复杂地质深基坑超厚筏板叠合施工技术

王晨明　柯子平　高海彦　朱静磊

【摘    要】： 针对深基坑工程基础大体积混凝土厚度大、施工周期长、地下水位高甚至有承压水、坑中坑施工难度大的问题，优化底板混凝土施工部署，分两次进行底板浇筑，先浇筑深坑区域的底板混凝土，再次浇筑上层筏板混凝土；同时通过设置抗剪钢筋、两次浇筑结合面凿毛等措施保证了底板叠合的施工质量。

【关键词】： 深基坑；超厚基础底板；复杂地质；大体积混凝土

【中图分类号】：TU753【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）05-66-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.017

Super-thick Raft Stacking Construction Technology for Complex Geological

Deep Foundation Pits

WANG Chenming， KE Ziping， GAO Haiyan， ZHU Jinglei

（North China Branch，China Construction Eighth Engineering Bureau Corp. Ltd. ， Tianjin 300350， China）

【Abstract】：In view of the large thickness of foundation mass concrete of deep foundation pits， long construction period， high groundwater level and even confined water， and the difficulty of pit in pit construction， the bottom slab concrete can be poured in two times by optimizing the construction deployment of the bottom slab concrete. First， the bottom slab concrete in the deep pit area is poured， Pour the upper raft concrete again， at the same time， measures such as setting shear resistant steel bars and chiseling the joint surface of two pours have been taken to ensure the construction quality of the bottom plate overlap.

【Key words】：deep foundation pits；ultra thick foundation slab; complex geology

基礎筏板叠合施工技术曾在改造项目中使用过［1］，但是鲜有在新建工程中采用叠合方法施工的基础筏板，本文以邯郸市城发大厦工程为例，介绍筏板叠合施工技术在新建工程中的应用。

1 工程概况

邯郸城发大厦由3层地下室、5层地上裙楼和1栋80 m的塔楼A、1栋130 m的塔楼B组成，工程总建筑面积12.59万m2，基坑开挖标高多样，最深达到23 m。

B塔楼基础筏板厚度为2.6 m，在坑中坑位置最厚处达到7.4 m，钢筋布置密，自重大，属于典型的超厚基础底板。

根据地勘报告，建设区域原始地下水位为-4 m，B塔楼基坑开挖面为第⑥层粉质黏土和第⑤1层粉质黏土之间，此两层土天然含水率在20%左右，饱和度在90%以上，⑤1层粉质黏土液性指数平均值为0.16，⑥层粉质黏土液性指数平均值为0.41，地质中含水量较高。

2 工程难点

1）工程基础底板厚度大，基坑开挖深度大且在开挖处均遇到了大量地下水甚至承压水。

2）基础底板钢筋量大，钢筋绑扎难度大。

3）长时间的暴露使基坑深处土方坍塌甚至突涌的风险增加，如果在钢筋绑扎过程中发生槽底土方坍塌或者突涌，将很难处理。

4）基础底板为超厚混凝土，如何控制混凝土有害裂缝的产生为施工难点。

常规施工，首先需要在施工前对坑中坑部位进行二次支护及局部二次降水，完成支护后，进行垫层、防水及筏板钢筋绑扎施工；由于基础筏板过厚、钢筋量大，需要更稳固的钢筋支架系统，造成了钢筋绑扎施工时间过长，坑中坑暴露时间长；在混凝土浇筑过程中，由于混凝土体积过厚，需重新对混凝土配比进行调整，使用低水化热混凝土，完成浇筑后需严格进行保温保湿，同时严格监测混凝土里表温度，控制温差，防止开裂。常规施工工序繁杂且基础施工已进入雨季，无法满足快速浇筑混凝土的要求。

3 优化施工

为了克服以上困难，采用叠合施工工艺，分两次浇筑。

在上部结构荷载作用下筏板及桩体周围的位移量较大；同时由于桩体轴力产生的应力大于桩间土压力，筏板边缘桩体位置处的剪应力集中且在桩体位置；受到桩轴力的作用，筏板内负弯矩出现极大值，在桩间位置会出现正弯矩［2］。因此，要减小两次混凝土浇筑对筏板承受弯矩的影响，就需要加强两次混凝土浇筑界面之间的连接，增加抗剪力。

由于基础筏板除了承受压力和剪力，还承受弯矩，对叠合面的抗剪强度提出一些要求：当叠合面抗剪强度可以保证受拉钢筋均屈服时，其大小对叠合受弯构件最终的破坏形态影响不大；当叠合面抗剪强度较小时，虽然不会影响叠合受弯构件最终的破坏形态，但会导致支座处叠合面失效滑移和后浇部分底筋应力增加滞后，最终导致构件刚度发生明显降低；当结合面抗剪强度足够大时（约为纵向钢筋强度的3%），其大小对叠合梁最终的破坏形态和荷载位移曲线几乎没有影响［3］。因此采取叠合施工方法，只要保证叠合面的抗剪强度就可以做到对筏板受力几乎不产生影响。

3.1 施工工序

在坑内底板下皮钢筋绑扎完毕后浇筑第一次混凝土，浇筑高度为4.73 m，标高为-22.8～-18.07 m，即第一次混凝土浇筑完成面与2.6 m厚底板下皮平，浇筑过程中，在顶部预留抗剪槽和抗剪钢筋；待混凝土达到一定强度、筏板上皮钢筋绑扎完毕后，继续浇筑混凝土，浇筑完成面标高为-15.47 m。见图1。

3.2 坑中坑支护

由于分两次进行基础筏板的浇筑，首次浇筑时间较短，可以减少基坑暴露时间；同时，第一次浇筑的混凝土对地下水起到了一定的反压作用，避免了地下水对坑中坑的破坏，故可以对基坑进行简易支护。

在开挖至基坑槽底后，及时插入垫层及防水和防水保护层的施工，坑中坑深度为4.7 m，采用放坡支护，放坡坡度为1∶2，小灰砖砌筑护坡同时兼做砖胎模。

3.3 钢筋支架

由于在板顶钢筋绑扎前已完成第一次混凝土浇筑，钢筋支架已有一大部分被浇筑在混凝土中，起到了固定作用，从而减小了钢筋支架的计算高度、钢筋支架的支设难度和支设数量［4］。

按照原施工部署，核心筒电梯坑和集水坑等位置由于筏板过厚，钢筋马凳支架较高，立柱长细比不符合要求，故需要采用槽钢作为立柱来作为支撑，钢筋支架采用8#槽钢作为立柱及横梁、腰梁，纵横间距不超过2 500 mm，立柱下端立于基础底板下皮钢筋上，下端垫100 mm×100 mm×5 mm钢板，型钢支架腰梁与立柱交接部位借助50 mm×5 mm角钢，焊接牢固，钢材用量较大。

优化后，第一次浇筑混凝土时，钢筋支架不承受荷载，只需将钢筋支架立柱预埋到第一次浇筑的混凝土中，在第二次混凝土浇筑过程中，钢筋马凳支架才承受顶部钢筋荷载且由于钢筋支架底部预埋在混凝土中，计算立杆的压杆稳定性时，底部为固定连接，减小了立杆的有效长度，从而减少了钢筋支架的用钢量。底部采用直径28 mm的HRB400钢筋作为钢筋支架立柱和横梁，立柱间距1.5 m布置，按照构造要求在两个方向设置斜撑。

3.4 控制要点

由于筏板在结构受力过程中会有一部分弯矩，叠合施工过程中，叠合面的抗剪強度是施工的控制重点，因此需要加强两次浇筑混凝土之间的连接，采取抗剪钢筋和设置抗剪槽的方式，加强混凝土之间的连接。见图2。

3.4.1 增加抗剪短钢筋

为确保新老混凝土结合面能够有效的结合，预留400 mm长、直径28 mm的HRB400抗剪竖向加强短钢筋，横间距为400 mm，短钢筋长度能够满足锚固长度上下均为200 mm的要求。见图3。

3.4.2 留设抗剪槽

为满足底板设计要求，在核心筒外四周深坑区域增设一道抗剪槽，宽600 mm、高400 mm，加强两次浇筑混凝土之间的连接。见图4。

3.4.3 混凝土表面凿毛

混凝土第一次浇筑完成后立即进行养护，3 d后对混凝土表面进行全面凿毛并清理干净，以加强新老混凝土紧密结合，为第二次混凝土浇筑创造条件。

4 结论

1）在饱和黏土地区深基坑施工中，通过第一次浇筑的混凝土来提前压制地下水，很大程度上降低了坑底出现局部塌方甚至突涌的风险，提高了坑中坑施工过程中的安全性。

2）通过在第一次混凝土浇筑结合面上预留抗剪钢筋、抗剪槽、凿毛等措施，确保了两次底板混凝土叠合施工的质量，保证了整个底板的整体性。

3）分两次进行混凝土浇筑，有效减小了单次底板浇筑的厚度及超厚基础底板混凝土温度裂缝的产生风险；与一次性整体浇筑相比，有效减小了钢筋支架的支设高度，降低了钢筋型钢支架设计的难度，提高了型钢支架的整体性及安全性，减少了支架钢材的用量。

参考文献：

[1]罗进元，孟宪帜，周锦城，等.高层建筑筏式基础新旧底板叠合施工技术[J].四川建筑，1998，24（2）：46-47+52.

[2]姚曙光，郑华茂，蒋敏敏，等.高层建筑桩筏基础中筏板受力数值模拟研究[J].河南科学，2013，31（8）：1208-1212.

[3]赵广臣，张永生，杨庆海.叠合面抗剪强度对叠合梁力学特性的影响[J].四川建材，2022，48（1）：64-66.

[4]江正荣.建筑施工计算手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2013.