的效应设计值Sd,应按以下两式的不利值确定:nmSdGiSGikQ1SQ1kQjcjSQjk(可变荷载效应控制时)(3.2.7-1)i1j2nmSdGiSGikQjcjSQjk(永久荷载效应控制时)(3.2.7-2)i1j1对临时性支护结构构件,其基本组合的效应设计值Sd也可采用简化规则按下式确定:SS(3.2.7-3)dFk式中:——第i个永久荷载的分项系数,应按本规程第3.2.8条的规定采用;GiSG——第i个永久荷载标准值Gik计算的荷载效应值;ik——第1个可变荷载(主导可变荷载)的分项系数,应按本规程第3.2.8条的Q1规定采用;SQ——第1个可变荷载(主导可变荷载)Q1k计算的荷载效应值;1k——第j个可变荷载的分项系数,应按本规程第3.2.8条的规定采用;QjSQ——第j个可变荷载标准值Qjk计算的荷载效应值;jk——第j个可变荷载Q的组合值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》cjjGB50009的规定采用;——临时支护结构构件基本组合的综合分项系数,应按本规程第3.2.8条的规定F采用;S——标准组合的效应设计值,按式(3.2.7-4)计算。k2正常使用极限状态下,标准组合的效应设计值Sd应按下式确定:nmSSSdGikQc1kjSQjk(3.2.7-4)ij12正常使用极限状态下,准永久组合的效应设计值Sd应按下式确定:nmSSdGqikjSQjk(3.2.7-5)ij11式中:——第j个可变荷载的准永久值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》qjGB50009的规定采用;3.2.8逆作施工阶段基坑支护设计时,基本组合的荷载分项系数应按下列规定采用:1当永久荷载效应对结构不利时,永久荷载分项系数的取值,对由可变荷载效应控制的组合,应取1.2;对由永久荷载效应控制的组合,应取1.35;2当永久荷载效应对结构有利时,永久荷载分项系数取值不应大于1.0;3楼面活荷载、施工荷载、风荷载等可变荷载的分项系数,应取1.4;当可变荷载对结构有利时,应取0。Q4作用于支护结构上的土压力(含基坑周边地面堆载引起的侧压力)、水压力,其分项系数应取1.2;基坑周边施工荷载、运输车辆等引起的侧压力,其分项系数应取1.4;5对于临时支护结构构件,其基本组合的综合分项系数取值应不小于1.25。3.2.9支护结构和基坑周边土体变形应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合进行计算。对于与主体地下结构相结合的支护结构构件,其变形控制值不应大于主体结构设计对其变形的限值。支护结构水平位移控制值、基坑周边土体变形控制值的确定,应符合现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120和浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》DB338
/T1096的规定。3.2.10对于基坑支护结构中与主体地下结构相结合的钢筋混凝土结构构件,其最大裂缝宽度应按荷载效应的标准组合进行计算;最大裂缝宽度限值可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010对主体结构构件最大裂缝宽度限值的1.5倍采用。3.2.11竖向立柱桩的沉降应按荷载效应的准永久组合(不计入风荷载)进行计算。立柱桩的计算沉降差应满足本规程第6章对立柱桩的沉降控制要求。3.3选型3.3.1逆作法基坑支护结构的选型应综合考虑下列因素:1基坑平面形状、尺寸和开挖深度;2工程地质和水文地质条件;3基坑周边环境条件及其对基坑变形的控制要求;4上部主体结构的高度、层数、荷重、结构体系和结构布置等情况;5地下主体结构和基础的布置形式;6项目经济指标及施工工期要求;7施工场地条件,施工工艺的可行性和施工质量的可靠性,施工过程的环境影响等。3.3.2基坑支护结构的选型和布置应符合下列规定:1基坑周边围护墙宜与地下室外墙相结合,采用两墙合一或桩墙合一进行布置;2竖向支承结构宜采用在一根结构柱位置布置一根立柱和立柱桩的“一柱一桩”形式;当一柱一桩无法满足逆作施工阶段的承载力和变形要求时,也可采用在一根结构柱位置布置多根立柱和立柱桩的“一柱多桩”形式;3水平支撑体系应利用主体地下室的水平梁、板结构进行布置;当利用主体水平梁、板结构布置无法满足基坑支护结构受力和变形控制要求时,应局部增设临时支撑杆件;4取土口、材料运输口、通风口等预留洞口的留设,应根据逆作阶段的施工组织要求,结合地下室平面形状和主体梁、板结构布置形式,在对水平支撑结构进行内力变形计算的基础上作优化分析,确定最优布置方案。3.4勘察与环境调查3.4.1逆作法基坑工程的岩土勘察宜与主体工程的勘察工作同步进行,当已有岩土工程勘察资料不能满足逆作法基坑工程需要时,应进行补充勘察。3.4.2逆作法基坑工程的岩土勘察应查明下列内容:1基坑及周边场地的土层分布、岩土物理力学指标和工程设计参数。2地下水的类型、埋藏深度、水位、补给条件及动态变化情况;有承压水时,应分层测量其水头高度。3查清填土、暗浜、古河道及废弃建(构)筑物等地下障碍物的分布、埋深及对基坑工程的影响。4查清场地内溶洞、土洞和其它洞穴的分布及填充情况,分析评价其对逆作法基坑的影响。5当地下水的变化或承压水的水文地质特性对基坑工程有较大影响时,应进行专门的水文地质勘察。3.4.3基坑勘察范围、勘探孔数量及布置、勘探孔深度、勘探取土孔数量及取土试样数量、室内试验和原位测试要求等,应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021和浙江省标准《工程建设岩土工程勘察规范》DB33/T1065的规定。9
3.4.4基坑工程勘察成果应重点反映下列内容:1应提供各土层土的物理力学指标、土的固结快剪强度指标及三轴固结不排水抗剪强度指标。2对淤泥及淤泥质土,宜提供土的原位十字板抗剪强度;应进行有机质含量试验,提供有机质含量。3对砂土、粉土以及夹薄砂层或粉土层的粘性土,应进行室内渗透试验,必要时应进行现场抽水试验,确定竖直向渗透系数值和水平向渗透系数值;当存在承压水且可能影响基坑安全时,应测定承压水水头及水头随季节的变化。4应提供土的侧向基床比例系数。3.4.5基坑周边的环境调查应包括下列内容:1基坑影响范围内建(构)筑物的性质、结构类型、基础型式和建成时间,以及沉降变形和损坏情况等使用状况。2基坑影响范围内各类地下管线的类型、材质、分布、埋深、使用状况及对振动和变形的承受能力等。3基坑周边道路的类型、等级和车辆行驰密度及载重情况。4雨季时基坑周边地面和地表水的汇集、排放条件以及变化情况。5相邻工程建设进度及影响,包括桩基施工、基坑支护、土方开挖及施工降水等。10
4支护结构计算分析4.1荷载和作用4.1.1作用在围护墙上的土压力、水压力计算方法及土的物理力学指标取值应符合下列规定:1对地下水位以上的粘性土,土的强度指标应选用三轴试验固结不排水抗剪强度指标或直剪试验固结快剪强度指标;对地下水位以上的粉土、砂土、碎石土,宜采用有效应力抗剪强度指标,如无条件取得有效应力强度指标时,也可选用三轴试验固结不排水抗剪强度指标或直剪试验固结快剪强度指标;土的重度取天然重度。2对地下水位以下的粉土、砂土、碎石土等渗透性能较强的土层,宜采用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算侧压力;如无条件取得有效应力强度指标时,可选用三轴试验固结不排水抗剪强度指标或直剪试验固结快剪强度指标。3对地下水位以下的淤泥、淤泥质土和粘性土,宜按水土合算原则计算侧压力。此时,对正常固结和超固结土,土的强度指标可结合工程经验选用三轴试验固结不排水抗剪强度指标或直剪试验固结快剪强度指标;对欠固结土,宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标,土的重度取饱和重度。4当支护结构预估位移达到相应土体的极限状态位移时,可采用主动、被动土压力;当支护结构未达到相应土体的极限状态位移时,宜采用静止土压力与主动、被动土压力之间的土压力值;当支护结构的水平变形有严格限制时,宜采用静止土压力。4.1.2当坑外地面为水平面,围护墙背为竖直面时,静止土压力强度标准值可按式(4.1.2)计算。pKh()q(4.1.2)00kiik式中:p——计算点处的静止土压力强度标准值(kPa);0k3i——计算点以上第i层土的重度(kN/m),地下水位以上取天然重度,地下水位以下取有效重度;hi——计算点以上第i层土的厚度(m);q——地面均布施工荷载(kPa);kK0——计算点处的静止土压力系数。4.1.3静止土压力系数可由试验测定或按式(4.1.3-1~4.1.3-2)的经验方法估算。"对砂土、粉土K1sin(4.1.3-1)0k对正常固结的黏性土、淤泥质土、淤泥"K0.95sin(4.1.3-2)0k"式中:——土的有效内摩擦角标准值()。k4.1.4当坑外地面为水平面,围护墙背为竖直面时,主动土压力强度标准值和被动土压力强度标准值可分别按式(4.1.4-1)和式(4.1.4-2)计算。phakiiqkKa2ckKa(4.1.4-1)phK2cK(4.1.4-2)pkiipkp式中:p——计算点处的主动土压力强度标准值(kPa),p0时,取p=0;akakakp——计算点处的被动土压力强度标准值(kPa);pk11
3i——计算点以上第i层土的重度(kN/m)。地下水位以上取天然重度,地下水位以下当水土分算时取有效重度、水土合算时取饱和重度;hi——计算点以上第i层土的厚度(m);2Ka——计算点处的主动土压力系数,K(aktan452);K——计算点处的被动土压力系数,2pKpktan45()2;c,——计算点处土的粘聚力标准值(kPa)和内摩擦角标准值(),按4.1.1条确定。kk4.1.5按水土分算原则计算作用于围护墙上的水压力时,应根据地下水渗流状况,分别采用以下水压力分布模式:1基坑内外不考虑地下水渗流时,作用在支护结构上主动侧的静水压力,在坑内地下水位以上按三角形分布计算,在坑内地下水位以下按矩形分布计算(不计作用于支护结构被动侧的水压力),见图4.1.5-1。对于承压水,地下水位应取测压管水位;当有多个含水层时,应取计算点所在含水层的地下水位。图4.1.5-1地下水无渗流时的图4.1.5-2地下水有稳定渗流时水压力分布的近似水压力分布2当采用悬挂式截水帷幕,地下水达到稳定渗流时,可取平均水力坡降按图4.1.5-2所示的一维稳定渗流近似方法计算支护结构主动土压力侧的水压力,并不计作用于支护结构被动侧的水压力。2hbphww1w(4.1.5-1)hh2bwbphww2w(4.1.5-2)hh2bw式中:p——坑底地下水位处主动土压力侧的水压力(kPa);w1p——截水帷幕底部处主动土压力侧的水压力(kPa);w23——水的重度(kN/m);wb——截水帷幕厚度(m);h——坑底地下水位至截水帷幕底部距离(m);h——基坑内外水头差(m)。w4.1.6基坑外侧地表局部均布荷载引起的附加侧向土压力可按下式近似计算:2qkpHksincos2(4.1.6)式中:p——附加侧向土压力标准值(kPa);Hk12
q——地表局部均布荷载标准值(kPa);k、——如图4.1.6所示的角度,以弧度计。图4.1.6地表局部均布荷载作用下的附加侧向土压力4.1.7相邻建筑基础线均布荷载引起的附加侧向土压力可按下式计算。24QnnLk12p(4.1.7)Hk2Hnn22s12式中:p——附加侧向土压力标准值(kPa);HkQ——相邻基础底面处的线均布荷载标准值(kNm);Lkn1、n2——分别为xHs、zHs的比值,x、z分别为线荷载到围护墙的水平距离和计算点到地表的深度,见图4.1.7示;H——相邻基础底面以下的围护墙体深度(m)。s图4.1.7相邻基础线均布荷载引起的侧向土压力4.1.8基坑外侧地表集中荷载作用所引起的附加侧向土压力可按下式计算:23Pnnk12p(4.1.8)Hk252H2222nnn123式中:p——附加侧向土压力标准值(kPa);HkP——基坑外侧地表面的集中荷载标准值(kN);knnn、、——分别为xH、zH、yH的比值,x、y、z分别见图4.1.8示;12313
H——地表至围护墙底面的深度(m)。s(a)坑顶作用集中荷载产生的侧压力(b)集中荷载作用点两侧沿墙各点的侧向压力图4.1.8集中荷载作用下引起的附加侧向土压力4.1.9二墙合一的围护墙在施工阶段承受的竖向荷载应包括墙体自重、上部结构竖向荷载以及地下室楼板传递的部分荷载。4.1.10水平支撑结构在施工阶段承受的水平荷载应包括围护墙传来的支点反力,竖向荷载应包括楼板自重、活荷载以及施工平台、栈桥等施工荷载。4.1.11竖向支承结构在施工阶段承受的竖向荷载应包括结构梁板自重、板面活荷载以及施工平台、栈桥等施工荷载。4.1.12基坑周边地面超载设计取值不应小于20kPa,界面层施工活荷载不应小于10kPa,其余各层楼面施工活载按实际考虑,但不应小于3kPa。施工堆载、栈桥等行车荷载应综合考虑施工组织、场平布置等因素另行确定,车辆运输通道的施工荷载不宜小于30kPa。4.1.13对搬运和装卸材料、车辆启动和刹车等的动力效应,当按静力方法计算时,应将材料或车辆设备的自重乘以1.1~1.3的动力系数。4.1.14支护结构构件温度作用计算应考虑气温变化、太阳辐射等因素的影响。温度作用效应计算时,最大升温工况和最大降温工况下的均匀温度作用标准值,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定计算。4.2内力及变形计算4.2.1支护结构的计算分析应考虑空间作用、时间效应和施工顺序等因素的影响。4.2.1基坑开挖各阶段的计算深度应充分考虑施工因素的影响。当地下水平结构采用排架模板支模施工时,各计算工况下的开挖计算深度应考虑排架高度。4.2.2围护墙在水平荷载作用下的内力和变形宜采用弹性地基梁法分析。当围护结构空间效应明显时,宜采用空间弹性地基梁法;当需分析基坑开挖对周围环境的影响时,宜采用连续介质有限元法。4.2.3采用弹性地基梁法计算围护墙的内力和变形时,应符合下列规定:1水平支撑结构的弹性支点刚度系数宜通过对水平支撑结构进行整体分析得到的支点力与水平位移的关系确定。2被动区加固的影响宜采用修正土体侧向基床比例系数的方法予以考虑。3坑边留土以及坑中坑开挖的影响宜根据地区经验采用修正土体侧向基床比例系数或等效开挖深度等方法予以考虑。4.2.4水平支撑结构和竖向支承结构的内力、变形计算,应符合下列规定:1水平支撑结构与竖向支承结构的内力和变形应采用三维空间有限元模型进行整体分14
析计算;2作用于水平支撑结构周边的水平荷载应取按第4.2.2条计算得到的支点反力;3当水平支撑结构采用梁板体系且楼板开口较多时,可仅考虑梁的作用,按空间杆系结构进行计算;4当需考虑水平支撑结构中板的作用时,楼板宜采用壳单元或平面膜单元进行模拟,并参与结构整体计算;5当地下室结构楼板存在较大高差形成错层时,结构模型应能反映楼板错层的受力特点,不应合并成一层进行计算;6地上和地下结构同步施工时,应对同步施工的上部结构与下部结构一起进行整体分析计算。4.2.5当计算围护墙与立柱桩之间、立柱桩与立柱桩之间的差异沉降引起主体结构构件的的附加内力和变形时,宜围护墙、水平支撑结构和竖向支承结构作为一个整体,将其下地基土视为基础结构的竖向支承弹簧,采用整体分析法进行计算分析。4.3稳定性验算4.3.1当基坑底部土体为淤泥、淤泥质土或粘性土时,坑底土抗隆起稳定性应符合下列规定:1应按式(4.3.1-1)验算围护墙底地基承载力,计算图式见图4.3.1-1。tNcN2qkcK(4.3.1-1)b()htq1k式中:N、N——地基土的承载力系数,Netanktan(452/2);NN(1)/tan;cqqkcqk1——坑外地表至围护墙底或软弱下卧层顶面,各土层天然重度的加权平均值3(kN/m);2——坑内开挖面以下至围护墙底或软弱下卧层顶面,各土层天然重度的加权平均3值(kN/m);h——基坑开挖深度(m);t——围护墙的插入深度(m);qk——基坑坑外地面超载(kPa);K——围护墙底端土体抗隆起安全系数,一级、二级基坑,分别不应小于1.8、1.6。b当围护墙底面以下有软弱下卧层时,墙底土的抗隆起稳定性验算应考虑软弱下卧层的影响。2应按式(4.3.1-2)验算开挖阶段各设计工况绕最下道支撑或锚杆圆弧滑动的抗隆起稳定性,计算图式见图4.3.1-2。2(AiBi)i(4.3.1-2)Kr(qh)k3式中:K——绕最下层支点圆弧滑动的抗隆起稳定安全系数,一级、二级基坑分别不应小r于1.6、1.5。τi——最下一道支撑底部至围护墙底端深度范围第i计算土层(对应图4.3.1-2中Ai与Bi深度范围的土层)中间深度点的抗剪强度标准值(kPa),按勘察报告提供的相应深度十字板抗剪强度的1.5倍取值,也可采用按固结快剪强度指标计算得到的抗剪强度,被动区范围应综合考虑卸载、超固结因素后对强度进行修正,计算土层厚度不宜大于1m;15
,——滑弧面与第i土层的交点Ai、Bi与最下层支点的连线与垂直面的夹角AiBi(弧度);3——地面至基坑开挖面范围内各土层天然重度的加权平均值(kN/m)。3图4.3.1-1围护墙底地基承载力验算图式图4.3.1-2基坑底抗隆起验算图式4.3.2围护墙在开挖阶段各设计工况的抗倾覆稳定性应按式(4.3.2)进行验算,计算图式见图4.3.2:MRCK(4.3.2)fMOC式中MRC——抗倾覆力矩,取相应工况坑内被动土压力对最下一道支撑点的力矩(kN·m/m);MOC——倾覆力矩,取相应工况最下一道支撑以下范围的主动土压力对最下一道支撑点的力矩(kN·m/m);K——围护墙抗倾覆稳定安全系数,一级、二级基坑,分别不应小于1.2、1.15。f图4.3.2抗倾覆验算图式16
4.3.3对围护墙沿竖向具有两道和两道以上混凝土内支撑的工况,可不进行基坑整体稳定验算;下列情况应按第4.3.4条的规定进行基坑整体稳定验算:1悬臂支护结构;2全部采用钢结构内支撑的支护结构;3沿竖向设置一道混凝土内支撑的支护结构;4沿竖向设置不少于两道混凝土内支撑的支护结构,在开挖阶段悬臂工况和沿竖向设置一道混凝土内支撑工况时;5由围护墙与锚拉系统组成的支护结构。4.3.4基坑整体稳定可采用圆弧滑动简单条分法(图4.3.4),采用圆弧滑动简单条分法时,整体稳定性应符合式4.3.4的要求:图4.3.4基坑整体稳定性验算示意图min{K,K,,K,}Ks,1s,2s,is"cljkjqbGjkjjcosjtanjkRKk,,[cos(kk)v]/sxkK(4.3.4)si,qbGjkjjsini式中K——整体稳定性安全系数,一级、二级基坑分别不应小于1.35、1.3;sc、——第j土条滑动面上土的粘聚力标准值(kPa)、内摩擦角标准值(),按jkjk4.1.1条确定;lj——第j土条弧长(m),取lbii/cosi;q——第j土条顶面的地面均布荷载标准值(kPa);jkb——第j土条宽度(m);j——第j土条弧线中点切线与水平线夹角(°);jG——第j土条重量(kN/m),在无渗流作用时,地下水位以上用土的天然重度计j算,地下水位以下用土的有效重度计算。当有渗流作用时,对坑内外水位差之间的土,在计算滑动力矩时用饱和重度,计算抗滑力矩时用有效重度;"R——第k层锚杆在滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承k,k载力标准值的较小值(kN);——第k层锚杆的倾角(°);k17
——滑弧面在第k层锚杆处的法线与垂直面的夹角(°);ks——第k层锚杆的水平间距(m);x,k——计算系数,可按=0.5sin()tan取值;vvkkk——第k层锚杆与滑弧交点处土的内摩擦角标准值(°);k当墙底以下存在软弱下卧土层时,稳定性验算的滑动面中尚应包括由圆弧与软弱土层层面组成的复合滑动面。4.3.5竖向截水帷幕的插入深度应满足下列要求1悬挂式竖向截水帷幕,插入坑底以下长度t应满足下式要求:(2thb)sK(4.3.5-1)ghww式中K——抗渗流安全系数。对一级、二级基坑工程,分别不应小于1.6、1.5;g3,——分别是坑底土的有效重度和水的重度(kN/m);wh——基坑内外的水头差(m);wh——基坑外坑底以上的渗流长度(m);sb——帷幕厚度(m)。2落底式竖向截水帷幕,插入不透水土层的长度L可按下式估算,并不宜小于1.5m。b"L0.2hb0.5(4.3.5-2)bs式中:h——作用水头(m);sb——帷幕厚度(m)。4.3.6当坑底以下存在承压含水层时,应按下列要求进行坑底土体抗承压水稳定性验算:1、按下式验算(图4.3.6-1),Kw取1.05;DK(4.3.6-1)whww312w541–截水帷幕;2–坑底;3–承压水测管水位;4–承压水含水层;5–隔水层。图4.3.6-1坑底土体抗承压水稳定性验算简图2、对平面尺寸较小的基坑,当对坑底土体采取满堂加固措施,坑底土体呈整体顶升破坏时,可按下式验算坑底土体抗承压水稳定性:DcK(4.3.6-2)whwwlDs(4.3.6-3)S18
312wττ54图4.3.6-2坑底土体整体破坏突涌稳定性验算简图1–截水帷幕;2–坑底;3–承压水测管水位;4–承压水含水层;5–隔水层。式中:Kw——抗承压水稳定安全系数,不小于1.2;D——承压含水层顶面至坑底的土层厚度(m);α——折减系数,取0.5~1.0,基坑面积小、深度浅、土性差时取低值;β——空间效应系数;ls——基坑平面周长(m);2S——基坑平面面积(m);c——破裂面的各层土的内聚力(采用固快指标)加权平均值(kPa);3γ——承压含水层顶面至坑底土层的天然重度(kN/m);对于成层土取按土层厚度加权的平均天然重度;hw——承压含水层顶面的压力水头高度(m);3γw——水的重度(kN/m)。19
5围护墙设计5.1一般规定5.1.1围护墙宜采用地下连续墙;当开挖深度不超过15m时,也可采用排桩、咬合桩、型钢水泥土搅拌墙等其他形式的围护墙。5.1.2围护墙宜与主体结构相结合作为地下结构外墙或外墙的一部分。5.1.3下列情况下围护墙不宜作为主体结构地下室外墙:1围护墙所处的环境类别为四、五类,材料性能不满足耐久性要求;2主体结构及地质条件复杂,围护墙与主体结构的变形协调难度大,连接质量不能保证;3围护墙不能满足主体结构使用功能要求;4经技术经济比较,围护墙仅作为基坑支护结构构件更合理。5.1.4围护墙设计应包含下列内容:1选型及布置;2内力及变形分析;3截面计算与构造设计;4当围护墙作为主体结构地下室外墙时,与主体结构之间的连接设计。5.1.5围护墙的截面承载力计算应符合现行浙江省工程建设标准《建筑基坑工程技术规程》DB33/T1096的有关规定。5.2地下连续墙I临时围护墙5.2.1单元槽段平面形状可采用一字形、L形、T形以及折线形等,现浇钢筋混凝土一字型槽段的长度不宜大于6m。当环境保护要求较高时,宜采用较小的单元槽段长度。5.2.2各单元墙幅之间的连接可采用锁口圆弧形或波形等柔性接头。当防水要求较高时宜采用有防水构造的接头形式。5.2.3墙体厚度不应小于600mm,墙身混凝土强度等级不应小于C30;混凝土保护层厚度不宜小于50mm。5.2.4纵向受力钢筋应采用HRB400级及以上规格的钢筋,直径不宜小于20mm;构造钢筋直径不宜小于14mm。墙体与围檩等构件连接的预埋钢筋应符合本规程第5.2.14条的规定。5.2.5钢筋笼端部与接头管或相邻槽段混凝土接头面之间应留有不大于150mm的间隙。钢筋笼下端500mm长度范围内宜按1∶10收成闭合状。钢筋笼下端与槽底之间宜留有不小于500mm的间隙。5.2.6地下连续墙的墙体混凝土抗渗等级不宜小于P6级。II两墙合一5.2.7两墙合一的地下连续墙可采用单一墙、复合墙和叠合墙等形式,其设计除应满足支护结构性能要求外,尚应包括永久使用阶段的下列内容:1水平承载性能;2竖向承载性能;3与主体结构的连接构造;4地下室的使用要求。20
5.2.8地下连续墙与主体结构外墙的结合应符合下列要求:1对于单一墙,永久使用阶段应按地下连续墙承担全部外墙荷载进行设计;2对于复合墙,地下连续墙与衬墙之间的结合面应按不承受剪力进行构造设计,永久使用阶段水平荷载作用下的墙体内力宜按地下连续墙与衬墙的刚度比例进行分配;3对于叠合墙,地下连续墙与衬墙之间的结合面应按承受剪力进行连接构造设计,永久使用阶段地下连续墙与衬墙应按整体考虑,外墙厚度应取地下连续墙与衬墙厚度之和。5.2.9竖向承载性能设计应符合下列规定:1地下连续墙的竖向承载力应满足作用于其上的竖向荷载要求,竖向承载力特征值宜根据现场静载荷试验确定,也可根据式(5.2.9)估算;Rapqba2qlsiai(5.2.9)式中:Ra——单位延米长度地下连续墙承载力特征值(kN/m)——墙端端阻力调整系数,采取墙端注浆措施时取0.8~1.0,不采取墙端注浆措施时取0.5~0.8,墙端端阻力高、沉渣厚时取低值,并结合地区经验综合确定;qpa、qsia——为墙端端阻力、墙侧摩阻力特征值(kPa),按泥浆护壁钻孔灌注桩的相应指标取值;b——地下连续墙厚度(m);li——地下连续墙插入坑底以下深度范围内各土层的厚度(m)。2地下连续墙的沉降宜与主体结构的沉降协调一致,地下连续墙与主体结构的连接构造应能适应其不均匀变形;3宜选择压缩性较低的土层作为地下连续墙持力层,并宜采取墙底注浆的加固措施;4当主体结构采用桩基础时,在满足施工要求的前提下边桩宜靠近地下连续墙布置;5墙顶受竖向偏心荷载作用时,应按偏心受压构件计算正截面受压承载力。5.2.10下列情况下可采用带支腿的地下连续墙:1墙端需要嵌入的岩层较硬,施工难度大;2直接作用于地下连续墙顶部的主体结构竖向荷载大,地下连续墙竖向承载性能不满足要求;3技术经济指标优势明显。5.2.11带支腿的地下连续墙设计应符合下列规定:1每幅墙的支腿数量宜为2个;2支腿位置应对应墙体的混凝土浇注孔,支腿中心距的确定应考虑混凝土灌注时的影响半径,并不宜小于3倍墙厚;3支腿端部应采取后注浆措施;4当支腿嵌岩时,单幅墙的竖向承载力特征值可按下式计算:Rnaq0.5Qqrkpablb2laqsiail(5.2.11)式中:Raq——单幅墙承载力特征值(kN);qsia——墙侧摩阻力特征值(kPa);la——单幅墙的水平长度(m);lb——单幅墙扣除支腿尺寸后的水平长度(m);li——地下连续墙插入坑底以下深度范围内各土层的厚度(m)。n——单幅墙的支腿数量;Qrk——支腿嵌岩段总极限阻力(kN),应根据《建筑桩基技术规程》JGJ94的有关规定计算。5.2.12作为两墙合一的地下连续墙,应分别进行逆作施工阶段和永久使用阶段的抗裂验算。逆作施工阶段的计算最大裂缝宽度不宜大于0.3mm,裂缝计算时墙主筋外边缘的混凝21
土保护层厚度可取30mm。5.2.13地下连续墙墙幅之间的接头宜采用十字钢板或型钢接头;各墙幅接头部位应在坑外侧采取防渗止水措施。5.2.14当采用单一墙或叠合墙形式时,地下连续墙与主体结构的连接应满足下列要求:1地下连续墙与主体结构构件可通过墙内预埋钢筋、钢筋接驳器、锚板和剪力槽等方式连接,预埋钢筋直径不宜大于20mm,并应采用HPB300级钢筋;需连接的主体结构构件钢筋直径大于20mm时,宜采用预埋钢筋接驳器连接;设计时应根据允许施工偏差合理确定埋件位置及数量;2地下连续墙与主体地下结构各层楼板交接处宜设置贯通的结构边梁,并通过预埋钢筋、剪力槽等方式与边梁连接;结构梁主筋与地下连续墙相连时,宜通过预埋钢筋或预留钢筋接驳器方式连接;3基础底板或地梁主筋与地下连续墙相连时,宜通过预埋钢筋或预留钢筋接驳器方式连接;地下连续墙与基础底板交接处宜设置贯通的边地梁,并通过预埋钢筋、钢筋接驳器、剪力槽等方式与边地梁连接;4各幅墙接头部位宜设置壁柱,地下连续墙与地下结构边柱、混凝土墙宜通过预埋钢筋连接。5.2.15墙体混凝土强度等级不宜低于C35,防水混凝土的抗渗等级应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB50108的规定。5.2.16墙体垂直度偏差不应大于1/300,保护层厚度在迎土面不应小于70mm,在迎坑面不应小于50mm。5.2.17地下连续墙的防水构造应满足下列要求:1当采用单一墙时,地下连续墙内侧宜设置混凝土或砌体衬墙,并通过设置防水材料、排水管、排水沟、集水井等措施,排除地下连续墙墙面渗水,保持墙面干燥;2对叠合墙,内衬墙施工前应对地下连续墙表面凿毛。3地下连续墙与基础底板、顶板等连接部位可根据地下结构的防水要求,采取设置刚性止水片、遇水膨胀止水条和预埋注浆管等措施。5.3其他围护墙I临时围护墙5.3.1灌注桩排桩应符合下列规定:1灌注桩直径不宜小于600mm,混凝土强度等级不应低于C25;2灌注桩的垂直度偏差不应大于1/150;3灌注桩外侧宜设置截水帷幕。5.3.2型钢水泥土搅拌墙应符合下列规定:1宜采用三轴水泥土搅拌墙或渠式切割水泥土连续墙;2水泥掺量不应小于20%,对淤泥、淤泥质土,应增加水泥掺量;3内插型钢宜采用H型钢,型钢及墙体垂直度偏差不应大于1/250;4型钢回收后,水泥土墙不应作为截水帷幕考虑。5.3.3咬合桩应符合下列规定:1宜采用全套管工艺施工,桩径宜取1000mm~1500mm,相邻桩咬合可采用软法和硬法两种形式;2配筋桩的桩身混凝土强度等级不应低于C25,主筋保护层厚度不应小于50mm,垂直度允许偏差不应大于1/300,相邻桩咬合长度不宜小于200mm,桩底最小咬合量不应小于50mm;22
3当采用软法咬合时,素混凝土桩宜采用强度等级不低于C20的超缓凝混凝土。II桩墙合一5.3.4围护墙作为主体地下结构外墙的一部分时应符合下列规定:1围护墙内侧表面应设置喷射混凝土或现浇细石混凝土面层,面层厚度不宜小于100mm,混凝土强度等级不宜低于C30,面层内应设置钢筋网或钢丝网;当桩间土有流失现象时,应在面层施工阶段填实桩间空隙;2围护墙内侧应设置现浇混凝土外墙,厚度不应小于300mm,混凝土强度等级不宜低于C30;外墙可紧贴灌注桩面层,也可在混凝土外墙与灌注桩面层之间设置保温、防水等衬垫层;3永久使用阶段的墙体内力宜按后施工混凝土外墙与排桩的刚度比例进行分配。4围护墙与主体结构之间应有可靠连接,当承受竖向荷载较大时,对灌注桩和咬合桩应采取桩端后注浆措施;5应满足主体结构耐久性要求。5.3.5灌注桩排桩作为主体地下结构外墙的一部分时,应符合下列构造要求:1排桩之间的净距不宜超过300mm;2主筋保护层厚度不应小于50mm;3排桩的垂直度偏差不应超过1/200;4混凝土强度等级不应低于C30;5排桩外侧应设置截水帷幕。5.3.6型钢水泥土搅拌墙作为主体地下结构外墙的一部分时,应符合下列要求:1H型钢不应回收,表面不应涂刷减摩剂;2围护墙受弯、受剪计算时,仅考虑型钢的作用,不宜计入水泥土的作用;3型钢设计时应根据建筑使用年限预留腐蚀厚度,预留腐蚀厚度不应小于2mm。5.3.7咬合桩作为主体地下结构外墙的一部分时,相邻桩宜采用硬法咬合工艺施工,桩身混凝土强度等级不应低于C30。23
6竖向支承结构设计6.1一般规定6.1.1立柱和立柱桩的选型与布置,应综合考虑主体结构布置、逆作形式及逆作施工期间的受荷大小等因素。6.1.2竖向支承结构宜与主体结构构件相结合。当立柱和立柱桩结合地下主体结构柱、墙及其工程桩进行布置时,立柱和立柱桩的定位宜与地下主体结构的柱、墙及其工程桩的定位相一致。6.1.3立柱需外包混凝土形成主体结构框架柱时,立柱的型式、截面应与主体结构的梁、柱截面相协调。6.1.4竖向支承结构设计应包括下列内容:1立柱、立柱桩的选型及布置;2立柱的承载力及稳定性计算;3立柱桩的承载力及桩身强度计算;4立柱的变形和立柱桩的沉降验算;5立柱与立柱桩之间的连接构造设计。6.2立柱6.2.1竖向支承柱可选用角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱或钢管混凝土柱等型式。当地下室层数较多或采用地上、地下同步施工,竖向支承柱在逆作施工阶段承受的竖向荷载较大时,宜采用钢管柱或钢管混凝土柱等型式。6.2.2采用灌注桩作立柱桩时,钢立柱截面尺寸应满足混凝土浇筑要求。当立柱采用角钢格构柱时,其边长不宜小于420mm;采用钢管混凝土立柱时,钢管外径不宜小于500mm。6.2.3采用一柱一桩形式布置时,应符合下列要求:1立柱截面形心及中心线方向宜分别与主体结构柱截面形心及中心线方向一致。2地上、地下同步施工时,立柱之间宜在界面层设置纵横向连系梁。连系梁宜与界面层主体结构框架梁相结合进行布置,梁中心线宜与立柱截面中心线重合,梁高不宜小于跨度的1/12,梁宽宜大于上部框架柱宽度。6.2.4采用一柱多桩形式布置时,应符合下列要求:1地下各结构楼层荷载应通过设置承台板或承台梁均匀传递至各立柱。2地上、地下同步施工时,应在界面层设置转换厚板或转换梁,对逆作阶段上部结构框架柱进行托换。转换厚板或转换梁之间宜设置纵横向连系梁,梁高不宜小于跨度的1/10,梁宽宜大于上部框架柱宽。当连系梁与界面层主体结构框架梁相结合进行布置时,梁配筋应贯通转换厚板或转换梁。3界面层以上主体结构柱插筋应贯通界面层转换厚板或转换梁并向下延伸,延伸长度应能满足界面层以下后期施工主体结构柱竖向钢筋的连接要求。4地下各层的承台板或承台梁、界面层转换厚板或转换梁、临时立柱等,应在地下室主体结构构件施工完成并达到设计强度后方可拆除;临时立柱应按“自上而下、分批对称”的原则进行拆除。6.2.5主体结构剪力墙(筒体)逆作时,立柱布置应符合下列要求:1立柱宜沿剪力墙(筒体)墙肢中心线原位居中设置,并应避开剪力墙钢筋密集部位;24
当按原位布置的立柱数量无法满足上部剪力墙(筒体)受力要求时,也可采用沿墙肢两侧对称布置的方式设置立柱。2立柱宜采用格构柱。当地下室墙体厚度不小于(d+200)mm(d为竖向立柱沿墙体厚度方向的外包尺寸),且立柱平面定位和垂直度控制精度有保证时,也可采用钢管混凝土柱或型钢柱。3应在界面层设置托梁,对逆作阶段上部剪力墙(筒体)进行托换。托梁高度不宜小于立柱间跨度的1/8,宽度应大于上部墙肢厚度(每边伸出不小于50mmm)。托梁宜结合界面层主体框架梁或剪力墙暗梁进行布置。4当上部结构同步施工的楼层较多时,剪力墙(筒体)宜向下施工一层,或在立柱之间设置竖向柱间支撑。5剪力墙竖向钢筋应穿越转换梁并向下延伸至梁底标高以下一定长度,延伸长度应能满足界面层以下后期施工剪力墙竖向钢筋的连接要求。6当采用沿墙肢两侧对称布置方式设置立柱时,应在界面层设置临时转换厚板或转换梁,将剪力墙承担的荷载转换至立柱上。转换梁高度应大于托梁高度不小于100mm,宽度应大于立柱宽度不小于300mm。7临时转换厚板(或转换梁)、托梁伸出墙肢厚度方向的部分,在逆作施工结束后需凿除时,剪力墙在转换厚板(或转换梁)及托梁高度范围内的水平分布钢筋应满足主体结构设计要求,并应在地下室主体结构构件施工完成并达到设计强度后方可凿除。6.2.6逆作施工阶段的立柱计算应符合下列规定:1逆作施工期间各工况下立柱的内力和变形,应采用对应于该工况时已施工的地下室楼层结构、支撑结构和地上楼层结构按空间整体模型的分析计算结果。2立柱应按双向偏心受压构件进行截面承载力计算和稳定性验算,立柱内力设计值应取逆作施工期间各工况下的最不利内力组合设计值,并应计入立柱轴向压力在偏心方向因存在初始偏心距引起的附加弯矩。3初始偏心距应根据立柱平面位置和垂直度允许偏差确定,且不应小于30mm和偏心方向截面尺寸的1/25两者中的较大值。4各工况下立柱受压计算长度的确定,应综合考虑立柱与地下水平结构之间的连接构造、立柱与下部立柱桩之间的连接构造、立柱与立柱桩孔之间的回填处理方式等因素。对相邻两道水平支撑之间的立柱可取该两道水平支撑的垂直中心距离;对各种开挖工况下的最下一道水平支撑至开挖面之间的立柱,可取该道支撑中心线至开挖面以下5~8倍立柱直径(或边长)处的垂直距离;当开挖至最终基底标高时,最下一道水平支撑至最终开挖面之间的立柱可取该道支撑中心线至立柱桩顶以下3~5倍立柱直径(或边长)处的垂直距离。5轴向压力和双向弯矩作用下的角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱,其截面承载力和稳定性应按现行《钢结构设计规范》GB50017进行计算;圆钢管混凝土柱的截面承载力和稳定性应按本规范第6.2.7条、6.2.8条进行计算。6.2.7圆钢管混凝土偏心受压构件正截面受压承载力应满足下列规定:NN(6.2.7-1)le010.115l/D4(6.2.7-2)l01(6.2.7-3)ee11.85rc2当1/(-1)时N0.9fA(10.85)(6.2.7-4)0cc2当1/(-1)时N0.9fA(10.7)(6.2.7-5)0cc25
fAaa(6.2.7-6)fAcc式中:N——钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值;0——钢管混凝土构件的套箍系数;——与混凝土强度等级有关的系数,混凝土强度等级不大于C50时取2.00,混凝土强度等级大于C50时取1.80;f——钢管的抗拉、抗压强度设计值;aA——钢管的横截面面积;af——钢管内混凝土的轴心抗压强度设计值;cA——钢管内混凝土的横截面面积;cl——钢管混凝土立柱的计算长度,按本规程第6.2.6条取值;0D——钢管混凝土立柱的外径;——考虑钢管混凝土立柱长径比影响的承载力折减系数,当l/D4时,取l01.0;l——考虑偏心影响的承载力折减系数;ee——偏心距,取eee,eM/N,M为柱端弯矩设计值的较大值,e0a0a为初始偏心距,按本规范第6.2.6条确定;r——钢管内混凝土横截面的半径。c6.2.8当钢管混凝土立柱的剪跨比小于2时,应验算立柱横向受剪承载力,并应满足下列要求:V(V0.1N)(10.45)(6.2.8-1)0V0.2fA(13)(6.2.8-2)0cc式中:V——横向剪力设计值;V0——钢管混凝土立柱受纯剪时的承载力设计值;——钢管混凝土立柱的剪跨比。计算剪跨比时,宜采用上、下柱端组合弯矩设计值的较大值及与之对应的剪力设计值,截面有效高度取钢管混凝土立柱的外径。6.2.9圆形钢管立柱、圆形钢管混凝土立柱的钢管宜采用直缝焊接管或无缝管,焊缝应采用对接熔透焊,焊缝强度不应低于管材强度,焊缝质量应符合一级焊缝标准。6.2.10圆钢管混凝土立柱应符合下列构造要求:1钢管壁厚t不宜小于8mm;2352钢管外径与壁厚的比值D/t不宜大于100,f为钢材屈服强度。yfy3套箍系数不应小于0.5,不宜大于2.5。4立柱长径比l/D不应大于20。05轴向压力偏心率e/r不宜大于1.0,不应大于1.5。c6混凝土强度等级不应低于C30。6.2.11圆钢管立柱的长细比不应大于120235/f;钢管外径与壁厚的比值D/t不宜y235大于80。fy6.2.12角钢格构柱应符合下列构造要求:26
1角钢格构柱的长细比(对虚轴取换算长细比)不应大于100235/f。y2宽度较大或缀件面剪力较大的格构式柱,宜采用缀条柱,斜缀条与构件轴线间的夹角应在40°~70°范围内。缀条柱的分肢长细比1不应大于构件两方向长细比(对虚轴取换算长细比)较大值的0.7倍。max3缀板柱的分肢长细比1不应大于40235/fy,并不应大于max的0.5倍(当50时,取50)。缀板柱中同一截面处缀板(或型钢横杆)的线刚度之和不得maxmax小于柱较大分肢线刚度的6倍。6.2.13立柱的平面定位中心偏差不应大于5mm,垂直度偏差不应大于1/300。6.2.14角钢格构柱、钢管柱、钢管混凝土柱等钢立柱在逆作阶段结束后外包混凝土形成主体结构框架柱时,主体框架柱应考虑钢立柱的作用,按型钢混凝土组合柱进行设计。6.3立柱桩6.3.1立柱桩的桩基设计等级应为甲级。6.3.2立柱桩选型宜符合下列规定:1立柱桩宜采用灌注桩,并宜采取桩端后注浆等减小沉降的措施。2当地下室结构层数较多,或采用地上、地下同步施工时,立柱桩可采用旋挖扩底灌注桩等提高单桩竖向承载力的桩型。3逆作阶段上部结构施工层数较多时,上部剪力墙和核心筒墙肢部位可采用槽壁桩作为竖向支承结构。6.3.3立柱桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍,端承型桩和嵌岩桩的中心距不宜小于桩身直径的2.5倍;扩底灌注桩的扩底直径不应大于桩身的3倍,桩中心距不宜小于扩底直径的1.5倍,当扩底直径大于2m时,扩底之间的净距不宜小于1.5m。6.3.4立柱桩应选择较硬土层作为桩端持力层;同一沉降单元内的立柱桩,桩端持力层性质宜一致,不应选用压缩性差异较大的土层作桩端持力层。6.3.5当采用“一柱多桩”型式布置时,宜使桩群承载力合力点与主体结构柱的截面中心线对齐。6.3.6立柱桩宜结合主体结构工程桩进行布置,可根据逆作施工阶段的结构平面布置、施工要求和荷载大小,对主体结构局部工程桩的平面定位、桩径和桩长进行适当调整,使桩基设计能同时满足逆作施工阶段和正常使用阶段的受力要求。6.3.7立柱桩应进行逆作施工阶段和正常使用阶段的承载力和桩身强度验算。立柱桩的单桩竖向极限承载力应通过单桩竖向静载荷试验确定,试桩数量、试验方法及要求应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94及《建筑基桩检测技术规范》JGJ106的规定。6.3.8立柱桩单桩竖向承载力特征值确定时,应扣除基坑开挖段的土体侧摩阻力,并应考虑开挖卸荷、坑底土体回弹隆起对桩侧摩阻力和单桩承载力取值的影响。6.3.9采用灌注桩作立柱桩时,桩身配筋构造应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定,钢筋笼长度宜通常配置,配筋率宜考虑坑底土体回弹隆起等因素的影响,按计算确定。6.3.10满足本规范第6.3.8条、6.3.9条及6.4.3条第5款时,立柱桩桩身混凝土强度验算可计入纵向钢筋的有利作用,并应符合下列规定:""NfA0.9fA(6.3.10)cccys式中:N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值;——成桩工艺系数,可取0.7~0.8;cf——混凝土轴心抗压强度设计值;c27
A——桩身混凝土截面面积;c"f——桩身纵筋抗压强度设计值;y"A——桩身纵筋截面面积。y6.3.11当坑底标高以下存在较厚的淤泥、淤泥质土等软弱土层时,在桩承台及基础底板施工完成前,立柱桩桩身混凝土强度验算时宜考虑压屈影响,可按本规范式(6.3.10)计算得到的桩身正截面受压承载力乘以稳定系数。立柱桩稳定系数可参照《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定计算。6.3.12应根据逆作施工阶段和正常使用阶段的不同受力工况,分别对立柱桩进行桩基沉降验算。逆作施工阶段立柱桩基沉降验算宜符合下列规定:1当采用“一柱一桩”型式时,可根据相同条件下的单桩静载荷试验得到的Q-s曲线,取荷载效应标准组合作用下的桩顶轴向力所对应的桩顶沉降除以试桩沉降完成系数后的值,作为立柱桩的桩基沉降量。2当采用“一柱多桩”型式时,可采用《建筑桩基技术规范》(JGJ94-)中的等效作用分层总和法进行桩基沉降验算。3在主体结构基础底板施工之前,相邻立柱之间、立柱桩与邻近围护墙之间的差异沉降不宜大于其水平距离的1/400,且不宜大于20mm。6.3.13当立柱桩动态监测沉降超过限值时,应对主体结构内力和变形进行复核。6.3.14立柱桩的平面定位中心偏差不应大于5mm,垂直度偏差不应大于1/200。6.4连接构造6.4.1圆钢管立柱、圆钢管混凝土立柱插入立柱桩内的深度可按下式计算:(NfA)sscbhvl(6.4.1-1)ds2DNvsN0.43AEf0.7fA(6.4.1-2)vstccust式中:l——插入立柱桩内的深度;dN——钢立柱底端的轴向压力设计值;A——立柱承压底板面积;bs——栓钉横向间距;hs——栓钉竖向间距;vD——钢管外径;sN——单个圆柱头栓钉的受剪承载力设计值;vA——栓钉钉杆截面面积;stf——栓钉材料的极限抗拉强度最小值;uE——灌注桩桩身混凝土弹性模量;cf——灌注桩桩身混凝土抗压强度设计值。c6.4.2角钢格构式钢立柱插入立柱桩内的深度可按下式计算:NfAcgl(6.4.2)du式中:A——角钢格构柱的横截面面积;gu——角钢格构柱各分肢横断面周边长度之和;——格构柱表面与混凝土之间的粘结强度设计值,可近似取混凝土抗拉强度设计28
值的0.7倍。6.4.3立柱插入立柱桩部分,尚应满足下列构造要求:1钢管立柱、钢管混凝土立柱的插入深度不应小于4倍钢管外径,且不应小于2.5m;2钢管插入混凝土立柱桩的深度范围内,栓钉直径不宜小于19mm,长度不应小于杆径的4倍,竖向和横向间距不宜大于200mm,且不应小于杆径的6倍。3钢管外侧的混凝土保护层厚度不宜小于150mm,不应小于100mm;4角钢格构柱的插入深度不应小于3m;插入深度范围内格构柱的缀条或缀板的截面面积不应减小。5桩顶以下5倍桩身直径范围内的桩箍筋应加密,加密区箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于100mm;当采用钢管或钢管混凝土立柱时,钢管插入范围及以下5倍桩径范围内桩箍筋应按上述要求进行加密。6.4.4对于采用外包混凝土形成主体结构框架柱的立柱,外包混凝土的保护层厚度不宜小于150mm,并宜采用设置栓钉等措施保证立柱与后期外包混凝土之间的整体协同工作。6.4.5立柱与基础承台(底板)及地下室各楼层水平梁板结构之间的连接节点内的钢牛腿、钢板传力环等抗剪构件,应避免与钢管立柱管壁在现场直接焊接,无法避免时应采取事先在该部位的钢管外侧设置外贴弧形钢板进行加强等措施。6.4.6立柱在穿越主体结构底板处应设置可靠的止水措施。6.4.7立柱在下部立柱桩混凝土超灌高度以上的桩孔空隙内应采用碎石回填密实,并宜留设注浆管进行注浆填充。6.4.8立柱桩钢筋笼内径应大于钢立柱的外径或对角线长度。当立柱插入深度范围内的桩段需进行扩径处理时,扩径部位以下应设过渡段,斜率不应超过1:6,过渡段及上下各1.5m范围内的箍筋应加密,箍筋直径不应小于10mm,间距不应大于100mm。6.4.9当立柱采用后插法施工时,立柱与立柱桩钢筋笼之间的水平净距应根据立柱和立柱桩的垂直度偏差控制要求以及相关构造要求综合确定,且不应小于150mm。29
7水平支撑结构设计7.1一般规定7.1.1水平支撑结构宜选择梁板体系、无梁楼盖体系或楼板后作的格梁体系,不宜采用空心楼盖体系。7.1.2水平支撑结构应根据逆作施工阶段的平面布置和工况,按水平向荷载和竖向荷载双向作用进行承载力和变形计算,并应同时满足逆作施工阶段和永久使用阶段的承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。7.1.3逆作施工阶段的各层水平支撑结构构件(包括临时水平支撑、斜撑等)及其连接节点,其设计和构造应符合国家现行相关标准要求。7.1.4水平支撑结构计算时应考虑由立柱桩之间及立柱桩与围护墙之间差异沉降、竖向支承结构转换等引起的结构次应力,并应采取防止有害裂缝产生的技术措施。7.1.5水平支撑结构设计应包括下列内容:1水平支撑结构体系的选择及布置;2水平支撑结构体系的内力和变形计算;3水平支撑结构的承载力极限状态和正常使用极限状态的验算;4水平支撑结构的连接构造设计。7.2水平支撑结构布置7.2.1水平支撑结构应结合主体结构布置、逆作阶段受力和变形、周边环境保护及施工等因素合理确定各类预留洞口、逆作范围、逆作界面层及施工作业层的平面布置等。施工作业层的平面布置应考虑逆作期间的土方挖运、材料运输和堆放、加工场地、施工机械运行通道等因素,平面布置宜环通以便施工机械的交通组织。7.2.2逆作阶段的取土口、材料运输口及进出通风口等各类预留洞口应按以下原则进行设计:1预留洞口的位置应根据主体结构平面布置以及施工平面组织等综合确定,尽量利用主体结构设计的无楼板区域、电梯间以及楼梯间;2预留洞口的大小应结合挖土设备作业、施工机具及材料运输等确定;3洞口的位置不宜设置在边跨及高低跨处,如无法避免时,应对洞口周边结构进行加强处理;4相邻洞口之间应保持一定的距离,以保证水平力的可靠传递;5应验算洞口处的应力和变形,必要时宜设置洞口边梁或临时支撑等传力构件,矩形洞口的四角宜设置三角形梁板以减少应力集中。7.2.3水平结构宜处在同一结构面上,当存在较大面积的楼板高差或缺失时,应采取以下措施:1对于楼板结构存在高差的部位,应设置可靠的水平转换结构或临时斜撑等措施。当高差处采用梁板加腋处理时,腋角坡度不宜大于1:2。2对于楼板结构的洞口及车道开口部位,当洞口两侧的梁板不能满足支撑的水平传力要求时,应在缺少结构楼板处采取增设临时支撑等措施。7.2.4当基坑周边采用临时性围护墙时,围护墙与地下室外墙之间宜留设不小于1000mm的距离,并采取下列措施:30
1应在围护墙顶部和对应于各层水平支撑结构标高处分别设置压顶梁和围檩梁,压顶梁和围檩梁宜采用钢筋混凝土结构;2内部水平结构周边应设置通长闭合的边环梁;3围护墙与内部水平结构边环梁之间应设置水平传力支撑,水平传力支撑宜采用钢支撑或钢与混凝土组合支撑,也可结合主体结构采用钢筋混凝土支撑。4钢支撑在地下室外墙处应设置止水片等止水措施;钢筋混凝土支撑宜采用分段间隔拆除临时支撑,分段浇注结构外墙的方式进行,也可在结构外墙上预留洞口,洞口四周设置刚性止水片,待混凝土支撑凿除后再进行洞口封闭,或将混凝土支撑穿外墙板处凿毛并设置一圈遇水膨胀止水条及注浆孔。7.2.5当地下室层高较高时,宜采取设置临时斜撑或临时水平支撑等减少围护墙变形的措施。7.2.6临时水平支撑宜采用钢支撑或钢筋混凝土支撑;当支撑长度较长或因基坑变形控制要求,需要提高支撑结构的平面内刚度时,可设置钢筋混凝土板带进行加强。7.2.7临时斜撑应符合下列规定:1斜撑与水平面的夹角不宜大于35°,软土地区不宜大于26°;2斜撑长度超过15米时,宜在斜撑中部位置加设竖向立柱;3应设置可靠的斜撑支座或基础,其位置不应妨碍主体结构的正常施工;4斜撑基础与围护结构之间的水平距离,应满足基坑内侧预留土坡的稳定要求和围护结构侧向变形的控制要求。7.2.8当地下室设置永久结构缝或施工后浇带时,应在结构缝或后浇带位置设置可靠的水平传力构件。水平传力构件宜采用钢支撑或钢与混凝土组合支撑。后浇带位置宜采用梁内预埋型钢的连接方式,当为无梁楼板或受力较小时,也可采用型钢与预埋端板连接。7.3构件设计7.3.1逆作阶段地下水平结构构件的截面承载力计算应符合下列要求:1各层水平支撑结构中的结构梁和板、临时支撑,均应根据各施工工况下的最不利内力组合,按偏心受压构件进行截面承载力计算;2对同层楼板结构存在高差的部位,应验算该部位构件的抗弯、抗剪和抗扭承载力;对结构楼板开洞部位周边的楼板,宜根据有限元分析结果进行补充复核;3围檩梁和压顶梁的截面承载力可按水平方向的受弯构件计算。当围檩(或压顶梁)与水平支撑斜交或作为边桁架的弦杆时,其截面承载力应按偏心受压构件计算;4现浇钢筋混凝土围檩梁、压顶梁在水平面内的支座弯矩、钢筋混凝土支撑梁在竖向平面内的支座弯矩,可乘以0.8~0.9的调幅系数,但跨中弯矩应根据平衡条件相应增加;5钢筋混凝土构件及其连接的受压、受弯、受剪、受扭承载力计算,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定;钢构件及其连接节点的受压、受弯、受剪、受扭承载力计算及其各类稳定性验算,应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定。7.3.2水平支撑结构构件的受压计算长度应按下列规定确定:1在竖向平面内,取相邻立柱的中心距;2在水平面内无楼板时,取与该构件相交的相邻横向水平支撑梁的中心距;3当纵向和横向支撑梁的交点处未设置立柱时,在竖向平面内,现浇钢筋混凝土构件的受压计算长度取构件全长,钢构件的受压计算长度取构件全长的1.2倍;4当围檩梁、压顶梁按偏心受压构件计算时,钢筋混凝土围檩梁、压顶梁的受压计算31
长度应取相邻水平支撑梁的中心距,钢围檩梁的受压计算长度取相邻水平支撑梁的中心距的1.5倍。7.3.3水平支撑结构构件按偏心受压构件计算时,偏心弯矩除竖向荷载和水平荷载产生的弯矩外,尚应考虑其轴向力对构件初始偏心距的附加弯矩。钢筋混凝土支撑梁的初始偏心距可取构件计算长度的3/1000、偏心方向构件截面尺寸的1/30和20mm的较大值;钢支撑梁初始偏心距可取支撑计算长度的3/1000和40mm的较大值。7.3.4水平支撑结构采用现浇钢筋混凝土时,其构造应符合下列规定:1钢筋混凝土强度等级不宜低于C30,楼板厚度不宜小于120mm;当上部结构为高层建筑时,地下室顶板厚度不宜小于160mm;当作为上部结构嵌固层时,该楼层在上部结构相关范围以内应采用现浇梁板结构,其楼板厚度不宜小于180mm,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%;2支撑梁的截面高度不宜小于其竖向平面内计算跨度的1/18;围檩梁、压顶梁的截面宽度不宜小于其水平计算跨度的1/10,截面高度不宜小于相邻支撑构件的截面高度;3围檩梁、压顶梁和支撑梁交接节点应按刚节点处理;4围檩梁应紧贴围护墙设置,当围檩梁与围护墙之间需要传递水平剪力时,应在围护墙上沿围檩梁长度方向预留由计算确定的剪力筋或剪力槽;5格梁式节点处宜设置水平加腋;6格梁式梁、围檩梁、压顶梁的纵向钢筋直径不宜小于16mm,沿截面四周纵向钢筋的最大间距不宜大于200mm,箍筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm。7.3.5水平支撑结构采用钢结构时,其构造应符合下列规定:1钢构件受压杆件的长细比不应大于150,受拉杆件的长细比不应大于200;2钢构件之间连接宜采用可以调节的节点形式,并宜留有足够的调整空间,拼接点强度不应低于构件截面强度;当采用高强螺栓连接时,螺栓孔应预先留设,禁止现场开孔;3纵横构件宜设置在同一标高。当纵横构件交汇点不在同一标高连接时,其连接构造应满足构件在平面内的稳定要求;4钢支撑(梁)与竖向立柱采用钢托架进行连接时,钢托架应满足对钢支撑(梁)在节点位置的约束要求;5钢支撑(梁)与钢围檩的连接节点或转角位置,型钢构件的翼缘和腹板均应加焊加劲板,加劲板厚度不应小于10mm,焊缝高度不应小于6mm;6采用排桩做围护墙时,钢围檩与围护墙之间的缝隙应采用不低于C25的细石混凝土填实。7.4连接构造7.4.1水平支撑结构与竖向支承结构和周边围护墙之间的连接构造,应做到构造简单、传力明确、便于施工。7.4.2水平支撑结构与竖向钢立柱连接时,连接构造应同时满足剪力和弯矩传递的要求。7.4.3水平支撑结构采用梁板体系时,框架梁截面宽度宜大于竖向支承钢立柱的截面尺寸或在梁端宽度方向加腋,便于梁纵向钢筋贯穿通过。7.4.4钢筋混凝土梁、无梁楼板与角钢格构柱、H型钢柱连接时,水平构件的剪力传递宜采用栓钉、钢牛腿,也可采用其他符合受力要求的连接方式传递剪力。7.4.5钢筋混凝土梁、无梁楼板与角钢格构柱连接时,水平构件的弯矩传递可采用下列连接方式:1钻孔钢筋连接法:在角钢格构柱的缀板或角钢上钻孔穿钢筋,其钻孔的位置、数量应通过计算确定,考虑钻孔损失后的截面应满足承载力要求。32
2传力钢板连接法:在角钢格构柱上焊接连接钢板,将受角钢格构柱阻碍的水平构件纵向钢筋与传力钢板焊接。3梁端水平加腋法:通过梁侧面加腋的方式扩大梁柱节点位置梁的宽度,使得梁的主筋得以从角钢之间和角钢格构柱侧面绕行贯通的方法,绕筋的斜度不应大于1/6,并应在梁变宽度处设置附加箍筋,见图7.4.5。图7.4.5梁端水平加腋示意图7.4.6钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接时,钢管外侧剪力传递可采用环形牛腿、H型或T型钢牛腿;钢筋混凝土无梁楼板与钢管混凝土柱连接时,钢管外侧剪力传递可采用台锥式环形深牛腿,也可采用其他符合计算受力要求的连接方式传递管外剪力。7.4.7环形牛腿、台锥式环形深牛腿可由呈放射状均匀分布的肋板和上下加强环组成,肋板应与钢管壁外表面及上下加强环采用角焊缝焊接,上、下加强环可分别与钢管壁外表面采用角焊缝焊接。环形牛腿的上、下加强环及台锥式环形深牛腿的上、下加强环,应开直径不小于50mm的圆孔,见图7.4.7。33
图7.4.7环形牛腿构造示意7.4.8钢筋混凝土梁与钢管柱、钢管混凝土柱的梁端弯距传递可采用井式双梁、环梁、传力钢板(钢牛腿)和变宽度梁,也可采用其他符合受力要求的连接方式。7.4.9当采用井式双梁时,应符合下列要求:1双梁的纵向钢筋应从钢管侧面平行通过;2节点处宜增设斜向构造钢筋;3井式双梁与钢管之间应浇筑混凝土。图7.4.9井字双梁构造示意7.4.10钢筋混凝土环梁的构造应符合下列规定:1环梁的截面的高度宜比框架梁高50mm;2环梁的截面的宽度宜不小于框架梁宽度;3框架梁的纵向钢筋在环梁内的锚固长度应满足现行国家标准《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010的规定;4环梁上、下环筋的截面积,应分别不小于框架梁上、下纵筋截面积的70%;5环梁内、外侧应设置环向腰筋,腰筋直径不宜小于16mm,间距不宜大于150mm;6环梁按构造设置的箍筋直径不宜小于10mm,外侧间距不宜大于150mm。34
图7.4.10钢筋混凝土环梁构造示意7.4.11框架梁与钢管柱、钢管混凝土柱的连接采用钢牛腿时,牛腿高度不宜小于0.7倍梁高,梁纵向钢筋中一部分钢筋可与钢牛腿焊接,钢牛腿长度应满足焊接强度要求;其余纵向钢筋可连续绕过钢管,绕筋的斜度不应大于1/6,并应在梁变宽度处设置附加箍筋。从梁端至钢牛腿端部以外2倍梁高范围内,应按钢筋混凝土梁端箍筋加密区的要求配置箍筋。见图7.4.11。图7.4.11钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱牛腿连接示意图7.4.12逆作施工阶段的后浇带位置,当采用梁内预埋型钢作为水平传力构件时,应满足下列规定:1型钢插入混凝土梁内的长度应通过计算确定,且不小于2.5倍型钢高度及500mm,型钢端部宜设置变截面段作为过渡段,见图7.4.12;2型钢的混凝土保护层厚度不宜小于100mm;3型钢的上下翼缘应设置栓钉,栓钉的直径不宜小于19mm,长度不应小于4倍杆径,栓钉的最大间距不宜大于200mm,栓钉沿梁轴线方向的最小间距不应小于6倍栓钉直径,沿垂直梁方向的最小间距不应小于4倍栓钉直径,且栓钉中心至型钢板件边缘的距离不应小于50mm,栓钉顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm;4型钢及型钢端部以外1.5倍梁高范围箍筋应加密,直径不应小于8mm,间距不应大于100mm。图7.4.12后浇带处型钢连接示意图35
7.4.13逆作施工阶段的沉降缝部位,当缝宽较小时可采用通长或间隔布置的横卧H型钢作为水平传力构件,H型钢的翼缘设置锚筋与两侧主体构件连接,待地下室结构整体形成后,割除型钢恢复结构的沉降缝,当有防水要求时,应埋设止水板,见图7.4.13。图7.4.13沉降缝处水平传力节点构造示意图7.4.14对逆作施工完成后需封闭的临时洞口,应根据主体结构对孔洞处二次浇筑混凝土的结构连接要求,预先在洞口周边设置预留钢筋、抗剪埋件等结构连接措施;对有防水要求的洞口边,应设置膨胀止水条、刚性止水板或预埋注浆管等止水构造措施。7.4.15预留孔洞周边的结构梁,纵向受力钢筋无法错开接头位置或不能在规范规定的位置设置钢筋接头的,应留设Ⅰ级钢筋接头形式;各类施工缝断开的钢筋,按现场施工要求需进行弯曲后矫正的,应根据实际情况考虑对钢筋性能的影响。36
8基坑逆作法施工8.1一般规定8.1.1逆作法工程施工前应具备下列技术资料:1工程地质勘察资料;2主体建筑、结构设计文件;3基坑支护设计文件;4地上、地下结构同步施工的相关要求;5场地周边环境资料及保护要求。8.1.2基坑逆作法施工前应根据设计文件及国家现行有关标准规定编制施工组织设计。8.1.3立柱、立柱桩施工应根据土质条件、环境保护要求、立柱截面及长度、垂直度控制要求等因素合理选立柱桩的成桩工艺及机械设备、立柱的安装工艺及调垂方法。8.1.4土方开挖方案应根据工程地质和水文地质条件、基坑平面尺寸、开挖深度、场地条件和环境保护要求、施工方法、施工工期等因素综合制定,邻水基坑尚应考虑水位与潮位等因素的影响。8.1.5逆作法施工中围护墙与地下水平结构连接节点、梁柱节点等,应根据设计要求、施工步序以及国家相关标准规定进行施工。8.1.6界面层以下的框架柱、剪力墙、地下室外墙(包含内衬墙及壁柱)等竖向结构宜在完成底板后逐层由下向上进行回筑。8.2围护墙施工8.2.1围护墙施工前应做好下列准备工作:1遇有不良地质时,应做好探摸和处理工作;2应复核测量基准线、水准基点,并在施工中做好复测及保护工作;3应做好场地内的道路、供电、供水、排水、泥浆循环系统等设施;4标明和清除围护结构处的地下障碍物,对地下管线应妥善处理,做好施工场地平整工作;5做好设备进场安装调试、检查验收工作。8.2.2围护墙施工中应加强过程控制,通过现场检测及时掌握围护结构施工质量,并采取有效措施减少对周边环境的影响。Ⅰ地下连续墙8.2.3地下连续墙施工前应通过试成槽确定成槽机械、护壁泥浆配比、施工工艺、槽壁稳定等技术参数。8.2.4地下连续墙的垂直度偏差应满足设计要求,且不应大于1/300。8.2.5地下连续墙墙底注浆应符合下列要求:1注浆管应采用钢管,壁厚不小于3mm,接头处采用丝扣套筒连接,注浆器应采用单向阀,应能承受大于1MPa的静水压力;2单幅槽段注浆管数量不应少于2根,宜设置在墙厚中部,且应沿槽段长度方向均匀布置;槽段长度大于6m时宜增设注浆管,注浆管下端应伸至槽底以下200mm~500mm;3注浆管应在混凝土初凝后终凝前采用清水开塞;37
4注浆宜在墙体混凝土达到设计强度后方可进行,注浆量满足设计要求,注浆压力宜控制在0.2MPa~0.4MPa;5当注浆量达到设计要求或者注浆量达80%设计量且压力达到2MPa时,可终止注浆。8.2.6地下连续墙施工质量控制应符合下列规定:1应进行100%槽壁垂直度、深度及宽度及沉渣厚度的检测,当采用套铣接头时应加强接头处两个方向的垂直度检测;2墙体混凝土质量应采用超声波透射法进行检测,总检测数量不应少于墙体总量的20%,且不应少于3幅。3当对超声波透射法判定的墙身质量不合格或施工过程中发生堵管等质量事故时,应采用钻芯法进行验证,钻芯深度小于墙设计深度1m。34墙身混凝土抗压强度试块每100m混凝土不应少于1组,且每幅槽段不应少于1组;墙身混凝土抗渗试块每5幅槽段不应少于1组。Ⅱ灌注桩排桩8.2.7灌注桩排桩施工前应通过试成孔确定合适的成孔机械、施工工艺、孔壁稳定等技术参数,试成孔数量不宜少于2个。8.2.8灌注桩排桩钢筋笼吊筋长度根据地坪标高和设计桩顶标高计算确定,并固定牢靠。8.2.9当灌注桩排桩宜采用低应变动测法检测桩身完整性或超声波透射法检测桩体混凝土质量。低应变动测检测桩数不宜少于总桩数的20%,且不得少于5根。超声波透射法检测数量不应少于总桩数5%,且不应少于3根。必要时可采用钻孔取芯方法进行强度质量检测。8.2.10桩墙合一灌注桩排桩的施工质量控制除符合8.2.10要求外,尚应符合下列要求:1灌注桩成孔结束后灌注混凝土之前,应全数对已成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度进行检测,检测数量不低于总桩数的10%。32桩身混凝土抗压强度试块与抗渗试块均应满足每50m混凝土不少于1组试块,且每台班不应少于1组试块,每组试块不少于3块。3桩身应采用低应变动测法检测桩身完整性和超声波透射法检测桩身混凝土质量,实施超声波透射法检测的围护桩数量不应低于总桩数的10%,且不应少于5根;低应变动测和超声波透射法总检测比例为100%。当根据声波透射法判定的桩身质量不合格时,应采用钻芯法进行验证,钻孔取芯完成后应对芯孔进行注浆填充密实。4当对排桩的竖向承载力有要求时,可对其进行静载荷试验检测,比例不低于1%,且不少于3根。35挂网喷浆喷射混凝土试块数量每300m取一组,每组试块不少于3块;喷射混凝土厚度可通过凿孔检查。Ⅲ型钢水泥土搅拌墙8.2.11型钢水泥土搅拌墙施工应根据地质条件、成桩深度、桩径、墙厚、型钢规格等设计参数,选用不同功率的设备和配套机具,并应通过试成桩(墙)确定施工工艺及各项施工技术参数。8.2.12型钢水泥土搅拌墙施工范围内应进行清障,施工场地应进行平整,施工便道的地基承载力应满足搅拌桩(墙)机、起重机等重型机械安全作业和平稳移位的要求。采用渠式切割水泥土连续墙进行型钢水泥土搅拌墙施工宜施工导墙。8.2.13型钢水泥土搅拌墙施工时,搅拌桩(墙)机就位应对中,平面允许偏差不应大于20mm,搅拌桩(墙)机导向架的垂直度允许偏差不应大于1/250。38
8.2.14水泥土搅拌桩施工应控制下沉速度及提升速度,并保持均速下沉或提升。提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动,搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。8.2.15渠式切割水泥土连续墙施工中,锯链式切割箱应先行挖掘,当横向推进速度达到2.0m/h时,可采用注入固化液挖掘、搅拌的一循环成墙工艺;当横向推进速度缓慢时,应采用先行挖掘、回撤挖掘、再注入固化液搅拌的三循环成墙工艺。8.2.16渠式切割水泥土连续墙施工需拔出切割箱时,宜在墙体外拔出,并应及时回灌固化液。8.2.17型钢回收起拔,应在水泥土搅拌墙与主体结构外墙之间的空隙回填密实后进行,型钢拔出后留下的空隙应及时注浆填充,并应事先编制包括浆液配比、注浆工艺、拔除顺序等内容的专项施工方案。周边环境条件复杂、保护要求高的基坑工程,型钢不宜回收。8.2.18基坑开挖前应检验水泥土搅拌墙的强度,强度指标应符合设计要求。水泥土的强度宜采用浆液试块强度试验确定,也可以采用取芯强度试验确定。Ⅳ咬合桩8.2.19咬合桩施工前应试成孔,以确定合适的成孔机械、施工工艺、孔壁稳定等技术参数。试成孔数量应根据工程规模和施工场地地层特点确定,且不应少于1组。8.2.20咬合桩施工前应设置钢筋混凝土导墙,其强度和刚度应满足施工设备作业时的承载力变形及稳定性要求。8.2.21咬合桩成孔前,应进行套管顺直度的检查和校正。钢套管安装好后,应复测钢套管垂直度,满足要求后方可施工。8.2.22咬合桩成孔过程中应始终确保套管底标高低于取土面不少于2.5m,且应确保取土面稳定。8.2.23咬合桩钢筋笼宜同胎制作,宜采用机械连接接头,钢筋笼上预留的插筋、接驳器等预埋件应牢固牢靠。8.2.24咬合桩混凝土浇筑过程中应边灌注混凝土边上拔套管,且应确保套管底标高低于混凝土面不少于2.5m。8.2.25咬合桩身混凝土质量应采用超声波透射法进行检测,检测数量不应少于总桩数的5%,当采用桩墙合一结构时,检查数量不应少于10%,且不应少于3根。必要时可采用钻孔取芯方法进行强度质量检测。8.3立柱、立柱桩施工8.3.1立柱、立柱桩施工前应做好下列准备工作:1做好清除障碍物及场地平整工作;2完成混凝土硬地坪施工,单桩施工作业范围内平整度偏差不宜大于10mm;3根据设计要求选择合适的施工机械、施工工艺;4明确立柱加工、连接安装及检测等施工方法。8.3.2立柱桩施工前应进行试成孔,试成孔数量不宜少于2个。通过试成孔确定合适的成孔机械、施工工艺、孔壁稳定等技术参数。8.3.3立柱桩成孔过程中应采取措施控制成孔垂直度,成孔结束后全数检查垂直度和沉渣。成孔垂直度偏差应满足设计要求,且不应大于1/150,立柱插入范围内的成孔垂直度偏差不应大于1/200;桩端沉渣厚度应满足设计要求,且不宜大于50mm。8.3.4立柱插入立柱桩的方式可采用先插法或后插法,当立柱桩采用人工挖孔桩干作业成孔时,也可采用在立柱桩顶部预埋定位基座后再安装立柱的方法。立柱的垂直度偏差应满足39
设计要求,且不宜大于1/300。8.3.5钢立柱吊放应采用专用吊具,起吊变形应满足垂直度偏差控制要求。8.3.6钢立柱在施工过程中应采用专用调垂装置控制定位、垂直度和转向偏差。调垂装置安装应满足立柱调垂过程中的精度要求,立柱宜接长高出地面,高出长度应根据调垂装置需要确定。8.3.7钢立柱安装施工中应考虑下列因素以确保安装精度:1竖向立柱桩桩的垂直度和孔径偏差;2分节制作时拼接的精度;3调垂装置调垂误差;4混凝土浇筑及支承柱四周回填不均匀等因素引起的误差。8.3.8立柱桩混凝土浇筑完成后应待混凝土终凝后方可移走调垂固定装置,并应在孔口位置对立柱采取固定保护措施。8.3.9对于工程地质条件复杂、逆作阶段承载力和变形控制要求高的竖向立柱桩,宜采取桩端后注浆或桩侧注浆技术。8.3.10基坑开挖后,应对立柱的平面位置和垂直度偏差、钢管混凝土立柱的混凝土浇筑质量进行检测,并应符合下列规定:1采用一柱一桩形式布置时,应对全部立柱进行平面位置和垂直度偏差检测。2采用一柱多桩形式布置时,每根主体结构柱对应位置应至少抽取一根立柱进行平面位置和垂直度偏差检测。3应采用敲击法对钢管混凝土立柱的混凝土浇筑质量进行检测,检测数量不应少于立柱总数的20%;当遇异常情况时,应采用超声波透射法或钻芯法进行验证,并扩大敲击法检测数量。8.3.11对平面位置和垂直度超过允许偏差的立柱,应按实际偏差对其截面承载力和稳定性进行复核,并采取相应的加强措施;对钢管混凝土立柱的内部混凝土存在质量缺陷的部位,应采用局部钻孔压浆等措施进行补强。8.3.12立柱桩宜采用超声波透射法进行桩身完整性检测,检测数量不宜少于50%,对采用一柱一桩型式布置的立柱桩,宜全数检测。预埋超声波检测管可与注浆管共用,但应采用钢管。8.4土方开挖8.4.1基坑开挖前应根据土层特点和设计要求编制详细的土方开挖专项施工方案。土方开挖专项施工方案应包括下列内容:1工程概况;2开挖的分层分块情况、挖土流程、开挖方法;3取土口留设位置及首层楼板的加固区域;4土方运输车辆的行走路线;5明确开挖与结构施工及养护时间关系;6各分块开挖的时间进度要求;7施工机械的规格、数量、工效分析与劳动力的配备;8落实卸土场地及出土运输条件;9质量、安全、文明与环境保护措施;10基坑监测与应急措施等。8.4.2基坑开挖前,基坑逆作的每一层土方开挖前应具备下列条件:1砂性土地基中基坑内降水至开挖土层底面500mm以下;40
2开挖下层土方时上层混凝土结构梁板强度应达到设计要求;3临时支护体系安装验收完毕;4相邻立柱之间、立柱与围护墙之间的差异沉降控制在设计要求范围内;5地下通风及照明设施设置完备;6机械设备配备与逆作土方挖运相配套。8.4.3逆作法施工时,地下结构楼板中需设置一定数量的取土口,取土口布置应符合下列规定:1满足结构逆作条件下的受力要求,必要时须对结构洞口进行临时加固或封闭处理;2地下各层楼板与顶板洞口位置宜上下相对应;3取土口设置的数量、间距应根据土方开挖量、挖土工期、运输方式及基坑平面形状综合确定;4取土口留设时应结合结构的预留洞口进行布置,在满足结构受力情况下,宜加大取土口的面积,取土口的位置宜设置在各挖土分区的中部位置,且不宜紧贴基坑的围护结构。8.4.4取土口应采取下列构造措施:1取土口边口应设置防护上翻梁,其截面尺寸不宜小于200mm(宽)×300mm(高);2楼板临时开洞作为取土口时,洞口结构预留钢筋接头宜采用机械连接。采用全断面机械连接时应采用Ⅰ级接头;接驳器外伸长度不宜超过300mm,且应采取保护措施;3有防水要求的结构部位,取土口施工缝位置应采取防渗漏措施。8.4.5逆作土方开挖应合理划分各层开挖分块大小。8.4.6逆作土方开挖过程中应符合以下要求:1应对立柱采取保护措施,立柱两侧土方高差不应大于1.5m;2应根据边坡稳定性验算确定临时边坡的坡度及坡高,坡体的坡率宜不大于1:2,坡顶与坡脚之间高差不宜大于1.5m;对高流塑性软土,应采取相应土坡保护措施;3每皮土开挖时土层面宜平整,平整度宜控制在5%以内;4应及时拆除并清理结构楼板的模板及其支撑体系;5开挖过程中应严格保护成品如井点管、立柱桩、监测元件及预留插筋等。28.4.7土方开挖到设计标高后,应及时浇捣混凝土垫层,土体暴露面积不宜大于200m,坑底土层不得超挖与扰动。8.4.8逆作挖土取土口位置宜设置集土坑,宜在挖土面标高落深1.0m~1.5m作为集土坑。8.4.9当逆作土方水平运输的施工作业层利用地下结构楼板和临时内支撑体系时,应复核施工作业层结构在施工阶段实际荷载作用下的受力和变形,必要时采取加固措施。8.4.10下坑栈桥、坡道应综合考虑运输车辆的型号、载重、车辆爬坡能力等进行专项设计,下坑栈桥应有防滑、防撞措施及车辆缓冲平台。8.4.11土方运输的垂直升降设备系统及车辆出入平台应进行专项设计,升降系统应通过相关安全部门的验收合格后方可使用。8.5水平支撑结构施工8.5.1水平支撑结构施工前应做好以下准备工作:1复核测量基准线、水准基点,并在施工中做好复测及保护工作;2做好场地内的道路、供电、供水、消防、排水系统等设施;3确定场地的平面布置;4完成降水、围护、加固等前道工序的施工;5地下室的设计图纸已完善并具备施工条件。8.5.2水平支撑结构施工前应确定各类临时洞口,临时洞口周边应设置防护栏杆和必要的41
挡水槛。对长时间使用的洞口,宜采取有效避雨措施。8.5.3水平支撑结构施工时,模板的选型应考虑工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等因素,可采用排架模板、无排模板及垂吊模板。8.5.4墙、柱水平施工缝的留设及楼板预留孔洞周边应符合下列要求:1水平施工缝的留设,浇捣孔尺寸、数量和平面布置应满足竖向构件回筑的工艺要求;2施工缝应清洗干净,并根据永久结构防水要求作适当加强;3墙、柱水平施工缝处的纵向钢筋应错开连接;无法错开时应采用I级机械接头;4施工缝处断开的钢筋,按现场施工要求需进行弯曲后矫正的,应根据工程情况进行适当加强。8.5.5当围护结构地下连续墙作为主体结构一部分时,其与地下水平结构连接的节点施工应符合以下要求:1压顶梁顶部应预留与上部后浇筑结构墙体连接的插筋,且压顶梁与地下连续墙、后浇筑结构外墙之间应采取可靠的止水措施;2地下连续墙与结构梁板、底板的连接节点施工应符合设计要求和现行国家有关标准的规定,并应采取有效的止水措施;3地下连续墙分缝部位应根据设计要求设置结构壁柱等;4在结构后浇带位置宜设置地下连续墙槽段分缝;5地下结构水平构件与地下连续墙连接部位的插筋、接驳器等预埋件,应按设计要求进行连接;应在清理地下连续墙表面稀松混凝土和湿润连接面后方可进行混凝土浇筑施工。8.5.6水平支撑结构采用钢结构或钢与混凝土组合结构时,水平结构楼板应预留下层钢结构吊装用埋件,并考虑钢结构吊装设备的作业空间。8.6后期地下结构施工8.6.1后期地下结构施工前应事先对接缝部位进行清理,并对预留的钢筋、机械接头、浇捣孔及接缝预埋管等进行检查和整修,对轴线、构件定位及标高等进行复核。8.6.2后期地下结构施工需拆除先期地下结构预留孔洞范围内的临时水平支撑时,应在可靠换撑形成后进行;当有多层临时水平支撑时,拆除应遵循“自下而上、逐层换撑逐层拆撑”的原则;临时支撑拆除时应监测该区域结构的变形及内力,并制定保护措施和应急预案。8.6.3后期地下结构施工需拆除临时竖向支承柱时,应在后期竖向结构施工完成并达到竖向荷载托换条件后进行,其拆除应遵循“自上而下”的原则;临时竖向立柱拆除时应监测该区域结构的变形及内力,并制定保护措施和应急预案。8.6.4结构柱和墙板的主筋应在水平构件施工时预留。竖向结构施工时钢筋连接应采用机械连接或焊接。8.6.5采用顶置浇捣孔施工竖向结构时,宜在柱、墙的侧上方楼板上或柱、墙中心留孔,柱、墙模板顶部宜设置喇叭口,并应与浇捣孔位置对应。喇叭口混凝土浇筑面的高度宜高于施工缝标高300mm以上。8.6.6剪力墙回筑时,宜沿墙侧楼板或墙中心设置浇捣孔,浇捣孔间距宜为1.2~2.0m。柱的浇捣孔可在柱四角楼板处设置,数量不应少于2个。8.6.7逆作法柱、墙模板施工中,模板体系应考虑逆作法施工特点进行加工与制作。模板预留洞、预埋件的位置应按图纸要求留设。8.6.8后期竖向结构的施工宜采用高流态低收缩混凝土,混凝土配合比应根据逆作法特点配置,浇捣前应对混凝土配合比及浇筑工艺进行现场试验。8.6.9混凝土浇筑前应清除模板内各种垃圾并浇水湿润,浇筑时应连续浇捣,不应出现冷缝;宜通过浇捣孔用振动棒对竖向结构混凝土进行内部振捣,无法直接振捣的部位,应在外42
侧使用挂壁式振捣器组合振捣;钢筋密集处应加强振捣,分区分界交接处宜向外延伸振捣范围不少于500mm。8.6.10混凝土浇捣面应高于先期已完成的下翻段墙、柱底面300mm以上。8.6.11当竖向结构承载力和变形要求较高时,宜在接缝处预埋注浆管,竖向结构施工完成后采用灌浆料对接缝进行处理。灌浆料宜采用高流态低收缩材料,强度应高于原结构一个等级,注浆管间距宜控制在600mm以内。8.7地下水控制8.7.1地下水控制应根据逆作法基坑规模、土层与含水层性质、施工工况及对周边影响程度等选择合适的疏干降水和减压降水方法,并满足设计要求。8.7.2周边环境或水文地质条件复杂的逆作法基坑,应事先进行预降水试验,根据预降水试验结果,评估基坑周边隔渗帷幕的隔渗效果及降水对周边环境的影响程度。8.7.3降水井应在界面层施工前完成施工,并经检验合格、降排水系统试运行正常后方可进行下一步施工。8.7.4基坑疏干降水的持续抽水时间应根据基坑面积、开挖深度及地质条件等因素综合确定;基坑开挖过程中地下水位不应高于开挖面以下500mm。8.7.5降水井的停降时间应满足设计对地下结构抗浮稳定的要求。停止降水后,应对降水管井采取可靠的封井措施。8.8作业环境及施工安全控制8.8.1施工过程中的安全与降噪、通风与排气、照明及电力设施除了应符合本规程的要求,尚应符合国家现行标准《建筑施工安全检查标准》JGJ59、《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146的有关规定。8.8.2逆作法工程施工过程中应采取下列措施控制噪声污染:1宜优先选用低噪声的机械,固定式机械宜安装隔声罩;2应经常对机械设备进行维修保养;3进入施工现场后车辆禁止高声鸣喇叭;4应按现行国家标准《建筑施工场界环境噪声排放标准》GB12523的规定,严格控制施工期间的噪声。8.8.3临时用电应按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46进行接地保护。8.8.4按照总平面布置图的要求保证施工现场道路畅通,通道上不得堆放各种设备、材料和杂物,并保证整齐,保证施工现场排水系统良好,现场无积水现象。8.8.5闲置取土口、楼梯孔洞及交通要道应搭设防护设施。Ⅰ通风排气8.8.6施工前应排摸地下有毒、有害气体的分布情况。8.8.7基坑施工应采取通风、洒水等防尘措施,搞好个人防护,并定期测试粉尘和有害气体的浓度。8.8.8在浇筑地下室各层楼板时,挖土宜选择盆式开挖法,按挖土行进路线应预先留设通风口,随地下挖土工作面的推进,通风口露出部位应及时安装通风及排气设施。地下室空气成分应符合国家有关安全卫生标准。8.8.9通风及排气设施应结合基坑规模、施工季节、工程地质情况、风机类型和噪声等因素选择。43
8.8.10施工通风应采取压入式机械通风,逆作法通风排气设施宜采用轴流风机,风机应具有防水、降温和防雷击设施。8.8.11应定期测试通风的风量、风速、风压,检查通风设备的供风能力和动力消耗。Ⅱ照明及电力设施8.8.12逆作法施工自然采光不满足施工要求时应编制单独照明用电方案。8.8.13每层地下室应根据施工方案及相关规范要求装置足够的照明设备及电力插座。8.8.14逆作法地下室施工应设一般照明、局部照明和混合照明。在一个工作场所内,不得只设局部照明。8.8.15现场照明应采用防爆、防潮、高光效、长寿命、低能耗的照明光源。对需大面积照明的场所,应采用高压汞灯、高压钠灯或混光用的卤钨灯等。照明器具和器材的质量应符合国家现行有关强制性标准的规定,不得使用绝缘老化或破损的器具和器材。8.8.16动力、照明线路应在楼板、梁、柱等结构中设置专用的绝缘防水线路,严禁将线路架设在脚手架、钢支承柱及其他设施上。8.8.17随着地下工作面的推进,电箱至各电器设备的线路均应采用双层绝缘电线,并架空铺设在楼板底。8.8.18人员出入通道宜设置独立的照明线路。Ⅲ施工安全控制8.8.19逆作法施工除应符合现行行业标准《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33和《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46等的有关规定外,尚应根据工程特点编制安全施工技术措施。8.8.20地下施工电气安全防护装置必须安全有效,要配备足够的消防设备8.8.21人员通道应设置安全防护棚,楼梯应设置安全护栏。人员进入施工作业通道宜设置门禁系统。8.8.22取土应有专人指挥,确保立体交叉作业安全。挖机操作时应防止碰撞立柱等已有结构。8.8.23楼板上各类洞口,应设置安全防护设施。44
9监测与周边环境保护9.1一般规定9.1.1逆作法施工过程中应对周边环境、围护与主体结构、地下水状态、岩土体性状等进行全过程监测,并事先编制监测和环境保护专项方案。9.1.2对周围各种建(构)筑物及地下管线的变形监测应在工程建设开工前开始,在工程完工及各项监测数据趋于稳定后方可停止。9.1.3基坑工程的现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。9.1.4竖向支承结构及取土口、结构楼面高差或错层等部位的关键构件,应加强监测。9.1.5应根据基坑周边环境条件按表9.1.5-1确定基坑的环境控制等级,并根据周边环境对支护结构变形的承受能力确定基坑的变形控制指标。当基坑周边环境没有明确的变形控制标准时,可根据环境控制等级参考表9.1.5-2确定支护结构的变形控制要求。表9.1.5-1环境控制等级环境控制等级周边环境条件一级基坑周围1.0H范围内有重要的建(构)筑物或地下管线等设施二级基坑周围1.0H~2.0H范围内有重要的建(构)筑物或地下管线等设施注:H为基坑开挖深度。表9.1.5-2地面沉降与支护结构变形要求环境控制等级地面最大沉降量及支护结构水平位移控制要求1、地面最大沉降量小于等于0.15%H;一级2、支护结构最大水平位移小于等于0.2%H,且小于等于30mm。1、地面最大沉降量小于等于0.3%H;二级2、支护结构最大水平位移小于等于0.4%H,且小于等于50mm。9.2监测9.2.1监测范围应为从基坑边缘以外2~3倍基坑开挖深度,监测对象应包括:1支护结构;2基坑底部、侧壁与周边影响区范围内岩土体;3工程结构主体;4地下水状况;5周边建(构)筑物;6周边道路、管线及轨道交通等各种地下设施。9.2.2基坑监测项目应能反映支护结构的安全状态及其周边环境受影响的程度,具体应根据逆作基坑特点、支护结构类型、地下水控制方法及周边环境控制等级等因素,按表9.2.2确定。45
表9.2.2地下建筑逆作法施工工程现场监测项目表序号监测内容基坑开挖准备阶段基坑开挖阶段1围护桩墙顶位移——应测2围护墙深层水平位移(侧斜)选测应测3墙后土体深层水平位移选测应测4围护墙内力——选测5楼板应力——应测6临时支撑轴力——应测7水土压力——选测8支承立柱内力——应测9支承立柱(差异)沉降应测应测10基坑回弹——应测11地下水位应测应测12周边建(构)筑物、道路、管线等环境监测应测应测13施工现场有害气体状况——应测注:1、地上地下结构同步施工时,还应对支承桩内力以及主要的竖向构件和转换构件的内力、变形和裂缝进行监测。2、环境等级为一级的监测项目除满足上述要求外,尚应根据委托方及相关单位的特殊要求增加相应的监测项目。9.2.3逆作法基坑工程整个施工期内,应定期进行巡视检查。基坑工程巡视检查应包括以下内容:1支护结构1)支护结构成型质量;2)围护墙体、支撑和立柱有无裂缝出现;3)止水帷幕有无开裂、渗漏;4)墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移;5)基坑有无涌土、流砂、管涌。2施工工况1)开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异;2)基坑开挖分段长度、分层厚度及支撑设置等是否与设计要求一致;3)场地地表水、地下水排放状况是否正常,基坑降水、回灌设施是否运转正常;4)基坑周边地面有无超载。3周边环境1)周边管道有无破损、泄漏情况;2)周边建(构)筑有无新增裂缝出现;3)周边道路(地面)有无裂缝、沉陷;4)邻近基坑及建筑的施工变化情况。4监测设施1)基准点、监测点完好状况;2)监测元件的完好及保护情况;3)有无影响观测工作的障碍物。5根据设计要求或当地经验确定的其它巡视检查内容。9.2.4监测点布置应考虑基坑形状、开挖深度、支护结构类型、施工进度、出土路线和基46
坑周边各类邻近建(构)筑物、地下管线现状等因素,反映各类支护结构及周围环境受力状态和变形变化趋势,布置在内力及变形关键特征点上,并应满足监控要求。9.2.5监测标志应稳固、明显、结构合理,监测点的位置应避开障碍物和减少对施工作业的影响,便于观测。9.2.6监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作,并应减少对施工作业的不利影响。9.2.7位于重要保护对象安全保护区范围内的监测点布置,尚应满足相关部门的技术要求。9.2.8围护墙水平位移和竖向位移监测点布置应符合下列要求:1围护墙顶部水平位移监测点和竖向位移监测点宜为共用点,监测点间距不宜大于20m,关键部位宜适当加密,且每条边监测点不宜少于3个,基坑每条边的中部、阳角处应布置测点;2围护墙计算受力和变形较大处宜布置监测点;3周边环境重点保护对象处应加密监测点;4围护墙竖向位移测点与相邻支承柱竖向位移测点宜布置在一个断面上;5监测点布置尚应满足设计和施工要求。9.2.9支承柱竖向位移监测点布置应符合下列要求:1监测点宜布置在支承柱计算受力、变形较大的部位;2兼作施工栈桥和行车通道区域的支承柱宜布置测点;3监测点数量不宜少于支承柱总数的20%,且不应少于5根;4对于面积较大的取土口,沿取土口周边方向宜加密监测点的数量;5布置测点时,宜确保有2个相互垂直的断面连续布置。9.2.10立柱内力监测点宜根据立柱的结构形式和受力计算布置,内力监测传感器应对称布置。9.2.11结构梁、板内力监测点布置应符合下列要求:1监测断面应选在结构梁、板中计算受力较大的部位;2兼作栈桥和行车通道的首层结构梁、板应适当加密监测点;3每处设置传感器不少于两个,呈正交布置;4对于结构梁的内力监测,应在各层楼板相对应的梁中分别选择几个截面埋设传感器,各截面的上下皮钢筋各布一个传感器;取土口处的梁埋设传感器时,宜上下左右各布设一个。9.2.12基坑回弹监测点布置宜根据基坑面积、取土口位置连续布置测点,形成2个相互垂直的断面。9.2.13基坑工程的监测频率应以能系统反映监测对象所测项目的重要变化过程而又不遗漏其变化时刻为原则,并考虑地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和当地经验等因素后综合确定。当出现下列情况时应提高监测频率:1监测值达到报警值时;2监测数据变化较大或者速率加快;3存在勘察未发现的不良地质;4基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏;5支护结构出现开裂;6周边环境出现较大沉降、不均匀沉降或严重开裂;7基坑底部、侧壁出现管涌、渗漏或流砂等现象;8当有事故征兆时,应连续监测。9.2.14基坑工程监测必须确定监测报警值,报警值应根据土质特征、建(构)筑物对变形适应能力、设计计算结果及当地经验等因素由基坑工程设计方确定。47
9.2.15当出现下列情况之一时,必须立即进行报警,并对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施:1当监测数据达到监测报警值的累计值;2基坑支护、结构或周边土体的位移突然明显增长或基坑出现流砂、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等;3基坑支护、结构体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象;4周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝;5周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等;6根据当地工程经验判断,出现其他必须进行危险报警的情况;7对于倾斜、支护结构纵向弯矩等光滑的变化曲线,若曲线上出现明显的拐点变化;8建筑整体倾斜度累计值达到1/500或倾斜速度连续3天大于0.0001H/d(H为建筑承重结构高度,d为天)。9.3环境保护9.3.1逆作法基坑工程的设计和施工除应满足稳定性和承载力的要求外,还应满足基坑周边环境对变形、噪音和环境污染等方面的要求,应根据基坑周边环境状况及环境保护要求进行变形控制设计。9.3.2应采用理论计算、工程类比等多种方法预估基坑工程对周边环境可能产生的影响,并根据周边环境全程监控数据对设计和施工进行实时动态调整。9.3.3基坑支护设计可采取下列措施减少基坑变形:1加大支护结构刚度;2主动区、被动区土体加固;3坑内设置临时封堵墙,将基坑化大为小,分区实施。9.3.4对邻近基坑的保护对象可预先采取下列措施进行保护:1在基坑与重要保护对象之间设置隔离桩;2对邻近建筑物采取地基加固、结构补强、基础托换等措施,提高建筑物的变形适应能力;3对管线采取架空、临时或永久搬迁移位等措施。9.3.5降水设计可采取设置截水帷幕、控制降水水位、回灌等措施减少降水对环境的影响,并应符合下列规定:1应进行抽水试验确定降水影响范围,评估降水对环境的影响;2调整降水井数量、间距和深度,控制降水影响范围,在保证地下水位达到要求时减少抽水量;3限定单井出水流量,控制地下水流速。9.3.6可采取下列措施减少围护墙施工对环境的影响:1对地下连续墙,采取槽壁加固、优质泥浆和提高泥浆液面标高、控制成槽时间、减少单幅槽段宽度等措施。2对钻孔灌注桩,可采取套管护壁、地基预加固、控制相邻桩施工的时间间隔等措施;3高压旋喷桩和水泥土搅拌桩施工时,控制施工速度,优化施工流程。9.3.7土方开挖、支撑施工的顺序应与设计工况一致,并符合下列规定:1分段分层开挖,控制围护墙无支撑的暴露长度和基坑暴露面积;2挖土至支撑标高后,立即施工支撑,减少支撑形成时间;3挖土至坑底后,立即浇筑垫层,减少基底无垫层暴露时间。9.3.8施工应采取下列措施减少降水对周边环境的影响:48
1土方开挖前通过坑内预降水检验截水帷幕施工质量和截水效果,对渗漏点进行处理;2应做到出水常清,抽水含砂量应符合有关规范要求;3降水开始时,应根据与保护对象的距离按先远后近的原则启动各降水井的降水工作;降水结束时,按先近后远的原则停止各降水井的降水作业。9.3.9应采取防止泥浆、水泥浆对周边环境产生不利影响的措施。9.3.10现场条件许可,宜对基坑降水抽取的地下水回收利用。9.3.11宜采用封闭运输车或对运输车覆盖进行土方运输;运输车出现场应进行冲洗,冲洗水宜回收沉淀后重复利用。9.3.12应合理安排施工时间、采取措施减少施工噪音。9.3.13保护对象附近应限制重车行驶,严格控制地面超载。49
本规程用词说明1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的用词:正面用词采用“必须”;反面用词采用“严禁”。2)表示严格,正常情况下均应这样做的用词:正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:正面用词采用“宜”或“可”;反面用词采用“不宜”;4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,可采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。50
引用标准名录1国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-20082国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-20123国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-20104国家标准《钢结构设计规范》GB50017-20035国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-20116国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-20137国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-20028国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011版)9国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-200110国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-200911行业标准《地下建筑工程逆作法技术规程》JGJ165-201012行业标准《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-201213行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79-201214行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-200815浙江省工程建设标准《工程建设岩土工程勘察规范》DB33/1065-200916浙江省工程建设标准《建筑地基基础设计规范》DB33/1001-201417浙江省工程建设标准《建筑基坑工程技术规程》DB33/T1096-201451
浙江省工程建设标准建筑基坑工程逆作法技术规程DBxxxx-201x条文说明52
目次1总则.....................................................................................................................................542基本规定...................................................................................................................................562.1术语................................................................................................................................563基本规定...................................................................................................................................573.1一般规定........................................................................................................................573.2设计原则........................................................................................................................573.3选型............................................................................................................................583.3勘察与环境调查............................................................................................................594支护结构计算分析...................................................................................................................604.1荷载和作用....................................................................................................................604.2内力及变形计算............................................................................................................605围护墙设计...............................................................................................................................625.1一般规定........................................................................................................................625.2地下连续墙....................................................................................................................625.3其他围护墙....................................................................................................................656竖向支承结构设计...................................................................................................................666.1一般规定........................................................................................................................666.2立柱..............................................................................................................................666.3立柱桩............................................................................................................................706.4连接构造........................................................................................................................717水平支撑结构设计...................................................................................................................737.1一般规定........................................................................................................................737.2结构布置........................................................................................................................737.3构件设计........................................................................................................................747.4连接构造........................................................................................................................758基坑逆作法施工.......................................................................................................................788.1一般规定........................................................................................................................788.2围护墙施工....................................................................................................................788.3竖向支承桩柱施工........................................................................................................798.4土方开挖........................................................................................................................808.5水平支撑结构施工........................................................................................................818.6后期地下结构施工........................................................................................................848.7地下水控制....................................................................................................................849监测与环境保护.......................................................................................................................869.1一般规定........................................................................................................................869.2监测............................................................................................................................8653
1总则1.0.1随着中国城市化进程的不断发展,城市土地资源和空间发展的矛盾和问题日益突出,如何建设具有中国特色的资源节约型城市,已成为我国城市建设面临的重大课题。合理开发和利用城市地下空间,是当前解决城市土地资源和空间发展矛盾的有效途径之一。城市建筑物密集,市政道路及管线设施众多,大型城市地下空间结构的建造施工和深基坑开挖是一项综合性很强的系统工程。由于其问题的复杂性,在大型地下空间结构施工建造过程中日益暴露出来的因基坑土方开挖、围护结构施工、降水等引起的城市环境效应问题越来越受到工程技术人员和政府管理部门的重视。国内自1955年开始采用逆作法技术,目前已在上海、广州、天津、杭州、沈阳、南京、福州等地采用,特别是在建筑物或道路管线密集、水位地质条件复杂的城市中,逆作法技术已成为大型地下空间结构建造的发展方向。与传统的顺作法相比,逆作法技术具有以下显著优点:①利用地下主体结构楼层梁板作为基坑水平支撑系统,刚度大,变形小,地下空间结构施工安全性高;②可有效控制围护结构变形,最大程度地减小深基坑施工对周围环境的影响;③可最大限度地利用城市规划红线地下空间,在允许范围内尽量扩大地下室建筑面积;④可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业,在建筑规模大、上下层次多时,可有效节省工时;⑤利用地下室各楼层的梁板结构作为水平支撑体系,一层结构平面还可作为上部结构施工的工作平台,可省去大量的临时内支撑、栈桥及施工平台等施工费用,具有较好的经济效益;⑥可最大程度实现基坑支护结构与主体结构相结合,有利于保护环境,节约社会资源,是进行可持续发展的城市地下空间开发、建设节约型社会的有效技术手段。但逆作法基坑工程工序繁多、系统性强、技术难度大、节点处理复杂,对设计和施工组织的要求高,且受水文地质条件影响大,呈现明显的区域性特点。逆作法基坑设计,不仅要考虑作用在围护结构上的土压力,施工过程中围护结构的内力、变形和稳定性,以及周围地层变形对邻近建筑物和地下管线的影响和保护计算等问题,还要考虑立柱桩之间、围护桩(墙)与立柱桩之间的沉降差异等逆作法中特有的新问题。因此,深基坑逆作法技术应用领域仍有大量问题需要进一步研究和探索。目前浙江地区应用逆作法技术的深基坑工程已有20余项,如杭州延安路香港服装店、杭州西湖凯悦酒店、杭州解百商城、杭州中国丝绸城、宁波慈溪财富中心、杭州地铁1号线武林广场站、绍兴好望大厦、杭政储[2010]33#地块(杭州国际金融会展中心,三层地下室,平面尺寸约650m×250m)、杭州地铁1号线武林广场上盖物业综合体、杭州武林广场地下商城(地下空间开发)项目等。及时总结近20年来浙江省在逆作法技术应用领域的科研成果和工程经验,充分考虑浙江省区域工程地质和水文地质条件的特殊性,使逆作法基坑工程的设计与施工符合安全适用、技术先进、经济合理的原则,是编制本规程的目的。1.0.2本条明确了规程的适用范围。限于现有工程经验,本规程主要适用于采用逆作法建造的新建和扩建的建筑基坑工程,当用于市政、交通、水利、铁路等项目的基坑工程时,应充分考虑其特点及适用条件。1.0.3基坑工程不确定因素多,与基坑计算有关的土力学参数取值存在较大不确定性,理论计算结果与实际情况之间往往存在较大差异,因此基坑工程设计不可仅依赖和迷信于计算结果,还应更多关注概念设计和地区经验,严格监测流程,根据实时监测结果进行信息化设计和施工。1.0.4逆作法基坑工程的设计与施工涉及岩土工程与结构工程的多门学科和技术,如结构工程领域的混凝土结构、钢结构或型钢混凝土组合结构等,岩土工程领域的桩基、岩土锚固、地下水渗流等;逆作法基坑支护结构中的部分或大部分构件,在永久使用阶段将作为主体结54
构构件使用,其承载力、稳定性和变形验算,应分别满足逆作施工阶段和永久使用阶段的承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求,按不利工况进行包络设计。因此,在应用本规程时,尚应根据具体问题,遵守其他相关标准、规范的要求。55
2基本规定2.1术语2.1.1深基坑支护结构和地下工程施工可分为顺作法(敞开式开挖)和逆作法施工两种。敞开式开挖是传统的深基坑开挖施工方法;逆作法施工和顺作法施工顺序相反,在支护结构及工程桩完成后,并不是进行土方开挖,而是直接施工地下结构的顶板,或者开挖一定深度再进行地下结构的楼板、中间柱的施工,然后再依次逐层向下进行各层的挖土,并交错逐层进行各层楼板的施工,每次均在完成一层楼板施工后才进行下方土体的开挖。上部结构的施工可以在地下结构完工之后进行,也可以在下部结构施工的同时从地面向上进行。逆作法分类方式有多种,比如根据对围护结构的支撑方式将基坑工程逆作法分为“全逆作法”、“半逆作法”、“部分逆作法”等;半逆作法地下结构与全逆作法相同,按从上到下的工序逐层施工,不同之处在于待地下结构完成后再施工上部主体结构;部分逆作法则通常是指局部利用楼板作为围护结构的支撑。当裙房半逆作,先施工地下部分,主楼待裙楼地下施工结束后再开始,此时根据上述分类方法区分就会出现混淆。本规程根据对各层水平结构的利用程度分为“全逆作法”、和“部分逆作法”,不再区分地上地下结构的施工顺序。比如超高层建筑采用“周边裙楼逆作、然后主楼顺作”时,属于部分逆作法。上下同步逆作法则单独指出逆作法中的一个特例,不是分类方法。56
3基本规定3.1一般规定3.1.1逆作法基坑工程施工工况复杂,工期长,费用相对较高,一般在环境保护要求高或有特殊工期要求的工程中采用逆作法方案。3.1.3逆作基坑支护结构大多利用主体地下结构构件,其设计使用期限应与主体结构的设计使用年限相同。临时支护结构构件的设计使用期限可按临时性构件考虑。3.1.4逆作基坑支护结构的临时支护结构构件,其安全等级划分同现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120;与地下主体结构相结合支护结构构件,其安全等级尚应不低于地下主体结构的安全等级,同时规定不应低于二级。3.1.5逆作法基坑工程施工工况多,支护结构受力复杂,尤其是上下结构同步施工的逆作法工程,基坑稳定性和支护结构的最终内力和变形量,与基坑逆作流程、支护结构施工次序、不同开挖阶段的标高控制等密切相关。因此,作为基坑支护设计文件,应明确基坑逆作施工的流程、支护结构和主体结构的施工顺序、各施工工况下土方开挖控制标高、上部主体结构施工层数控制等要求;作为施工单位,应严格按设计规定的逆作流程和工况要求进行施工。3.1.6由于基坑工程不确定因素多,应根据每一步开挖工况时的监测结果复核下一步开挖的可行性和安全性,遇异常情况应会同设计方及时调整挖土方案和作业流程,并采取合理可靠的加强措施,实行动态设计和信息化施工。3.2设计原则3.2.1逆作基坑与常规顺作基坑相比,支护结构受力更加复杂,设计工况更多,设计内容也有很大不同,其中逆作方案选型、逆作流程及施工工况的设计、水平支撑结构体系和竖向支承结构体系的合理布置应是重点;另外,支护结构分析模型、内力变形计算的要求,也有较大差别;同时逆作基坑必须考虑施工作业的可行与方便。3.2.2本条对逆作施工阶段基坑支护设计时应考虑的荷载和作用,作了原则规定;永久使用阶段应考虑的荷载和作用,应根据主体结构设计的相关规范,由主体结构设计确定。考虑到基坑逆作施工时间较短,浙江省内各地设防烈度多为6度或6度以下,个别地区为7度,故施工阶段可不考虑地震作用的影响。3.2.3基坑支护设计应采用以概率为基础的极限状态设计法。本条规定了逆作法基坑,在逆作施工阶段的极限状态计算内容。逆作基坑支护结构大多利用主体地下结构构件进行布置,这是与一般顺做法基坑所不同的地方。对于与主体结构构件相结合的支护结构构件,除进行构件的承载力、稳定性及变形验算外,对钢筋混凝土构件,有时尚应验算其最大裂缝宽度,并满足主体结构的相应要求。3.2.4本规程针对基坑支护结构设计计算内容,主要针对基坑逆作施工阶段。永久使用阶段的承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计计算,应按主体结构的有关现行标准执行,并符合主体结构的有关构造要求。3.2.5由于国内岩土工程界目前仍普遍认可单一安全系数法,且新制定的国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153中明确了对岩土稳定验算可采用单一安全系数法,解决了过去规范之间不协调的问题。因此,本规程规定对承载力极限状态中的各类基坑稳定问题,采用单一安全系数法进行验算。3.2.7对于临时性支护结构构件,现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120和57
浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》DB33/T1096均规定在承载力极限状态计算时,其荷载效应的基本组合采用综合分项系数1.25,这主要是针对常规的顺做法基坑工程,其支护结构多为临时性结构构件,一般来说,支护结构的使用时间不会超过1年,正常施工条件下最长的工期也不超过2年,在安全储备上与主体结构应有所区别,故采用了一个综合分项系数。考虑到逆作法基坑工程的支护结构,多数利用主体结构构件,各类荷载效应组合时,若采用单一的综合分项系数,安全储备可能难以得到保证。因此,本规程参照现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153和《建筑结构荷载规范》GB50009,给出了与主体结构相结合的支护结构构件的荷载效应组合表达式,以方便设计人员采用。3.2.8本条规定了进行支护结构承载力极限状态计算时,其荷载效应基本组合的荷载分项系数。当荷载效应对支护结构构件承载力有利时,永久荷载的分项系数应取≤1.0的值;可变荷载的分项系数应取0,即不考虑可变荷载的有利作用。需要注意的是,在进行基坑稳定性计算时,当可变荷载的效应对基坑稳定有利时,也不应考虑其有利作用。各施工阶段对应的计算工况下,对作用于支护结构上的土压力(含基坑周边地面堆载引起的侧压力)、水压力,其作用可视为永久荷载,故其分项系数应取1.2;但对基坑周边施工荷载、运输车辆等引起的侧压力,应视为可变荷载,分项系数应取1.4。3.2.9本条明确支护结构变形和基坑周边土体变形计算时,采用荷载效应的标准组合。3.2.10对于基坑支护结构中与主体地下结构相结合的钢筋混凝土结构构件,其最大裂缝宽度应按荷载效应的准永久组合进行计算,这与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定相一致。考虑到逆作法施工时间相对较短,宜对按考虑长期效应影响的最大裂缝宽度限值作适当折减。根据相关试验结果,考虑长期作用影响的裂缝宽度扩大系数约为1.5,故本规程规定逆作施工阶段的裂缝宽度按现行《混凝土结构设计规范》GB50010对主体结构最大裂缝宽度限值的1.5倍取值。3.2.11根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007和国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94,竖向立柱桩沉降应按荷载效应的准永久组合进行计算,不计入风荷载和地震作用。3.3选型3.3.1逆作法基坑工程施工受周边环境条件、施工作业条件、主体结构体系及经济指标及施工工期要求等条件约束,应综合考虑比较选择。基坑逆作方案选型可考虑以下原则:1对全埋式地下室结构或上部建筑为多层、小高层结构,且采用框架结构体系时,宜选用全逆作法方案;2当上部建筑由多层裙楼和高层或超高层塔楼组成时,宜采用裙楼结构逆作、塔楼结构顺作的部分逆作法方案;在施工顺序组织上,宜采用先裙楼结构逆作施工、后塔楼结构顺作的方案;当塔楼结构工期较紧时,也可采用先塔楼结构顺作、后裙楼结构逆作的方案,但应对塔楼基坑进行先期围护;3对多层裙楼或小高层结构,当施工工期要求较高时,宜采用上、下结构同步施工的逆作法方案。3.3.2逆作法基坑工程的支护体结构宜尽量利用主体地下室的外墙、结构柱和楼面梁、板构件,必要时增设临时性的支护体结构。58
3.3勘察与环境调查3.4.5基坑周边环境条件是逆作法基坑工程支护设计的重要依据之一,基坑周边存在道路、管线和既有建筑物,工程支护的作用主要是保护周边环境不受损坏。同时基坑周边在建的工程,其施工过程可能改变作用在基坑支护结构上的荷载,为了使逆作法基坑工程支护设计具有针对性,应查明基坑周边环境条件,并按这些环境条件进行设计。59
4支护结构计算分析4.1荷载和作用4.1.13对搬运和装卸材料、车辆启动和刹车等的动力效应,可按静力方法计算,将材料或车辆设备的自重乘以1.1~1.3的动力系数。结构计算时,动力荷载只传至楼板和梁。4.1.14在考虑温度作用影响时,均匀温度作用对支护结构影响最大,其温度作用取值及结构分析方法也相对成熟。因此,对支护结构考虑温度作用的影响,可暂不考虑梯度温度的作用。4.2内力及变形计算4.2.1逆作法中地下结构的钢筋混凝土楼盖施工时,一般采用土胎模或架立模板形式。当采用土胎模形式时应考虑地基土的压缩变形对楼板结构的竖向挠曲,结构设计中应给予充分考虑。4.2.2墙体内力计算应充分考虑地下结构的梁板布置以及施工条件等因素,合理确定计算模型,进行各种工况下的连续完整的计算分析,并应符合下列规定:1单一墙:地下连续墙全部承担施工阶段和使用阶段的作用;2复合墙:地下连续墙与钢筋混凝土衬墙之间的结合面不承受剪力,使用阶段的墙体内力可按刚度比例分配;3叠合墙:地下连续墙表面凿毛处理后,通过预埋筋与钢筋混凝土衬墙、地下结构梁板等构件相连,地下连续墙与内衬墙结合面可以承受剪力,使用阶段设计的墙体可取地下连续墙与内衬墙厚度之和。4.2.3采用弹性地基梁法计算围护墙的内力和变形时,对于被动区加固的影响,可通过修正土体侧向基床比例系数m值予以考虑,且要求加固土的宽度符合公式(2)。土体侧向基床比例系数m可根据加固置换率(与加固宽度、被动滑裂面范围、加固密度等有关)和水泥掺量酌情选取,也可按下式计算:12mc(0.2)(1)kkkd式中:m——加固土侧向基床比例系数;d——基坑底面处位移量(mm),按地区经验取值;φk——加固土的内摩擦角标准值(°);ck——加固土的粘聚力标准值(kPa)。加固土宽度计算公式:FFp2p1w(2)fftan()c(3)式中:w——加固土宽度;Fp1——坑内未采用加固土时,加固土范围内被动土压力合力(kN);Fp2——坑内采用加固土时,加固土范围内被动土压力合力(kN);f——加固土底部的摩擦力;σ——加固土的自重应力(kPa);60
φ——加固土和周围土体内摩擦角的较小值(°);c——加固土和周围土体粘聚力的较小值(kPa);对于坑内留土和考虑坑中坑影响时,也可按等效开挖深度方法来计算围护墙的内力和变形。根据对数十个工程案例的有限元分析结果进行统计分析,并结合大量工程经验,等效开挖深度可按公式(4)计算,计算简图如图1、图2所示。当坑内采用放坡方式留土时,对于淤泥及淤泥质土,要求W≥X-3H2;对于可塑、硬塑性粘土或粉、砂性土,要求W≥X-H2。Heq=H1+H2-aX(4)式中:Heq——等效开挖深度(m);H1——基坑深度(m);H2——坑中坑深度或坑内留土高度(m);W——留土顶部宽度(m);X——留土底部宽度(m);a——折算系数。对于淤泥及淤泥质土,当采用放坡方式留土时,a可取0.1~0.15,当采用搅拌桩或旋喷桩留土时,a可取0.2。对于可塑、硬塑性粘土或粉、砂性土,当采用放坡方式留土时,a可取0.2~0.3;图1坑内留土示意图-1图2坑内留土示意图-261
5围护墙设计5.1一般规定5.1.1逆作法应用的工程项目普遍具有开挖深度深、环境保护要求高、平面尺寸大等特点,地下室往往不少于3层,围护墙采用地下连续墙具有下列优点:1墙体刚度大,变形控制效果好;2集挡土与止水于一体,节省场地,可充分利用地下空间;3施工工艺成熟,质量较易控制;4与地下楼盖结构的连接方便,当围护墙作为主体结构一部分时,节点处理简单;5受力性能好,矩形截面的钢筋利用率高,当墙体内力较大时,与灌注桩等围护墙相比,材料性能更能够充分发挥。由于地下连续墙存在上述优点,在已经完成的逆作法工程项目中,地下连续墙是最为主要的围护墙形式,应用效果较好。当开挖深度较小、场地条件较好时,灌注桩排桩、咬合桩和型钢水泥土搅拌墙等在满足围护性能要求的基础上,经济性方面有一定优势,因此在工程中也有应用;此类项目往往基坑平面尺寸很大,采用逆作法主要是基于利用地下楼盖体系作为基坑围护墙支撑系统的考虑。5.1.2围护墙与主体结构相结合不仅可以节省工程造价、充分利用资源和地下空间,还具有下列优点:1由于围护墙将按主体结构考虑,因此其安全度及耐久性要求高,设计的围护体系整体安全度相对较高,更为安全;2对围护墙垂直度、成墙质量等的施工要求高,与临时围护墙相比,施工质量更能保证基坑施工阶段的性能要求。5.1.4围护墙在基坑开挖之前在自然地面施工完成,所能采取的提高耐久性能的手段受限于施工工艺,当地基土或地下水的腐蚀性较强时,混凝土的长期强度降低严重,钢筋及型钢腐蚀严重,进而影响受力性能,形成安全隐患。对防水有特殊要求的地下空间,如银行金库、特殊材料的贮藏室等,由围护墙组合形成的地下室外墙防水性能常常不满足要求;当地下障碍物复杂、地下水位高且地基土体渗透性能强,围护墙由于施工难度大而截水性能差时,不宜作为主体结构。5.2地下连续墙I临时围护墙5.2.1最常用的为一字形,转角处常用L形、T形以及折线形,圆弧段常用折线形外切组拼,性状复杂处也可用Z字形。单元槽段的长度确定应综合考虑土质条件、环境保护要求以及施工设备等因素,紧邻既有建筑物、重要的管线设施、地下隧道等重要保护对象时,应尽量减小单元槽段长度。5.2.2柔性接头构造简单、施工工艺成熟、施工速度快,在墙体接头无特殊要求时可优先考虑采用。地下连续墙的接头质量取决于成槽时间、槽壁质量、沉渣清理、刷壁质量等因素,接头构造简单有利于减少成槽时间、提高刷壁质量、减少沉渣量和接头夹泥现象。5.2.3地下连续墙成槽时一般需采取泥浆护壁措施,混凝土浇筑一般采用导管法施工,综合考虑水下混凝土施工以及混凝土浇筑的施工要求,对墙厚及最低混凝土强度等级作了规定。62
II两墙合一5.2.8单一墙一般应用在地下水位低、地基土体渗透性能弱、地下室埋深浅等情况,其内侧常设置砌体衬墙,见图3(a);复合墙一般应用于地下室防水要求高、主体结构与围护墙受力相对比较独立的情况,见图3(b);当围护墙与主体结构的整体性要求较高时,宜采取叠合墙形式,见图3(c)。(a)单一墙(b)复合墙(c)叠合墙1地下连续墙2外包防水层3混凝土衬墙4基础5楼层结构6结构主筋7砌体衬墙8楼层结构边梁图3两墙合一的应用形式5.2.10地下连续墙的竖向承载机理比较复杂,进行静载荷试验的难度也比较大,为方便工程应用,综合已有的工程经验,提出了地下连续墙竖向承载力公式(5.2.10),该公式主要基于如下考虑:1与泥浆护壁灌注桩施工工艺相比,由于槽壁自稳性能差,需要采取更为可靠的泥浆护壁措施,墙体施工完成后,混凝土与槽壁土体之间的泥皮较厚,因此,墙侧摩阻力一般略小于钻孔灌注桩;63
2本规程的承载力公式没有考虑坑底以上墙侧摩阻力的有利作用,形成一定的安全储备;3地下连续墙的墙底沉渣厚度与水文地质条件、成槽工艺、成槽宽度及深度、成墙时间、清渣工艺等因素有关,直接影响墙端阻力的发挥,采取墙端注浆措施,可改善墙端承载性能;综合考虑上述因素,经大量工程试算,本规程提出的承载力计算公式能满足地下连续墙竖向承载力安全度的要求。实际应用时,应结合地下连续墙的承重要求、与主体结构的连接构造、与工程桩的承载力差异等因素,合理计算承载力,并加强与主体结构的连接构造,尽量将竖向荷载传递到邻近工程桩。5.2.11带支腿的地下连续墙在我省已有成功应用,杭州黄龙饭店扩建工程项目设四层地下室,开挖深度约20m,部分区域坑底已接近中风化基岩,为确保围护墙的稳定,减少施工难度,采用了带支腿的地下连续墙;国大城市广场设5层地下室,开挖深度约28m,部分地下连续墙有承重要求,设计采用带支腿的地下连续墙提高了墙体承载力。图4为带支腿的钢筋笼现场照片。图4带支腿地下连续墙钢筋笼制作现场5.2.12带支腿的地下连续墙承载力计算需综合考虑墙侧阻力、墙端阻力及支腿承载力综合发挥性能,当墙端持力层与支腿持力层承载力差异较大或墙端沉渣控制有困难时,建议墙端端阻力调整系数适当降低;设计需要墙端阻力充分发挥时,应对支腿之外的墙端采取注浆措施。5.2.13现行国家标准《混凝土结构设计规范》的裂缝计算中考虑了荷载的长期作用,应用该公式计算施工阶段的墙体裂缝时,可根据基坑施工时间等因素,考虑荷载短期作用的影响。浙江地区的地下水位高,地下连续墙受力较大的位置一般位于稳定的地下水位以下,迎坑面处于非干湿交替的室内环境,符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476中规定的一般环境条件,裂缝宽度可按0.3mm控制,保护层厚度在大于30mm时取30mm。对地下连续墙处于干湿交替环境的部位进行裂缝验算时,裂缝宽度限值应取0.2mm。5.2.14二墙合一时,地下连续墙的墙幅接头受力及止水要求高,设计应综合考虑地下连续墙各工况的受力特点、水文地质条件、成槽工艺等因素,采取可靠的接头形式和防水措施。64
工程中十字钢板及H型钢接头应用较多,实施效果比较理想,积累的经验也比较丰富;地下连续墙受力状况复杂、性能要求高时,也有采用前后幅墙钢筋搭接的刚性接头,但这种接头的施工技术复杂,应重视刷壁质量和沉渣处理效果。5.3其他围护墙I临时围护墙5.3.1根据施工工艺不同,常用的灌注桩排桩有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、旋挖成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩等等,具体工艺的选择应根据水文地质条件、环境条件、成桩深度、地区经验等综合确定;截水帷幕的常用形式有普通水泥搅拌桩、高压旋喷桩、三轴水泥土搅拌桩、渠式切割水泥连续墙等。5.3.2型钢水泥土搅拌墙的内插型钢回收后,水泥土往往破损严重,截水性能无法保证,因此,设计和施工应充分论证型钢的回收时机,避免回收过程及回收后的地下水土流失和环境影响。5.3.3咬合桩硬法施工的切割效果佳、地层适用性强、桩身质量好,但工程费用较高,一般在硬质地层、地下障碍物复杂、墙体性能要求较高时采用。软法工艺在工程中普遍采用,但施工应严格控制相邻桩的施工时间。5.3.4临时围护墙在施工过程常常存在垂直度偏差、扩颈、混凝土夹泥、露筋等质量缺陷,设置面层后,一方面质量缺陷得到处理,另一方面,围护墙表面平整后可进行防水施工,有利于保证外防水的质量。5.3.5灌注桩排桩作为主体地下结构外墙的一部分时,对排桩间距、垂直度偏差、主筋保护层厚度等提出较高的要求是为了减少桩身质量缺陷,满足主体结构耐久性要求。65
6竖向支承结构设计6.1一般规定6.1.1在地下室逆作期间,由于基础底板尚未封底,地下室墙、柱等竖向构件尚未形成,地下各楼层和地上计划施工楼层的结构自重及施工荷载,均需由竖向支承结构承担,因此,竖向支承结构的设计是基坑“逆作法”设计的关键环节之一,需综合考虑主体结构布置、逆作形式及逆作施工期间的受荷大小等因素。竖向支承结构宜由立柱和立柱桩组成,立柱通常采用角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱或钢管混凝土柱等型式,立柱桩一般采用混凝土灌注桩,如钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔桩、旋挖扩底灌注桩等。6.1.2~6.1.3立柱和立柱桩结合地下主体结构竖向构件及其工程桩进行布置时,逆作阶段先期施工的地下主体水平结构支承条件与永久使用状态比较接近,逆作阶段结构自重、施工荷载的传递路径直接,结构受力合理,且造价省,施工方便;另一方面,随着施工工艺和施工技术的发展,目前对竖向立柱的平面定位和垂直度控制精度已完全可满足其作为主体结构的设计要求。因此,竖向支承结构宜优先考虑与主体结构柱(或墙)相结合的方式进行布置。当竖向立柱与地下主体结构柱相结合时,一般采用在一根结构柱位置布置一根立柱和立柱桩(即一柱一桩)的形式;当一柱一桩无法满足逆作施工阶段的承载力和沉降要求时,也可采用一根结构柱位置布置多根立柱和立柱桩(即一柱多桩)的形式。采用一柱多桩时,立柱桩仍然采用主体结构的工程桩,即柱下独立承台为多桩承台,而立柱为临时构件,在基坑逆作阶段结束后需予以拆除。6.1.4~6.1.5实际工程中,在基坑逆作施工结束后,一般都对立柱进行外包混凝土以形成主体结构框架柱,此时,立柱的型式、截面应与主体结构的梁、柱截面相协调。立柱和立柱桩的承载力、稳定性和变形,应分别满足逆作施工阶段和永久使用阶段的承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。对外包混凝土形成主体结构框架柱的立柱,永久使用阶段的截面验算应考虑钢立柱的作用,按型钢混凝土组合柱进行设计。6.2立柱6.2.1采用角钢格构柱作立柱时,地下主体水平结构、基础承台或底板与立柱之间的节点处理相对简单,梁纵筋穿越立柱比较方便,因此当竖向支承结构受力不大(如仅地下室结构采用逆作施工)时,可选用角钢格构柱作立柱。但当地上和地下同步施工或地下室层数较多时,立柱在基坑逆作施工阶段承受的竖向荷载较大,此时宜采用承载力更高的钢管柱或钢管混凝土柱作竖向立柱。6.2.2采用灌注桩作立柱桩时,立柱桩混凝土浇筑过程中,导管需穿越钢立柱内腔,若角钢格构柱尺寸过小,导管上拔过程中容易被卡住;采用钢管混凝土立柱时,若钢管内径过小,则钢管内混凝土浇筑质量较难保证。据于现场操作和施工质量角度考虑,本条对角钢格构柱的最小边长和钢管混凝土立柱的钢管最小外径作了规定。6.2.3地上、地下同步施工时,立柱受力大,且立柱的截面尺寸、刚度和承载力与上部主体结构框架柱之间存在较大差异和突变,界面层作为两者之间的过渡层,受力十分关键,界面层水平结构宜采用梁板结构,立柱之间宜设置纵横向连系梁。6.2.4当立柱采用“一柱多桩”形式布置时,地下室各楼层荷载需通过每层设置临时承台(或承台梁)均匀传递至各立柱。当地上、地下部同步施工时,尚需在界面层位置设置转换厚板或转换梁(如图5所示),66
对逆作阶段上部结构框架柱在逆作阶段承担的荷载进行托换。转换厚板高度大于主体结构框架梁高度时,当逆作施工完成后一般需要对转换厚板底部进行凿平处理,使其与框架梁底齐平,因此,主体结构框架梁配筋应事先贯通转换厚板。临时钢立柱、界面层转换厚板(或转换梁),应在地下室主体结构构件施工完成并达到设计强度后方可拆除,临时立柱应按“自上而下、对称分批”的原则进行拆除,确保钢立柱对称卸载,使钢立柱承担的荷载平稳转换到结构柱上,图6为逆作阶段的临时钢立柱及钢立柱割除后的照片。地下室各楼层的临时承台(或承台梁)高度一般小于结构框架梁高度,或与框架梁等高,通常无需凿除。1-1图5逆作阶段的临时钢立柱和转换厚板图6逆作阶段的临时钢立柱及钢立柱割除后的照片6.2.5从浙江地区已有基坑逆作法工程的实践来看,主体结构剪力墙(筒体)采用逆作的工程较少,多数工程的剪力墙(筒体)在完成基础承台、底板后再进行顺作施工。当剪力墙(筒体)周边的水平梁板结构在逆作阶段需同步施工并作为基坑水平支撑结构时,应在施工水平结构时预留剪力墙插筋(如图7所示),并验算剪力墙部位先行施工的水平结构框架梁(或剪力墙暗梁)是否满足逆作阶段的受力和变形要求,必要时应对其截面和配筋进行加强。当剪力墙(筒体)逆作时,即主体结构的上部剪力墙(筒体)在逆作阶段需同步施工时,应在界面层设置托梁、转换梁或转换厚板等水平转换构件,将上部剪力墙承担的荷载转换至下部竖向立柱上(如图8所示)。托梁宜结合界面层主体框架梁或剪力墙暗梁进行布置,其高度不宜小于支承柱间跨度的1/8,宽度应大于上部墙肢厚度(每边伸出不小于50mmm)。剪力墙的竖向分布钢筋应穿越托梁并向下延伸至梁底标高以下一定长度,延伸长度应能满足界面层以下后期施工剪力墙竖向钢筋的连接要求,如图9所示。当竖向立柱沿墙肢两侧对称布置时,应在界面层设置临时转换梁或转换厚板进行托换(如图10所示)。转换梁高度应大于剪力墙下部托梁高度至少100mm,宽度应大于支承柱宽度至少300mm。67
为方便主体结构剪力墙及界面层托梁、转换梁或转换厚板的钢筋穿越和施工,竖向立柱宜优先考虑采用角钢格构柱。当地下室墙体厚度不小于d+200mm(d为竖向支承柱沿墙体厚度方向的外包尺寸),且立柱平面定位和垂直度控制精度有保证时,也可采用钢管混凝土柱或型钢柱。当上部结构同步施工的楼层较多时,剪力墙(筒体)承担的水平荷载较大,为确保其底部水平剪力可靠传递至界面层以下的结构,剪力墙(筒体)宜向下施工一层,或在立柱之间设置竖向支撑。临时转换厚板或转换梁、以及剪力墙下部托梁伸出墙肢厚度方向的部分,应在地下室主体结构构件施工完成并达到设计强度后方可拆除。图7后施工剪力墙预留插筋示意图图8逆作剪力墙竖向立柱布置及在界面层托换平面示意图68
图9逆作剪力墙下部托梁及预留插筋示意(B-B、C-C剖面)图10逆作剪力墙下部转换梁和转换厚板示意(D-D、E-E剖面)6.2.6本条仅对逆作施工阶段的立柱计算作了相应规定,逆作施工完成后,立柱(包括后期外包混凝土的立柱)作为永久使用阶段的主体结构柱的计算,尚应满足主体结构设计的相关要求。立柱在逆作施工期间的内力和变形计算,应采用空间整体模型进行分析。不同施工工况下的结构整体分析模型,应包含该工况时已建地下室楼层、水平支撑结构及地上已施工的结构楼层,与周边围护墙连接的地下室楼层周边可设置侧向约束,立柱底端(立柱桩顶面位置)可假定为固定铰支座。逆作阶段的竖向立柱为双向偏心受压构件,应按双向偏心受压构件进行截面承载力计算和稳定性验算,并应计入初始偏心距引起的附加弯矩。立柱初始偏心距应根据其平面位置和垂直度允许偏差确定,同时根据立柱的施工和受力特点及现有工程经验,规定其初始偏心距不应小于30mm和偏心方向截面尺寸的1/25两者中的较大值。竖向立柱作为典型的双向偏心受压构件,其承载力计算涉及结构的稳定问题,侧向约束状态是决定立柱稳定承载力的主要因素。在逆作施工阶段,立柱上部受到已施工楼盖结构的侧向约束,立柱下部受到未开挖土体的侧向约束。由于逆作法作业流程的复杂性,不同土方开挖阶段、不同施工工况条件下立柱所处的侧向约束状态是不同的、变化69
的,立柱的稳定承载力也是不断变化的,因此,支承柱的计算长度确定和稳定承载力计算必须按照不同工况条件下依据不同的侧向约束状态分别进行分析,并按最不利工况进行截面设计。由于支承柱侧向约束状态的复杂性,其计算长度的确定和稳定承载力的计算目前尚无准确方法。采用梁单元模拟立柱和下部混凝土立柱桩,采用弹簧单元模拟周围土体的侧向约束作用,据此建立有限元模型,并考虑按第一阶屈曲模态模拟立柱因施工等原因造成的初始缺陷,对立柱和下部立柱桩进行几何非线性屈曲分析,计算得到的立柱稳定承载力可较好地反映立柱受水平支撑结构和下部土体侧向约束等因素的影响。根据有限元分析结果,结合已有工程经验,本规程对立柱计算长度作了如下规定:对相邻两道水平支撑之间的立柱可取该两道水平支撑的垂直中心距离;对每种开挖工况下的最下一道水平支撑至开挖面之间的立柱,可取该道支撑中心线至开挖面以下5~8倍立柱直径(或边长)处的垂直距离;当开挖至最终基底标高时,最下一道水平支撑至最终开挖面之间的立柱可取该道支撑中心线至立柱桩顶以下2~3倍立柱直径(或边长)处的垂直距离。关于立柱计算长度和稳定承载力计算,可进一步参考“逆作法基坑竖向支承系统设计计算研究”(《建筑结构》,Vol.42,N0.8,2012.8.)、“逆作法施工中间支承桩承载能力的计算分析”(《岩土工程学报》,Vol.32,Supp.,2010.7.)等文献。6.2.7~6.2.8此处参考了现行国家标准《钢管混凝土结构技术规程》(GB50936-2014)给出的圆钢管混凝土立柱的正截面偏心受压承载力计算公式。考虑到钢管混凝土立柱与下部混凝土立柱桩为同步施工、钢管内混凝土采用水下浇筑工艺等因素,对钢管混凝土的套箍作用进行了适当折减。由于受到基坑周边土体和围护墙的侧向约束,逆作阶段地下楼层结构的侧向位移通常很小,故可将竖向立柱视为无侧移框架柱,其计算长度可偏于安全直接按本规程第6.2.6条的规定取值。当地下水平结构存在高差、错层或局部楼板缺失等情况时,竖向立柱可能承担较大的水平剪力。第6.2.8条规定,对剪跨比小于2的竖向立柱应进行横向受剪承载力验算,并给出了钢管混凝土立柱的受剪承载力计算公式。对于角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱,在轴向压力和双向弯矩作用下的截面承载力和稳定性应按现行《钢结构设计规范》GB50017进行计算。6.2.10~6.2.12对圆钢管立柱、圆钢管混凝土立柱、角钢格构柱的构造设计要求作了相应规定。考虑到逆作施工的特点,立柱的构造设计要求适当严于现行相关标准的规定。6.3立柱桩6.3.1在基坑逆作阶段,立柱和立柱桩承担的竖向荷载大,且逆作阶段先行施工的地下和地上结构对立柱桩的差异沉降十分敏感,故规定立柱桩的桩基设计等级为甲级。6.3.2~6.3.4立柱桩选型宜优先考虑采用钻(冲)成孔、旋挖成孔或人工挖孔等混凝土灌注桩,这是基于对上部钢立柱与下部立柱桩之间能确保连接可靠和方便现场施工等因素考虑。地下室基础底板在逆作阶段尚未形成,与永久使用阶段相比,由于缺少基础的协调作用,结构在逆作阶段对立柱桩不均匀沉降尤其敏感。同一结构单元的立柱桩,若采用压缩性差异较大的持力层,常引起较大的不均匀沉降,导致水平结构产生过大的附加内力而出现裂缝。因此,同一沉降单元的立柱桩,桩端持力层性质宜一致,不应选用压缩性差异较大的土层作桩端持力层,并宜采取桩端后注浆等减小沉降的措施。当地上、地下结构同步施工时,对立柱桩的承载力要求将更高。若采用“一柱一桩”形式,逆作阶段上部结构允许施工楼层数往往受到下部立柱桩单桩承载力的限制;若采用“一柱多桩”形式,则需要在结构界面层设置转换构件,对上部框架柱进行托换,上部荷载传递不直接,受力复杂,逆作施工结束后尚需要割除临时钢立柱和转换构件,并完成全部荷载由70
临时钢立柱至结构框架柱(墙)的转换。杭州等地已有多个工程采用旋挖扩底灌注桩技术,大大提高了单桩竖向承载力特征值,如杭州地铁1号线武林广场站,采用直径1600mm的钻孔灌注桩,桩端进入中风化基岩并扩底至2600mm直径,单桩竖向抗压承载力极限值达到42000kN以上。采用槽壁桩作竖向立柱桩,已在天津富润中心超高层塔楼钢筋混凝土核心筒逆作施工中得到成功应用。因此,当逆作阶段上部结构计划施工的结构层数较多时,上部剪力墙和核心筒可考虑采用槽壁桩作为立柱桩。槽壁桩宜进行桩侧和桩端后注浆,其竖向抗压承载力可按《建筑桩基技术规范》(JGJ94)的桩基承载力经验公式进行估算,但应对侧阻和端阻进行适当折减,有条件时宜采用现场静载荷试验进行验证。6.3.6立柱桩一般均利用主体结构的工程桩进行布置,因此,桩基设计应同时满足逆作开挖施工阶段和永久使用阶段的受力和变形要求。6.3.7~6.3.8单桩竖向承载力静载荷试验一般在基坑开挖前进行,为此需将试验桩的桩顶标高延伸至自然地坪,承载力试验结果应扣除基坑开挖段的土体侧摩阻力。考虑到立柱桩的上部为钢立柱,在地面进行静载荷试验有困难,为此可利用相邻的工程桩(非立柱桩)的试桩结果作为立柱桩单桩承载力的取值依据。近年来,地下室越建越深,软土地基超深开挖产生的卸载效应,显著减小桩身法向应力,导致桩侧摩阻力下降,从而使桩的极限承载力(抗压、抗拔)显著降低。关于软土地基深开挖对工程桩承载特性的影响程度,目前这方面的试验资料尚很少,有人做了些有限元模拟分析。如模拟常规试桩法(即地面加载法,加载量Q需扣除坑底以上摩阻力,变形量s需扣除坑底以上桩的压缩量)、套管试桩法(即加双套管,并在地面进行加载,Q不需要扣除坑底以上摩阻力,变形量s需扣除坑底以上桩的压缩量)、坑底试桩法(即开挖后坑底进行加载)等三种不同试桩方法的加载变形Q-s曲线,分析结果表明:坑底试桩法得到的单桩极限承载力,显著低于地面试桩法经修正后的试桩结果。因此,深厚软土地基深基坑工程中的立柱桩设计,应充分考虑开挖卸荷、坑底土体回弹隆起对桩侧摩阻力和单桩承载力的影响。6.3.9深基坑开挖卸荷、坑底土体回弹隆起,可能使立柱桩桩身产生拉力,立柱桩桩身配筋需考虑桩身受拉作用的影响。6.3.12~6.3.13在逆作施工阶段,立柱桩在上部荷载作用下将发生竖向变形。由于立柱桩之间受荷不均匀、或立柱桩与周边地连墙之间底部持力层性质存在差异,都可能导致立柱桩之间、立柱桩与周边地连墙之间产生不均匀沉降,从而使水平结构梁板或支撑产生附加内力,引起裂缝出现,甚至影响结构体系安全。因此,立柱桩除满足承载力要求外,还必须控制不均匀沉降,使相邻立柱桩之间、立柱桩与地连墙之间的差异沉降控制在允许范围内。逆作施工阶段立柱桩基沉降验算时,对采用“一柱一桩”形式时,一般可不考虑群桩效应影响,可根据相同条件下的单桩静载荷试验得到的Q-s曲线,取荷载效应标准组合作用下的桩顶轴向力N所对应的桩顶沉降s除以试桩沉降完成系数后的值,作为立柱桩的桩基ka沉降量。结合已有工程经验,当持力层为基岩时,可取0.9;持力层为砂土、碎石类土层时,可取0.7~0.8;持力层为粘性土、粉土时,可取0.5~0.7。对采用“一柱多桩”形式时,可采用《建筑桩基技术规范》(JGJ94)中的等效作用分层总和法进行桩基沉降验算。对基础沉降敏感的结构,宜按照立柱桩的差异沉降允许值或立柱桩的实测沉降值,对主体结构内力和变形进行复核。6.4连接构造6.4.1~6.4.2钢立柱插入下部混凝土立柱桩内的长度,应满足钢立柱轴向压力向立柱桩可靠传递的要求,并通过计算确定。71
对于圆钢管立柱、圆钢管混凝土立柱,其轴向压力由插入长度范围内的栓钉抗剪承载力之和、立柱底部混凝土承压力共同承担,插入长度按本规程第6.4.1条所给公式计算。对于角钢格构式钢立柱,其轴向压力由立柱底部混凝土承压力、格构柱表面与混凝土之间的粘结力共同承担,插入长度按本规程第6.4.2条所给公式计算。格构柱表面与混凝土之间的粘结强度可近似取混凝土抗拉强度设计值的0.7倍。6.4.5抗剪构件通常为抗剪钢筋、栓钉、钢牛腿或钢板传力环等。钢立柱在受荷状态下直接进行焊接作业,对其承载力和稳定性影响较大,故应避免钢牛腿、钢板传力环等抗剪构件与钢立柱管壁在现场直接进行焊接。无法避免时,应采取在需要焊接作业部位的钢管外侧事先设置外贴弧形钢板进行加强等措施。6.4.6立柱在穿越主体结构底板处应设置可靠的止水措施。对于角钢格构柱,可在每肢角钢的周边加焊两块钢板,通过延长渗水路径起到止水的目的;对于钢管或钢管混凝土立柱,可在位于底板的适当标高位置加焊封闭的环形钢板形成止水构件。6.4.7立柱在基坑逆作阶段受力较大,其截面承载力通常由稳定承载力控制。对立柱和立柱桩施工时形成的桩孔在混凝土超灌高度以上部分的空隙进行密实回填,是为了保证逆作阶段开挖面以下土体对立柱的侧向约束作用,减小立柱计算长度,提高立柱稳定承载力,防止出现失稳破坏。72
7水平支撑结构设计7.1一般规定7.1.1梁板结构作为水平支撑,受力明确,可根据施工需要在梁间开设空洞,并在梁周边预留止水片,在逆作法结束后再浇筑封闭;无梁楼盖作为水平支撑,其整体性好、水平支撑刚度大,并便于结构模板体系施工,同时节点位置钢筋穿越矛盾相对梁板体系比较容易解决。在水平支撑刚度强度等满足要求的情况下,为了减少施工阶段竖向支撑的竖向荷载及便于土方的开挖,也可采用楼板后作的格梁体系,其不足之处为二次浇筑增加了复杂的连接构造,同时降低了整体性和防水性能。对于空心楼盖,由于其板较薄且通常采用单层配筋,而在逆作法中,楼板承受较大的面内荷载,因此一般不宜采用。作为上部结构嵌固层的楼层和地下室顶板的体系及构造要求,尚应满足《建筑抗震设计规范》GB50011和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3的相关规定。7.1.2水平支撑结构在逆作阶段承受周边围护结构传至的水土压力,同时承受竖向自重及施工荷载等,因此应按双向作用进行承载力和变形计算;部分支撑构件在逆作完成后作为主体结构,因此应分别满足逆作施工阶段和永久使用阶段的承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。7.1.4在逆作法施工中,混凝土墙、钢管立柱外包柱、临时立柱时的结构柱、出土口处的梁板等均为后补结构,应预先确定施工方法,并相应预留混凝土浇捣孔、压力注浆孔及相关连接构造等措施。7.1.5关于水平支撑结构体系的内力和变形计算应符合第四章的有关规定。7.2结构布置7.2.1~7.2.2地下结构逆作施工阶段的垂直运输,主要依靠各种预留洞口来解决,其数量、大小以及平面布置的合理性与否直接影响逆作法期间基坑变形控制效果、土方工程的效率和结构施工速度,同时,地下各层结构除承受较大的施工荷载及自重外,还承受挡土结构传来的水平力,因此对洞口位置,洞口之间的距离及洞口的加固提出相关的要求。7.2.3、7.2.8主体地下水平结构作为基坑施工期间的水平支撑,需承受坑外传来的水土侧压力。因此水平结构应具有直接的、完整的传力体系。如同层楼板面标高出现较大的高差时,应通过计算采取有效的转换结构以利于水平力的传递。另外,在洞口周边结构楼板不能满足水平力传递要求时,以及地下各层水平结构梁板的结构分缝、施工后浇带等位置,应通过计算设置必要的水平支撑传力体系。7.2.4当采用非“桩墙合一”时,临时围护体与各层水平结构之间的连接应妥善解决两个方面的技术问题:①临时围护墙与内部结构之间的水平传力体系如何设置;②边跨结构二次浇筑的接缝止水和支撑穿外墙处止水如何处理。本条文建议采用型钢支撑或钢与混凝土组合支撑,从已建工程反映可较好解决以上两个问题。临时围护墙与地下室外墙留设不小于1000mm的空间,是用于外墙的防水作业。图11为临时围护体与结构连接构造示意图。73
(a)平面(b)剖面图11临时围护体与结构连接构造7.2.6当采用混凝土板带进行加强时,应采取可靠措施使板带和支撑梁共同作用。7.2.7在斜撑体系形成之前,围护墙的侧向位移主要取决于基坑内侧预留三角土所能提供被动抗力的大小,因此,斜撑基础与围护墙之间的水平距离,应满足基坑内预留土坡的稳定要求和围护墙侧向变形的控制要求。7.2.8逆作施工期间的后浇带及结构分缝,将承受压力的支撑从中一分为二,使得水平力无法传递,因此需设置可靠的水平传力构件。采用型钢支撑或型钢与混凝土组合支撑,既可以传递水平力,同时型钢的抗弯刚度较小,因而不会约束混凝土后浇带两侧单体的自由沉降。7.3构件设计7.3.1当主体地下水平结构需作为施工期间的施工作业面,供挖土机、土方车以及吊车等重载施工机械进行施工作业时,此时水平构件不仅需承受坑外水土的侧向压力,同时还承受施工机械等的竖向荷载。因此其构件设计在满足正常使用阶段的结构受力及变形要求之外,尚需满足施工期水平向和竖向荷载共同作用下的受力和变形要求。围檩梁和压顶梁通常为水平方向的受弯构件,其截面承载力可按受弯构件计算。当围檩梁和压顶梁与水平支撑斜交时,或在局部布置边桁架而使围檩梁和压顶梁成为边桁架的弦杆时,围檩梁和压顶梁除产生水平方向的弯矩外,还将产生轴向压力,此时应按偏心受压构件计算。7.3.4当无楼板或楼板后作时,在钢筋混凝土内支撑构件的汇交点、支撑与围檩梁和压顶梁的交点处设置水平加腋,是为了提高节点受力的可靠性。7.3.5与混凝土支撑相比,钢结构支撑的整体刚度更依赖于构件之间的连接构造,因此,钢结构内支撑设计时,除计算截面承载力和验算变形外,必须重视钢结构的节点构造设计。钢结构支撑构件的拼接应满足截面等强度的要求,由于逆作施工时施工偏差较大等原因,所以连接方式宜采用可调节的节点形式。钢构件在基坑内的接长,由于焊接条件差,焊缝质量不易保证,实际工程中通常采用螺栓连接。螺栓连接整体性不如焊接,为减小节点变形,宜采用高强度螺栓。纵横向钢支撑宜设置在同一标高,采用工厂制作的十字节点进行连接,采用这种连接方式节点受力可靠,整体性好。当采用上下重迭连接时,虽然施工方便,但支撑体系整体性较差,应尽量避免,并在截面承载力和稳定计算时,其受压计算长度取相邻横向支撑中心距的1.5~2.0倍。钢支撑与钢围檩之间的连接节点受力复杂,应力比较集中,为防止钢围檩梁产生失稳,减小节点处的变形,应在连接节点部位设置加劲板,加劲板厚度不应小于10mm,焊缝高度不应小于6mm。围护墙表面一般不平整,特别是采用钻孔灌注桩排桩作围护墙时,为使钢围檩与围护墙74
之间接合紧密,防止围檩截面产生扭曲,应在钢围檩与围护墙之间采用不低于C25的细石混凝土填实。7.4连接构造7.4.1在逆作法设计中,连接设计非常重要,本条给出了连接设计的基本原则,在具体设计中,应综合考虑构件形式、施工顺序、施工环境等因素确定连接方式。在底板、各层水平结构与地下连续墙之间设置环梁,提高结构整体性,同时也降低连接难度;由于主梁纵筋及底板主筋通常直径大于20mm且为HRB400钢筋,所以一般采用预埋钢筋接驳器的连接方式,;地下室顶板、底板与地下连续墙连接处均为防水薄弱点,因此应设置必要的构造措施保证其连接和防水的可靠性为防止地下水从钢筋与混凝土之间可能产生的微小缝隙渗入,预埋钢筋和接驳器不应贯通全截面。7.4.2本规程中水平结构与立柱的连接方式分别针对剪力传递和弯矩传递两个方面做了具体规定,在相应条文中只针对剪力和弯矩传递的一个方面做了表述,工程中的连接节点可以根据工程特点采用不同的剪力和弯矩传递方式进行组合。7.4.3逆作法工程中,梁柱节点位置由于竖向支承钢立柱的存在,使得该位置框架梁钢筋穿越钢立柱的问题十分突出。支护设计与主体设计在方案前期应充分沟通协调,如有条件框架梁截面应适当增大,以缓解梁柱节点位置钢筋穿越的难题。当立柱采用钢管混凝土柱时,也可采用双梁、环梁节点等措施,以满足梁柱节点位置各个阶段的受力要求。7.4.4在进行节点设计时,应根据剪力的大小计算确定需要设置的抗剪栓钉的规格和数量,对于逆作阶段结构梁板上直接作用施工车辆等较大超载的位置,需要时,可在梁下钢立柱上设置钢牛腿等抗剪能力较强的抗剪件,外包混凝土后伸出柱外的钢牛腿可以割除。7.4.5钻孔钢筋连接法在框架梁宽度小、主筋较小以及数量较小的情况适用,但由于在角钢格构柱上钻孔对逆作阶段竖向支承柱有截面损伤的不利影响,因此该方法应通过严格计算,确保截面损失后的角钢格构柱截面承载力满足要求时方可使用。传力钢板法的特点是无需在角钢格构柱上钻孔,可保证角钢格构柱截面的完整性,当在施工第二层及以下水平结构时,需要在已经处于受力状态的角钢上进行大量的焊接作业,因此应对高温下钢结构的承载力降低因素给予充分考虑,同时由于传力钢板的焊接,也增加了梁柱节点混凝土密实浇筑的难度。梁侧加腋法回避了以上两种方法的不足之处,但由于需要在梁侧面加腋,梁柱节点位置大梁箍筋尺寸需根据加腋尺寸进行调整,且节点位置绕行的钢筋需根据实际情况进行定型加工,一定程度上增加了施工的难度。7.4.6~7.4.7环形牛腿、台锥式环形深牛腿的受剪计算应符合《钢管混凝土技术规程》CECS28的相关规定。在实际工程中,也有采用抗剪环和钢套环节点做法。抗剪环节点做法基本没有现场焊接工作量,制作简单,施工和经济方面的优势明显,但不符合“强柱、弱梁、节点更强”的设计原则,因此建议在逆作后采用外包混凝土形成钢管叠合柱的结构中采用。当采用抗剪环时,闭合钢筋环或闭合带钢环通过双面角焊缝焊接于钢管外表面,钢筋直径d不应小于20mm;带钢厚度b不应小于20mm,带钢高度h不应小于其厚度。每个连接节点的抗剪环不应少于两道。设置两道抗剪环时,一道可在距梁底50mm的位置且以尽可能接近框架梁底,另一道可在距框架梁底1/2梁高的位置。为增加抗剪能力,建议设置抗剪栓钉。栓钉应采用放射状均匀布置,栓钉的直径不宜小于19mm,长度不应小于4倍杆径,栓钉的最大间距不宜大于200mm,栓钉的最小间距沿柱高方向不应小于6倍栓钉直径,水平方向的间距不应小于4倍栓钉直径。75
图12抗剪环构造示意图钢套环节点中利用钢套环和钢管柱之间的竖向钢板传递梁端剪力,该节点传力可靠,只是抗震性能略差,同样也适合在逆作后采用外包混凝土形成钢管叠合柱的结构中采用。图13钢套环构造示意图7.4.8与角钢格构柱不同,由于钢管混凝土柱为实腹式,其平面范围之内的梁主筋均无法穿越,其梁柱节点的处理难度更大。在工程中应用较多的连接节点主要有双梁节点、环梁节点、传力钢板法和变宽度梁。7.4.9井字双梁与钢管之间浇筑混凝土,是为了确保节点上各梁端的不平衡弯矩能平稳地传递给钢管混凝土柱。7.4.10规定了钢筋混凝土环梁的构造要求,目的是使框架梁端弯矩能平稳地传递给钢管混凝土柱,并使环梁不先于框架梁端出现塑性铰。7.4.11当部分纵筋与钢牛腿焊接连接时,需要在已经处于受力状态的钢管混凝土柱上进行大量的焊接作业,因此应对高温下钢结构的承载力降低因素给予充分考虑,设计时宜采用外贴钢环板等加强措施。7.4.12后浇带处型钢的插入深度及栓钉数量应通过计算确定,当计算所得小于本条规定的构造要求时,插入深度及栓钉应满足构造要求。型钢端部采用变截面,目的是为了减小梁的刚度突变,同时,也规定了箍筋的构造要求。7.4.13由于沉降缝两侧的结构完全独立无连接,为实现逆作施工阶段水平力的传递,同时在逆作施工结束后便于拆除以保证沉降缝在结构永久阶段的作用,在工程实际中使用较多的是采用H型钢作为水平传力构件。7.4.14在逆作施工结束后需封闭的洞口周边预留钢筋、抗剪件等连接措施,是为了保证后76
续构件的连接可靠性;对有防水要求的预留洞周边留设止水措施,是为了保证止水效果。7.4.15由于逆作施工的特点,预留钢筋有时无法错开接头位置或不能在规范规定的位置设置钢筋接头,所以做本条规定;对于需进行弯曲后矫正,由于钢筋性能受到影响,所以设计时应予以考虑。77
8基坑逆作法施工8.1一般规定8.1.2施工组织设计包括以下内容:围护结构施工方案、竖向支承桩柱施工方案、水平/竖向结构施工方案、降水和土方开挖方案、监测方案、应急预案等。8.1.6界面层以下的竖向结构主要包括框架柱、剪力墙、地下室外墙(包含内衬墙及壁柱)等构件。8.2围护墙施工8.2.1围护墙施工前期准备:1施工过程中会产生土体位移、沉降,测量成果资料按规定复测和保护很重要;2测量基线与水准点是工程施工定位的依据,因此要按交接手续进行交接,并进行现场复核。资料交接不清或不全往往是导致工程事故的原因之一,在以往工程施工中有过类似事故。8.2.3根据工程情况,对于环境保护要求较高的工程或地质条件较复杂的情况下不应在原位进行试成槽;对于要求较低的工程可进行原位试成槽。通过试成槽选择适合场地土质条件、满足设计要求的机械设备、工艺参数等。试成槽过程中应定时检测护壁泥浆指标,记录成槽过程中的情况及成槽时间等;成槽至设计标高后应按设计要求的时间间隔进行槽壁垂直度、槽底沉渣厚度的检测。非原位试成槽的槽段试成槽结束后应及时回填,位于基坑内的试验槽段在基坑开挖面以下应采用混凝土回填,基坑开挖面以上可采用土或中粗砂回填,必要时可采用注浆法对回填区域进行加固。当试验槽段位于基坑外时可采用土或中粗砂回填。8.2.5墙底注浆可加固墙底和墙侧的土体,有效减少地下连续墙的沉降,从而减少地下连续墙与主体结构的差异沉降。可采用“注浆压力和注浆量双控”原则。对入岩或持力层较硬的土层注浆管下端伸至槽底的深度可另行确定。8.2.7试成孔至设计标高并完成一清后,静置一段时间(一般根据成孔到成桩的施工时间来估算或根据设计要求),从开始测得初始值后,每3~4h间隔测定一次孔径曲线(含孔深、桩身扩径缩径)、垂直度、沉渣厚度等,以核对地质资料、检验施工设备、施工工艺及泥浆指标等是否符合本工程要求,在正式施工前调整选择好施工参数。根据工程情况,对于环境保护要求较高的工程或地质条件较复杂的情况下不应在原位进行试成孔;对于要求较低的工程可进行原位试成孔。非原位试成孔的孔位在试成孔结束后应采用砂浆或其它材料密实封填。8.2.8逆作法施工先施工顶板,对灌注排桩的顶标高控制要求较高,另外灌注排桩作为主体结构时需要预埋插筋或接驳器等,为确保预埋插筋、接驳器标高的准确,需精确计算吊筋长度,并采取可靠措施固定。8.2.11型钢水泥土搅拌墙施工应选择恰当的搅拌桩(墙)机,配置电子称重自动拌浆系统以及泵压、流量表具,等厚度水泥土搅拌墙施工还应配置有电磁调速电机的无级变速变量泵。通过试成桩(墙)确定不同地质条件下的成桩(墙)施工工艺、水泥(膨润土)浆液水灰比、注浆泵工作流量、三轴搅拌机头下沉或提升速度、等厚度水泥土搅拌墙切割箱的油缸压力、切割扭矩、横向推进速度等各项施工技术参数以及搅拌桩28天龄期无侧限抗压强度。三轴水泥土搅拌墙试成桩不宜少于2根,等厚度水泥土搅拌墙试成墙不宜少于4米。78
8.2.12水泥土搅拌桩(墙)搅拌机自重一般在1300kN~500kN,型钢等厚度水泥土搅拌墙搅拌22机平均接地压力达166kN/m,施工中前侧履带部的最大接地压力可达426kN/m,因此在水泥土搅拌墙施工范围内,探摸清障后,应回填压实,铺设钢板,必要时还需对地基进行加固。8.2.13三轴水泥土搅拌桩(墙)的垂直度与搅拌桩机导向架的垂直度,搅拌钻杆的平直度,桩(墙)深度及地层有关。三轴水泥土搅拌桩机移位后,必须检查搅拌桩机导向架垂直度允许偏差不应大于1/250。等厚度水泥土搅拌墙链锯式切削箱横断面规格:1700mm×(550mm~850mm),通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,实施随钻监测调控,垂直度允许偏差不应大于1/250,施工墙体轴线由激光经纬仪监控,允许偏差在25mm以内。8.2.19咬合桩成孔设备可采用全套管钻机、全套管全回旋钻机及旋挖钻机。硬法咬合桩可采用全套管全回旋钻机,软法咬合桩可采用全套管钻机或旋挖钻机。试成孔每组3根桩,包括2根Ⅰ序桩,1根Ⅱ序桩。8.2.20导墙上设置定位孔,其直径宜比桩径大20mm~40mm。导墙厚度不小于200mm,,导墙孔口高于地面约200mm,以防止地表水进入桩孔内,导墙内配Φ12~Φ16双向钢筋,间距200mm~250mm。导墙的混凝土等级宜为C20以上,导墙构造图如图14所示:图14导墙构造图8.2.21首先检查和校正单节套管的顺直度,然后检查按桩长配置的全长套管的顺直度,并对各节套管编号,做好标记,按序拼装。可采用固定锤球复测或经纬仪双向复测垂直度。8.3竖向支承桩柱施工8.3.2为满足成孔要求,护壁泥浆可选用优质钠基膨润土人工造浆,新造泥浆需静置膨胀24小时以上方可使用。施工过程中需根据实测泥浆指标及时抽除废浆,补充新浆。8.3.4竖向支承柱采用格构柱或钢管柱,使用先插法施工时应满足下列要求:1先插法的竖向支承柱定位偏差不应大于10mm;2竖向支承柱安插到位后,调垂至设计垂直度控制要求,固定牢固;3用于固定导管的混凝土浇注架宜与调垂架分开,导管应尽可能居中,并控制混凝土的浇注速度,确保混凝土均匀上升;4竖向支承柱内的混凝土应与桩的混凝土连续浇筑完成;5竖向支承柱内混凝土与桩混凝土采用不同强度等级时,施工时应控制其交界面处于低强度等级混凝土一侧;6竖向支承柱外部混凝土的上升高度应满足支承桩混凝土泛浆高度要求;7浇注立柱内混凝土过程中,应人工对钢管柱外侧均匀回填碎石砂,分次回填至自然地面;8利用预先埋设的注浆管分批次对已回填的支柱桩桩孔进行填充注浆,水泥浆注入量不应小于回填体积的20%。竖向支承柱采用后插法施工时应满足下列要求:1后插法的竖向支承柱定位偏差不应大于10mm;79
2混凝土宜采用缓凝混凝土,应具有良好的流动性,缓凝时间宜根据施工操作流程来综合确定,且初凝时间不宜小于36h;3后插法宜根据施工条件,选择合适的插放装置和定位调垂架;4竖向支承柱起吊应控制变形和挠曲,插放过程中应及时调垂,满足设计施工垂直度偏差要求;5格构柱、H型钢的横截面中心线方向应与该位置结构柱网方向一致;6插入竖向支承柱后应在柱四周均匀回填砂石。支承柱采用先预埋定位基座后安装的方法施工时应满足下列要求:1支承桩采用人工挖孔桩的成孔工艺;2人工挖孔桩挖到底后及时清除护壁上和孔底残渣与积水,及时封底和浇注桩身混凝土;3人工挖孔桩不含护壁的有效孔径应不小于设计桩径,桩中心与设计桩轴线偏差不得大于10mm;4桩身混凝土分两次浇注,第一次浇至不同标号混凝土分界处,距离竖向支承柱底部设计标高不小于1000mm,第二次混凝土浇注在竖向支承柱安放固定后进行;5第一次混凝土浇注面应清除浮浆、凿毛,并安放定位导向装置。6插入竖向支承柱后应在柱四周均匀回填砂石。8.3.6竖向支承柱安装及调垂过程中应进行垂直度的检测。宜设置垂直度测试管或倾斜计,用于施工过程中检测垂直度。8.3.10钢管混凝土立柱承受荷载水平高,但由于混凝土水下浇筑、桩与柱混凝土强度等级不一致等原因,施工质量控制的难度较高。为确保施工质量满足设计要求,必须根据本条规定对钢管混凝土立柱进行严格检测。8.4土方开挖8.4.3逆作法施工是在地下室首层楼板封闭后,再进行土方开挖和地下各层地下室结构的施工。为了解决土方外运和材料(钢筋、混凝土、排架、模板)的运输,需要在地下各层楼板结构上留设上下连通的垂直运输孔洞,这些孔洞可以利用已有的结构孔洞(车道进出口、电梯通道等),当已有结构孔洞不能满足运输要求和支撑受力要求时,必须对楼板结构进行临时开洞,开洞的数量主要取决于工程的日出土量的要求(根据目前的经验,每个取土口一台3出土设备或挖机按一个工作日8小时计算,出土量在500m左右)。地下暗挖挖土机有效半径一般在7~8m左右,地下土方驳运时,一般控制在翻驳二次为宜,避免多次翻土引起下方土体过分扰动;地下自然通风有效距离一般在15-20m左右,故一般取土口间距不宜超过40m;对于类似地铁车站之类的狭长型基坑,基坑两端处宜设置出土口(出土口距端部的距离不宜大于15m),中部区域宜每隔约30m设置一个出土口,地铁车站取土口需结合结构诱导缝进行布置。为保证出土效率,结合加长臂挖机的作业需要,大型基坑每个取土口的面积一般不小于260m;为方便钢筋等材料运输,长度方向一般不小于9m,对于局部区域无法满足长度要求时,其洞口对角线不得小于9m。8.4.5逆作土方开挖施工块划分应综合考虑取土口位置、施工流水及设置结构施工缝的要求。8.4.6逆作结构模板及支撑体系因挖土标高限制,一般采用土模或短支撑支模,开挖前难以先行拆除。挖土时一般边挖土边拆除垫层及模板,挖土至模板松动时,必须先拆除模板和其他坠落物,然后继续开挖,严禁在未拆除的垫层及模板下站人,防止垫层或模板坠落伤人。拆除的材料必须随时清除,不准堆放在挖土区域的上方,以防下滑击伤人体。8.4.9逆作结构板的加固区应结合周边环境条件、原建筑结构设计以及取土口的位置等因素80
综合考虑进行专项设计,顶板落深或高出地面应设计汽车坡道,坡道的坡度不宜大于1:8,并应满足运土车辆及挖土机的进出要求。加固区域应能保证施工期间的荷载要求及逆作期间施工对场地的要求,确保车辆能在结构楼板上顺利通行。土方车辆通行区域,柱、墙板插筋在挖土期间应采取措施加以保护。8.4.10逆作土方的坑内开挖面水平运输可采用挖机翻运、水平传输带传输、推土机推土、小型装载机装运、翻斗车装运、卡车装运等方式进行。8.4.11在地面层取土时,可选用长臂挖机、滑臂挖机、抓斗、取土架、传输带等将土方垂直提升至地面层后再装车外运。当进行地下地上同步施工条件下的挖土时,应为垂直取土机械留设足够的作业空间。8.5水平支撑结构施工8.5.3地下水平结构模板形式可采用排架模板、土胎模及垂吊模板,模板施工时应满足下列要求:1、排架支撑模板的排架高度宜为1.2m~1.8m,采用盆式开挖时周边留坡坡体斜面应修筑成台阶状,且台阶边缘与支承柱间距不宜小于500mm;2、采用无排模板时应在垫层浇筑后铺设模板系统;3、采用垂吊模板时,吊具必须检验合格,吊设装置需满足相应的荷载要求,垂吊装置应具备安全自锁功能。4、对于跨度不小于4m的钢筋混凝土梁板结构,模板应按设计要求起拱;当设计未作要求时,起拱高度宜为跨度的1/1000~3/1000,并应根据垫层和土质条件确定。垂吊模板逐次转用于下层,能够减少使用的临时材料和模板材料,大幅度减少搬入搬出工作,节约工期。8.5.5由于“两墙合一”地下连续墙在正常使用阶段作为永久地下室外墙,这就涉及到地下连续墙与主体结构构件的连接、与主体结构的沉降协调、墙体在正常使用阶段的整体性能等一系列问题,因此需要采用一整套的构造措施,以满足正常使用阶段地下连续墙与主体结构连接节点的受力要求。在连续墙顶部设置贯通、封闭的压顶梁可增强地下连续墙纵向的整体刚度,协调各槽段之间的变形。81
图15地下连续墙结构接头示意图图16地墙与压顶圈梁连接节点构造示意图地下连续墙与结构梁板的连接通常分为:钢筋接驳器连接,剪力槽预埋件焊接,预埋插筋连接,钻孔植筋连接等方法。墙梁节点施工时应根据设计要求和意图采取相应的连接方法。地下连续墙与地下结构梁板之间通常设置贯通的结构环梁,并通过预埋钢筋、剪力槽等方式与结构环梁连接。B预埋钢筋纵向钢筋结构梁板100剪力槽结构环梁≥700水平钢筋预埋钢筋≥50地下连续墙图17地墙与楼板环梁连接节点构造示意图地下连续墙内预埋钢筋接驳器及剪力槽与结构底板形成刚性连接,同时为解决后浇筑基础底板与地下连续墙之间的止水问题,在地下连续墙内还可预先留设通长布置遇水膨胀橡胶止水条的止水措施,而且可根据基坑的开挖深度以及基础底板所处的土层渗漏性情况,还可在基础底板与地下连续墙之间留设通长注浆管,对二者结合面进行止水补强处理。82
B直螺纹接驳器及锚固钢筋纵向钢筋基础底板主筋剪力槽基础底板20底板厚度水平钢筋地下连续墙图18地墙与基础底板连接节点构造为了增强地下连续墙墙幅之间的连接整体性,减少墙段接缝位置渗漏的可能,宜在地下连续墙槽幅分缝位置的室内一侧设置结构扶壁柱。墙段接缝位置的扶壁柱均通过预先在地下连续墙内留设的插筋与地下连续墙形成整体连接。b壁柱插筋与地墙垂直200700结构壁柱与地墙纵向主筋焊牢地下连续墙图19地墙与结构壁柱关系图地下连续墙在沉降后浇带位置通常的处理方法是将相邻的两幅地下连续墙槽段接头设置在后浇带范围内,且槽段之间采用柔性连接接头,由于地下连续墙槽段与槽段之间为素混凝土接触面,属柔性连接,不会影响主裙楼底板在施工阶段的各自沉降。主裙楼沉降至稳定的过程中,后浇带位置相邻的两幅地下连续墙可能会发生错动,为确保地下连续墙分缝位置的止水可靠性以及与主体结构连接的整体性,施工分缝位置的旋喷桩及壁柱可在后浇带浇捣完毕后再施工。高压旋喷桩地下连续墙内衬砖墙结构壁柱后浇带图20后浇带位置构造措施83
8.6后期地下结构施工8.6.1后期地下结构施工前,地下结构纵向荷载主要依靠支承桩传递;后期地下结构完成后,建筑物结构受力体系逐步转入正常使用状态。在水平楼板结构施工之前必须根据设计要求设置上下两个方向的竖向预留钢筋。向上预留钢筋作法与非逆作法工程相同,向下预留钢筋作法是逆作法工程特有作法。预留钢筋接头可采用机械连接或焊接,向下钢筋伸出板底的长度需要设计确定。由于向下预留钢筋必须伸出模板底部,为此,在楼板的模板施工时,必须留设相应的穿越钢筋的孔洞,且做好防漏浆措施。逆作法工程中,后期地下结构的混凝土浇筑时楼板混凝土已经形成。因此必须在水平楼板结构上设计合理的混凝土浇捣孔以确保墙柱混凝土的浇捣,剪力墙浇捣孔的间距一般控制在1.5m左右,柱的浇捣孔一般在柱四角各设置一个浇捣孔。采用上置浇捣孔施工后期地下结构时,宜在柱墙的侧上方楼板上留孔,柱墙模板顶部设置喇叭口,与浇捣孔位置对应。采用侧置浇筑孔方式时可在浇捣顶面以下模板上设孔,模板刚度及混凝土流动性能均应满足相应压力要求。外墙及扶壁柱模板采用逆作法浇筑时,沿边梁外侧楼板设置浇筑孔,浇捣孔间距应小于1500mm。模板对拉螺栓应设止水片,且不应少于2处。采用劲性构件的竖向结构,应在水平钢板位置设预留孔,保证节点钢板下混凝土浇筑密实;如果预留孔减弱受力构件性能,需采取等强加固措施。8.6.7对所有模板的制作、预留洞、预埋件的位置,必须确保无误,柱墙拉结位置要准确,固定牢固;模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载;当一次浇捣高度超过3m时,宜在模板侧面增加振捣孔或分段施工。8.6.11注浆宜选用以下几种方式:1在接缝部位预埋专用注浆管,混凝土初凝后,通过专用注浆管注浆;2在接缝部位预埋发泡聚乙烯接缝棒,正常浇捣混凝土,混凝土强度达到设计值后用稀释剂溶解接缝棒,形成注浆管道进行注浆;3混凝土强度达到设计值后,在接缝部位用钻头引洞。安装有单向功能的注浆针头,进行定点注浆。采用灌浆法时,水平接缝位置预留不小于50mm的间隙,采用高于原结构强度等级的灌浆料填充。灌浆法采用的模板要求密封严密,与上下结构搭接100mm以上,灌浆口与出浆口对应布置,沿灌浆方向单向施工。8.7地下水控制8.7.1以黏性土、淤泥质土为主等渗透性较弱的地层中,基坑土体疏干宜选用轻型井点降水、喷射井点降水、真空管井降水等;以砂土、粉土为主等渗透性较强的地层中,基坑土体疏干可采用集水明排、管井降水等。地质水文条件良好的地区可不采用降水措施。8.7.4逆作法基坑开挖前,疏干降水的持续抽水时间应根据基坑面积、开挖深度及地质条件等因素综合确定,粘性土中的持续抽水时间不宜少于30d,砂性土中的持续抽水时间不宜少于15d。8.7.5停止降水后井管内稳定水位低于基础底板底的降水管井,可在浇筑底板垫层间将井口割低至垫层地面位置,井管内采用黏性土或混凝土充填密实,井口采用钢板焊封后浇筑在垫层面以下。84
基础底板浇筑前后仍需保留并持续降排水的管井,基础底板浇筑前,首先应将穿越基础底板部位的过滤器更换为同规格的钢管;钢管外部应至少焊接一道环形止水钢板,止水钢板外圈应不小于井管直径200mm。井管内可采取水下浇灌混凝土或注浆的方法进行内封闭。内封闭完成达到止水效果后将基础底板面以上的井管割除。在残留井管内部管口下方约200mm处及管口处分别采用钢板焊封,该两道内止水钢板间浇筑混凝土或注浆。井管管口焊封后,用水泥砂浆填入基础底板面预留孔洞、抹平。85
9监测与环境保护9.1一般规定9.1.1周边环境监测包括各类基坑周边邻近建(构)筑物、地下管线、道路及地表的监测。建(构)筑物监测内容包括垂直、水平位移、倾斜、裂缝等;地下管线监测内容为垂直、水平位移;地表监测内容为垂直位移、裂缝。监测单位在现场踏勘、资料收集阶段的主要工作应包括:1了解建设方和相关单位的具体要求;2收集和熟悉岩土工程勘察资料、气象资料、地下工程和基坑工程的设计资料以及施工组织设计(或项目管理规划)等;3按监测需要收集基坑周边环境各监测对象的原始资料和使用现状等资料。必要时应采用拍照、录像等方法保存有关资料或进行必要的现场测试取得有关资料;4通过现场踏勘,复核相关资料与现场状况的关系,确定拟监测项目现场实施的可行性;5了解相邻工程的设计和施工情况。9.1.4出土口、楼面高差处施工期间荷载大而复杂,结构内力较大,是逆作法施工时结构强度和变形控制关键位置,所以需要重点监测。9.1.5一般采用逆作法施工基坑的项目,通常环境复杂,对基坑开挖所引起的周围环境变化和基坑围护体系变形要求高,控制严。为体现这一特点,又不过于繁琐,将监测等级和环境条件按两级考虑。重要建(构)筑物及设施包括但不限于地铁、共同沟、大直径(大于0.7m)煤气(天然气)管道、大型压力总水管、高压铁塔、历史文物、近代优秀建筑、天然地基的中小学及民宅等。分级有利于监测人员在工作量布置时更具针对性,突出重点,尤其强调当基坑各侧边条件差异很大且复杂时,每个侧边可建议不同工程监测等级。9.2监测9.2.2围护桩墙测斜观测点的布置间距应与基坑工程环境等级、开挖段的长度相匹配,环境等级高的测孔间距应加密,应保证每个开挖段有1个监测孔,如基坑侧边较短时(小于30米)可布设1个监测孔。二墙合一做法地下连续墙体应在布置围护墙体侧向变形孔同时布置土体侧向变形孔。9.2.3对于高渗透土层的基坑止水帷幕,应重点关注,由专人24小时巡查,发现微小渗漏隐患后,及时采取措施,尽量减小影响范围。9.2.4在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边环境重点监护部位,监测点应适当加密,以便更加准确地反映监测对象的受力和变形特征。9.2.8一般基坑每边的中部、阳角处变形较大,所以中部、阳角处宜设测点。为了便于监测,水平位移观测点宜同时作为垂直位移的观测点。为了测量观测点与基线的距离变化,基坑每边的监测点不应少于3点。观测点设置在围护墙顶上,有利于观测点的保护和提高观测精度。9.2.9逆作法基坑的支承柱差异沉降或者支承柱与围护墙差异沉降过大,会导致结构梁板产生裂缝,甚至结构破坏,故立柱沉降监测点应布置在支承柱受力、变形较大和容易发生差异沉降的部位。面积较大的取土口一般指取土口边长超过3个柱网的情况。对于基坑中多个梁交汇,受力复杂处的立柱应做重点监测,且宜测量其应力值。有承压86
水突涌风险的基坑工程,应适当增加监测点的数量。9.2.11梁板内力测点布置可参考结构楼板弯矩设计值,设置在最不利工况下最不利截面位置。开口边梁跨中及支座处应布设应力监测点。9.2.13基坑工程监测频率应综合考虑地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和地区经验等因素,以能系统反映被监测对象所测项目的重要变化过程为原则。目前大型基坑项目愈来愈多,平面尺寸巨大,分区施工也比较普遍,监测频率可根据各区施工情况区别对待,相应调整监测频率。当监测数据无异常和无事故征兆的情况下,基坑及周边环境的仪器监测频率可参考表1和表2确定。当观测结果出现异常时,应调整观测频率,加密观测次数,有事故征兆时,应进行连续监测。表1基坑监测频率监测频率监测项目基坑准备阶段土方开挖阶段地下结构施工阶段底板浇筑阶段围护墙结构变形(墙后1次/天1次/3天1次/周土体深层位移)压顶梁(围檩梁)变形1次/天1次/3天1次/周立柱变形1次/2天1次/天1次/3天1次/周结构楼板、梁、临时支1次/天1次/3天1次/周撑、立柱内力地下水位1次/2天1次/天1次/3天1次/周基坑回弹1次/天1次/3天水土压力1次/天1次/3天1次/周表2周围环境监测频率监测频率监测项目基坑准备阶段土方开挖阶段地下结构施工阶段底板浇筑阶段地下管线、沉降1次/3天1次/天1次/3天1次/周周边建(构)筑物倾斜、1次/3天1次/天1次/3天1次/周裂缝地面沉降与裂缝1次/3天1次/天1次/3天1次/周地下水位1次/2天1次/天1次/3天1次/周轨道交通等地下构筑物1次/3天1次/天1次/3天1次/周注:1、轨道交通监测尚应满足相应主管部门的要求。2、环境等级为一级的基坑对开挖深度范围内的重要构筑物或设施应加强监测。9.2.14~9.2.15基坑工程监测报警值应根据土质特征、建(构)筑物对变形适应能力、设计计算结果及当地经验等因素由基坑工程设计方确定。当无当地经验时,可参照3和表4执行。表3基坑周边环境监测报警值参考表序变化速率累计预警累计报警极限(累计)监测对象项目备注号(mm/d)值(mm)值(mm)值(mm)1煤气、供水管线位移26810刚性管道2电缆、通信管线位移391215柔性管道3地下水位位移3006008001000根据建(构)物4邻近建(构)筑物位移1~312~3616~4820~60对变形的适应能力注:轨道交通等地下设施监测报警值应满足相应主管部门的要求87
表4基坑报警值参考表环境等级一级二级序监测项目日报日报号累计预累计预累计报警变化累计报警值极限值变化极限值警值警值值率率基坑周围12mm0.09%H0.12%H0.15%H2mm0.18%H0.24%H0.30%H地表沉降支护结构0.12%H0.24%H0.16%H且0.2%H且0.32%H0.4%H且2顶水平位2mm且2mm且≤24mm≤30mm且≤40mm≤50mm移≤18mm≤30mm支护结构3顶竖向位2mm9mm12mm15mm4mm18mm24mm30mm移500m5001400m4地下水位700mm960mm1200mm1920mm2400mmmmmm28mm且35mm40mm且50mm深层土体52mm21mm≤0.14%H的且2mm30mm≤0.24%H且位移70%≤0.2%H的70%≤0.4%H支撑及梁设计值设计值的设计值设计值设计值的设计值6板轴力监的60%80%100%的60%80%100%测基坑回弹72mm15mm20mm25mm2mm25mm30mm50mm监测8立柱变形2mm6mm8mm10mm2mm6mm8mm10mm20mm且围护墙、20mm且≤≤水平距9立柱桩间2mm6mm8mm2mm6mm8mm水平距离离的差异沉降的1/4001/400设计值设计值的设计值的设计值设计值的设计值的10楼板应力的60%80%100%的60%80%100%逆作法工程一般其环境要求高,对基坑开挖所产的岩土体和及地下结构变形控制严,为保证这一目标的实现,将逆作施工工程所产生的环境变化及支护结构变形严格控制在预定目标内,对现场监测实行分级控制,即采用预警和报警的两级警制。第一级为预警,其目的是警示,引起相关各方的关注,并做好必要的包括人、机、物等前期准备工作。第二级为报警,报警意味着必须要采取工程措施,抑制结构应力和变形的增长,控制环境进一步恶化,保证基坑安全。88'
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