本工程位于大连市中山区东港商务区港浦路与东峦街交汇处, 建筑面积约128 715m², 包括9栋楼及1层地下室, 其中1~3号楼为框架结构;6~9号楼为剪力墙结构;15, 16号楼为框架剪力墙结构。1, 2号楼地上2层, 高度11.1m, 3号楼地上3层, 高度14.65m, 6号楼地上20层, 高度60.1m, 7号楼地上33层, 高度99.1m, 8号楼地上38层, 高度115.35m, 9号楼地上45层, 高度136.35m, 15, 16号楼地上9层, 高度27.1m。1, 2, 3, 6, 7, 15, 16号楼基础形式为桩基承台+防水板, 8, 9号楼基础形式为桩基筏板, 8号楼筏板厚度1.5m, 9号楼筏板厚度1.9m。地下室底板 (含筏板) 顶标高为黄海高程1.500m, 地下水位高度为黄海高程0.400~0.800m。

由于本工程是填海区, 地下水位与海水相通, 无法强排基坑内地下水至设计标高, 通过本工程地勘报告可知岩层距现场实际地面约25m, 若采用传统机械成孔灌注桩当止水帷幕需将止水桩打入岩层中, 桩打入岩层将大大提升工程成本及施工工期, 为考虑降水的可操作性、经济合理性及确保工程质量, 本工程选用局部降水措施, 对水位下地下室筏板范围、电梯基坑、集水坑、防水板降板区域进行识别。

筏板基础采用8.5m深咬合桩止水帷幕+局部钢板桩支护+满灌定型法;除筏板外其他地下室开挖深度标高超过绝对标高-0.900m的部位采用钢板桩支护+混凝土满灌定型法;对于开挖深度标高在-0.900~-0.100m采用混凝土满灌定型法;对于开挖深度标高在-0.100~0.800m采用换填垫层法;对于开挖深度标高在0.800m以上, 由于在地下水位以上, 故不做降水考虑。为防止水下混凝土离析, 在所有水下浇筑的混凝土中添加抗裂剂、早强剂。

首先在筏板基础周围对筏板整体进行支护, 然后对水位下电梯基坑、集水坑、防水板降板区域进行识别定位, 8号楼集水坑、电梯井基坑垫层底标高-3.200~-1.100m, 由于开挖深度标高超过-0.900m且为筏板基础, 故均采用深咬合桩止水帷幕+局部钢板桩支护+满灌定型法。

测量放线→导向槽施工→咬合桩施工→钢板桩测量定位→钢板桩施工→钢板桩内土方开挖→测量坑底标高→满灌C25混凝土→混凝土终凝前进行开槽→基础范围内桩头剔凿→基坑局部明水处理→砌筑砖胎模→抹灰→后续防水、钢筋绑扎等工序。

根据图纸放出桩位中心线, 再根据桩位中心线放出导向槽范围线。

为保证钻孔咬合桩孔口的精确度, 并提高就位效率, 在钻孔咬合桩顶部设置混凝土导向槽 (见图1) , 导向槽厚度500mm, 宽度1 200mm, 板顶与地面平齐, 板内主筋ф12@200、分布筋ф12@200, 双向钢筋, 混凝土强度等级C20。

先施工相邻的素桩 (A型桩:桩内无钢筋笼) , 然后在已完成的素桩之间插入荤桩 (B型桩:桩内含钢筋笼) , 使之嵌入第1序桩体内, 成为一个整体, 如此往复交替进行, 直至咬合桩闭合。咬合桩长度为8.5m。施工顺序如图2所示。

使用全站仪确定基坑四周点位, 并用白灰撒出钢板桩施工边线。

沿白灰线将12m长FSP-Ⅳ拉森钢板桩打入, 钢板桩与基坑边缘要留设至少1 000mm作业面。钢板桩采用振动锤逐条打入。打桩时, 要将锁口对准, 并保证钢板桩垂直度。水平采用[20 (间距5m) 支撑安装后则可进行基坑土方的开挖施工, 如图3所示。

使用长臂挖机、普通大挖机与小挖机配合, 将钢板桩内土方全部挖除。

用水准仪及塔尺进行坑底标高测量, 保证开挖达到设计标高。

按上述形式开挖后, 进行混凝土满灌浇筑, 混凝土强度等级为C25, 浇筑至筏板底标高, 期间派专人进行水位观测, 以保证后道工序的有利进行, 混凝土满灌定型法为水下浇筑混凝土, 混凝土浇筑过程中必须把浇筑泵管伸入混凝土底部防止离析, 泵压不得过大, 钢板桩外要持续降水。混凝土浇筑完成后初凝前及时把钢板桩拔除。

混凝土终凝前立即采用小挖机以及人工配合进行开槽, 四周开挖尺寸按图纸设计要求两边各加1 000mm, 下部开挖按设计要求标高加H=1 000mm, 如图4所示, 余下的混凝土作为集水坑垫层。

将基础范围内的桩头进行剔凿, 用风镐进行破除。大面清槽至设计标高, 进行桩头破除至设计标高。

施工时要严格按潮汐时间表施工, 每天落潮时进行基础施工, 利用水泵将基坑内部由于潮汐作用渗入的水抽出外排, 并使用海绵条将局部明水吸收, 使基坑满足后续施工条件。

沿基坑四周采用轻骨料混凝土实心砖胎模, 宽度为200mm, 高度从基坑垫层顶至筏板基础垫层底部, 砖胎模内壁和基槽底部进行1∶2.5水泥砂浆找平, 阴阳角处做成50mm圆弧, 保证后续防水施工质量。防水施工完成后, 即可进行后续钢筋绑扎、支设模板及筏板混凝土浇筑。

除8, 9号楼筏板基础形式外的桩基承台+防水板基础, 针对标高-0.900m以下的集水坑、电梯基坑等, 考虑基础土质塌方严重、挖掘机臂长不够, 现场需使用钢板桩支护+满灌定型法施工。

施工工艺流程:测量定位→钢板桩施工→钢板桩内土方开挖→测量坑底标高→满灌C25混凝土→混凝土终凝前开槽→基础范围内桩头剔凿→基坑局部明水处理→砌筑砖胎模→抹灰→后续防水、钢筋绑扎等工序。施工过程同3.1.2~3.1.13。

针对桩基承台+防水板基础, 标高-0.100~-0.800m使用满灌定型法施工。

测量定位→放坡土方开挖→测量坑底标高→满灌C25混凝土→混凝土终凝前开槽→基础范围内桩头剔凿→基坑局部明水处理→砌筑砖胎模→抹灰→后续防水、钢筋绑扎等工序。

使用全站仪将施工坑边四周点位放置于现场, 并用白灰撒出钢板桩施工边线。

基坑开挖采用大开挖, 利用大挖机以集水坑下口尺寸每边外扩800mm、集水坑垫层底标高下挖600mm的形式开挖。

用水准仪及塔尺进行坑底标高测量, 保证开挖达到设计标高。

按上述形式开挖后, 进行混凝土满灌浇筑, 混凝土强度等级为C25, 浇筑至筏板垫层底标高, 期间派专人进行水位观测, 以保证后道工序的有利进行, 混凝土满灌定型法为水下浇筑混凝土, 混凝土浇筑过程中将基坑内排水利用潜水泵抽出。

混凝土终凝前采用小挖机以及人工配合对电梯井、集水坑进行结构开槽, 挖至集水坑垫层顶标高, 以余下的混凝土 (H=600mm) 作为集水坑垫层, 如图5所示。剩余施工过程同3.1.11~3.1.13。

针对现场标高0.400~0.800m、开挖后有少量明水的部位。

测量定位→土方开挖→测量坑底标高→灌混凝土垫层→基础范围内桩头剔凿→基坑局部明水处理→挡墙钢筋绑扎→挡墙模板支设→浇筑混凝土挡墙→挡墙外级配砂石回填→抹灰→后续防水、钢筋绑扎等工序。

采取500mm厚、C25混凝土换填至设计垫层顶标高, 并预埋ф16三级钢筋, 钢筋露头500~1 000mm, 错开布设。

通过预埋钢筋绑扎至设计标高, 支设模板, 浇筑C25混凝土, 如图6所示, 待混凝土浇筑完成3d、模板拆除后, 采用级配砂石回填挡墙外侧, 再进行下道工序施工。其他施工过程同上述满灌定型法施工。

在电梯基坑、集水井等水位下结构无法强排地下水至设计标高情况下, 通过运用本方法, 可以保证底板下防水施工作业面干燥, 确保工人可以正常施工, 有效解决了此类环境下地下室渗漏隐患。

采用整体咬合桩止水帷幕降水, 旋挖钻孔机每天可下挖10m左右, 1根桩打到岩层25m需要2.5d的时间, 基坑周长约632m, 每个桩植筋1 200mm, 打桩需要527根桩, 采用5个旋挖钻孔机共需工期约264d, 且打桩期间无法进行其他作业施工, 而采用本方法8, 9号楼筏板基础采用8.5m深咬合桩+钢板桩+满灌定型法仅需工期40d, 采用局部满灌定型法单个基坑仅需施工4d, 每栋主楼下需换填基坑5个左右, 每栋主楼下换填工期仅需20d, 且各栋主楼可以平行施工, 大大缩短施工工期。

采用整体咬合桩止水帷幕降水共需打桩527根, 每根桩长约25m, 每根桩单价960元/m, 共需1 264.8万元, 而采用本方法需换填混凝土4 000m³, C25混凝土价格250元/m³, 需100万元, 8, 9号楼咬合桩长度约378m, 每根桩长8.5m, 需308.5万元, 租赁钢板桩需40万元, 共需成本448.5万元。大大节约施工成本。

由于本工程处于填海区且受潮汐环境影响, 地下岩层深度较深, 相较于整体降水将止水咬合桩打入地基持力层的方法, 此方法只需将筏板区域内咬合桩打入施工作业面以下一段距离, 大大缩短了咬合桩施工工期和工程成本。且对于非筏板区域, 本方法施工简单、操作便捷、节省工期、降低成本, 为类似环境条件下的工程施工提供了有效、可行的实施方案。对于填土区潮汐环境下基础施工有着促进作用。