近年來,隨著大批的高層建筑的建設(shè),開發(fā)商為提高建筑用地率,加之國家有關(guān)規(guī)范對(duì)基礎(chǔ)埋置深度和人防工程的要求,多層、超高層建筑地下室的設(shè)計(jì)必不可少,有的地下建筑甚至有三四層,最深的達(dá)數(shù)十米,于是,地下建筑開挖時(shí)的深基坑支護(hù)成為一個(gè)必要的施工過程。本文結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)行論述。
一、工程概況
某工程占地面積約6000m
2,地下三層,地上三十層。本基坑面積約4000m
2,深約15.5m,上部10m范圍內(nèi)1:1放坡,坡面采用人工打入式土釘+鋼筋網(wǎng)噴射混凝土護(hù)面,下部采用機(jī)械鉆孔灌注樁一預(yù)應(yīng)力管式錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)。
二、工程地質(zhì)條件
根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,該紅線范圍內(nèi)地層分布自上而下依次為:①雜填土:雜色,主要由建筑垃圾、碎石、爐渣、生活垃圾、粘性土等組成,硬雜質(zhì)含量約30%,稍濕~濕~飽和,稍密,層厚7.10~13.00m。②淤泥質(zhì)土:黑灰色~灰褐色~黃褐色,包括淤泥質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土等多種軟弱土層,成分混雜,混少量石英巖碎石及圓礫,土層下部圓礫明顯增多,有腥臭味,飽和~濕,軟塑~可塑狀態(tài),層厚2.20~7.40m。③砂礫石:灰褐色~灰黑色~黃褐色,石英巖圓礫為主,夾中粗砂及石英巖卵石,飽和,稍密狀態(tài),層厚1.40~6.70m。④ 中風(fēng)化石英巖:黃褐色~灰白色,層狀結(jié)構(gòu),巖體較完整,巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)。
三、 支護(hù)施工
1 土方開挖
土方分6層開挖,第l層挖至第一排土釘標(biāo)高下0.5m,預(yù)留出土釘施工工作面后,開挖土釘工作面以外第2層土方;第2層挖至第二排土釘標(biāo)高下0.5m,預(yù)留出土釘施工工作面后,開挖土釘工作面以外第3層土方;第3層挖至第三排土釘標(biāo)高下0.5m,預(yù)留出土釘施工工作面后,開挖土釘工作面以外第4層土方;第4層挖至冠梁頂標(biāo)高下500mm,預(yù)留出灌注樁施工工作面后,開挖灌注樁工作面以外第5層土方;灌注樁施工所產(chǎn)生的淤泥直接排放到基坑內(nèi),與基坑內(nèi)土方混合后排走;第5層挖至錨桿標(biāo)高下0.5m,預(yù)留出錨桿施工工作面后,開挖錨桿工作面以外第6層土方;第6層開挖錨桿工作面預(yù)留土方至坑底;為防止A座基坑內(nèi)地表水流人B座基坑,在A、B座基坑之間挖土?xí)r預(yù)留高500寬500的隔水土臺(tái)。
支護(hù)施工應(yīng)與土方開挖密切配合,以達(dá)在保證安全的基礎(chǔ)上充分利用場地,降低造價(jià),縮短工期的目的。每層土方開挖先挖、排基坑四周的土方,首先為支護(hù)結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造有利條件,然后進(jìn)行基坑中間部位的土方施工,此時(shí)土方、支護(hù)可同時(shí)施工互不影響。待支護(hù)完畢后,再補(bǔ)挖該部分預(yù)留土方,使整個(gè)工程平穩(wěn)有序的進(jìn)行,以達(dá)到土方與支護(hù)施工的最佳配合狀態(tài)。
土方外運(yùn)以主坡道為主,施工后期使用副坡道,副坡道根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)置在已完成支護(hù)施工的坑壁部位,使用副坡道時(shí)應(yīng)全力進(jìn)行主坡道部位的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工,最后清理副坡道的土方,完成整個(gè)工程。
開挖中嚴(yán)格控制邊坡的開挖坡度,每層土方嚴(yán)禁超挖或欠挖。
2鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)
鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保證鋼絲網(wǎng)的平整度及搭接長度滿足要求,在網(wǎng)后放置墊塊,確保混凝土保護(hù)層的厚度。
3 噴射混凝土
1)本工程噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室提供的配比單攪拌干料,施工時(shí)先噴一層20mm厚的素混凝土,鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)。然后再噴射30mm厚至設(shè)計(jì)厚度(或鋼筋網(wǎng)后墊小墊塊,一次性噴射完成)。2)混凝土噴射機(jī)的輸送距離滿足施工要求,供水設(shè)施保證噴頭處有足夠的水量和水壓(不大于0.2Mp)。3)空壓機(jī)應(yīng)滿足噴射機(jī)工作風(fēng)壓和風(fēng)量要求,選用風(fēng)量10—17m
3/min、壓力大于0.5Mp的空壓機(jī)。4)遇坡面以里管道滲水時(shí),應(yīng)在混凝土中加入適量速凝劑,防止混凝土脫落,以保證噴射效果,并在適當(dāng)部位加入瀉水孔。5)噴射時(shí)要按一定順序,先下后上,逐層加厚,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。6)噴混凝土材料應(yīng)采用堅(jiān)硬的中砂或粗砂,細(xì)度模數(shù)宜大于2.5,含水率宜控制在5~7%。
4 降水井施工
1)降水井嚴(yán)格按設(shè)計(jì)深度鉆孔,鉆孔結(jié)束后將護(hù)壁泥皮清洗干凈。2)嚴(yán)格控制降水井的垂直度,傾斜度控制在O.5%范圍內(nèi),以確保水泵的順利放下和取出,同時(shí)要保證周邊慮水層的厚度一致。3)在鋼筋籠上設(shè)定位筋,確保鋼筋籠在降水井的中心。4)下鋼筋籠前要清洗井內(nèi)護(hù)壁泥漿,掏凈井底沉渣,確保降水效果。5)為了防止地面雜物落入井內(nèi),井口鋼筋籠應(yīng)高出自然地面300mm,同時(shí)井口設(shè)木質(zhì)蓋板。6)填充慮料選用5~30mm礫石或卵石。7)排水設(shè)備選用深井潛水泵,排水量大于20m
3/h,揚(yáng)程大于25m。8)為保證連續(xù)降水,設(shè)置雙套電源電路。
5 錨桿施工
5.1施工程序
1)施鉆前,必須根據(jù)支護(hù)樁鉆孔記錄并結(jié)合巖土勘察報(bào)告,確定第3層砂礫層的層頂、層底標(biāo)高,據(jù)此標(biāo)記錨桿點(diǎn)位,保證錨桿在砂礫層的有效錨固長度。2)錨桿定位時(shí),其水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50mm,垂直方向孔距誤差不應(yīng)大于100mm。3)錨桿桿體選用上海寶鋼產(chǎn)Φ50(壁厚t=6.5mm)專用地質(zhì)鉆桿,鉆頭采用Φ150mm螺旋鉆頭,鉆頭前端設(shè)置導(dǎo)向器。錨桿材料進(jìn)場后立即將材料出廠合格證上報(bào)監(jiān)理工程師。4)專用錨桿鉆機(jī)在錨桿標(biāo)高下0.5m工作平臺(tái)上就位,按設(shè)計(jì)錨桿傾角調(diào)整鉆機(jī)角度和平整度,將鉆頭及第一根鉆桿(標(biāo)準(zhǔn)鉆桿長度為3.0m)安裝在鉆機(jī)上,鉆頭對(duì)準(zhǔn)錨桿點(diǎn)后開始施鉆,鉆人地層后通過接手連接第二根鉆桿,繼續(xù)連接鉆桿并鉆進(jìn)直至錨桿長度滿足設(shè)計(jì)要求。5)為確保錨桿注漿壓力,在錨桿自由段和錨固段交接處設(shè)止?jié){裝置并對(duì)孔口采用水泥砂漿密封。止?jié){裝置的具體做法為,在交接處焊接橫向短鋼筋數(shù)道,然后纏繞化纖編織袋,外層纏繞干海帶。止?jié){裝置長度不小于250mm,直徑不小于150mm。6)錨桿鉆頭和部分錨固段鉆桿為花管,孔眼直徑2mm,間距300mm,孔眼交錯(cuò)布置。
5.2錨桿注漿
1)錨桿注漿采用雙液注漿工藝,雙液為純水泥漿液和硅酸鈉溶液。水泥采用R32.5普通硅酸鹽水泥,外加劑摻量:膨脹劑10%、減水劑3%。純水泥漿水灰比控制在0.6~0.8;硅酸鈉溶液濃度現(xiàn)場試驗(yàn)確定,具體水泥漿液的配比試驗(yàn)在開工前一個(gè)星期進(jìn)行并進(jìn)行壓塊試驗(yàn)(一組)。注漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為M30。2)采用雙液高壓注漿泵,最大工作壓力不小于10Mpa。注漿前應(yīng)檢查注漿泵,保證正常運(yùn)轉(zhuǎn),管路暢通。3)工作注漿壓力宜控制在2.0Mpa~3.0MPa,終止注漿標(biāo)準(zhǔn):注漿壓力不小于4.0Mpa。4)注漿漿液應(yīng)攪均勻,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完。5)作好注漿記錄,掌握每根錨桿的注漿情況。6)注漿完成后,應(yīng)立即將注漿管、壓漿泵、攪拌機(jī)等設(shè)備用清水洗凈。
5.3錨桿腰梁制作、安裝
1)腰梁采用熱軋普通槽鋼。2)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工圖制作鋼梁,確保焊接質(zhì)量,滿足焊縫高度、寬度的設(shè)計(jì)凄求。3)確保腰梁支托鋼筋錨固可靠。
5.4錨桿張拉
1)錨桿張拉前應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。2)張拉螺栓應(yīng)與鉆桿焊接牢靠,連接位置不宜靠近鋼梁錨墊板,避免張拉過程中因鉆桿前端頂緊錨墊板而使張拉中斷。3)注漿體強(qiáng)度達(dá)到15MPa時(shí)方可張拉。預(yù)應(yīng)力張拉以張拉力值單控,先施加預(yù)緊力30~50KN,確保鋼粱與支護(hù)樁緊密結(jié)合;然后正式張拉至設(shè)計(jì)超張拉值,并持荷不小于3分鐘。持荷結(jié)束后立即擰緊螺母,卸荷完成張拉。4)根據(jù)位移監(jiān)測(cè)反饋的信息,必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
6 支護(hù)樁施工
6.1護(hù)筒埋設(shè)
護(hù)簡采用鋼制護(hù)簡,護(hù)筒采用5mm鋼板制作,護(hù)簡內(nèi)徑大于樁徑0.3m,護(hù)筒長2.0m,護(hù)筒的埋深控制在1.5m左右,同時(shí)保證筒頂應(yīng)高出地面0.3m以上。埋設(shè)護(hù)筒時(shí),要求位置準(zhǔn)確,護(hù)筒平面位置偏差不得大于5cm,傾斜度偏差不得大于1% ,護(hù)筒的底部及外側(cè)采用粘土夯實(shí),確保護(hù)筒的穩(wěn)定。同時(shí)要求護(hù)筒連接處筒內(nèi)無突出物,耐拉壓,不露水。
6.2鉆機(jī)就位施鉆及下籠。
1)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確,平面位置偏差不得大于5cm,傾斜度偏差不得大于1%。2)鉆孔施工嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行,做好施工記錄,施工前,應(yīng)備有足夠的數(shù)量的粘土或膨脹土,淘渣后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水。沖擊鉆的沖程大小和泥漿稠度,應(yīng)按照通過土層的情況決定,當(dāng)通過砂礫、砂、卵石層時(shí),采用小沖程,并加大泥漿稠度,反復(fù)沖擊使孔壁堅(jiān)實(shí),防止塌孔,當(dāng)通過堅(jiān)硬的孤石層時(shí),采用大沖程,使孤石破碎。在任何情況下最大沖程不易超過6m,防止卡鉆,沖壞孔壁,或使孔不圓。在易坍塌或鉆孔漏水地段,宜采用小沖程,并提高泥漿的粘度和比重。3)鉆進(jìn)過程中,每進(jìn)尺2~3m,應(yīng)檢查孔徑和豎直度,確保鉆孔直徑和豎直度附和要求。4)開鉆前應(yīng)調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿,鉆進(jìn)過程中如泥漿有損耗、漏失,應(yīng)與補(bǔ)充。并按有關(guān)技術(shù)規(guī)范檢查泥漿指標(biāo),遇土層變化應(yīng)增加檢查次數(shù),并適當(dāng)調(diào)整泥漿指標(biāo)。5)每鉆進(jìn)2m或在地層變化處,應(yīng)在泥漿池中撈取鉆渣樣品,查明土類記錄,以便與設(shè)計(jì)資料核對(duì)。6)鉆進(jìn)過程中鉆孔往律會(huì)發(fā)生一定程度的偏斜,若偏斜較大.琳續(xù)施工會(huì)發(fā)生困難,改變樁的受力狀態(tài),甚至鉆孔不能使用。造成鉆孔傾斜主要是地質(zhì)條件、技術(shù)措施和操作方法等三方面的原因,如發(fā)生鉆孔偏斜,多采用掃孔方法,將鉆頭提到發(fā)生偏斜位置,吊住鉆頭緩緩回轉(zhuǎn)掃孔,并上下反復(fù)進(jìn)行,使鉆頭逐漸正位。7)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高并清孔后,對(duì)孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質(zhì)是否與設(shè)計(jì)相符.孔底泥漿沉淀厚度等進(jìn)行檢查,經(jīng)監(jiān)理工程師核查后,吊放鋼筋籠。8)鋼筋籠下放時(shí),應(yīng)設(shè)置墊快,確保鋼筋籠居中及混凝土保護(hù)層厚度,下放鋼筋籠時(shí),應(yīng)輕輕震動(dòng)搖晃鋼筋籠,確保鋼筋籠下到樁孔底部。
6.3清孔
鋼筋籠安放好后,再進(jìn)行清孔,保證孔底沉淀厚度不大于技術(shù)規(guī)范及圖紙要求。清孔時(shí)應(yīng)注意保持孔內(nèi)水頭,以防坍塌。清孔后,泥漿的稠度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求。在澆注砼前,用空壓機(jī)風(fēng)管對(duì)孔底進(jìn)行擾動(dòng),以減少泥漿的沉淀量,使孔底泥漿的沉淀厚度不大于設(shè)計(jì)要求。
6.4澆注混凝土
灌注水下混凝土采用豎向?qū)Ч芊ɑ欤炷连F(xiàn)場攪拌,漏斗和儲(chǔ)料斗應(yīng)有足夠的容量,保證一次澆注樁長4m為宜(約2.5m
3)。導(dǎo)管下端距孔底沉渣0.3~0.5m為宜。水下混凝土的塌落度以180~220mm為宜,并有良好的流動(dòng)性,灌注水下混凝土的施工應(yīng)迅速,防止塌孔和泥漿沉淀過厚。每根樁灌注時(shí)間不應(yīng)太長,盡量在8h內(nèi)灌注完畢,以防止頂層混凝土流動(dòng)性減小,提升導(dǎo)管困難。導(dǎo)管埋入混凝土的深度應(yīng)控制在2~4m內(nèi),埋深達(dá)到4m,上提導(dǎo)管,繼續(xù)澆筑,如此循環(huán)操作,直到澆注完畢。澆注過程中,應(yīng)下壓鋼筋籠,防止?jié)沧⒒炷翆摻罨\浮起。灌注標(biāo)高應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.2~0.3m,以便清除浮漿和消除測(cè)量誤差。在施工過程中認(rèn)真做好施工記錄。
四、位移監(jiān)測(cè)
為了監(jiān)測(cè)土體變形與支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移,保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全,基坑支護(hù)施工中及主體完成回填前應(yīng)對(duì)基坑進(jìn)行變形觀測(cè)。通過變形結(jié)果及時(shí)準(zhǔn)確地反饋出來各部位位移大小,發(fā)展趨勢(shì),以確定基坑是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),做到對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全l生的全面掌握,和預(yù)測(cè),對(duì)可能出現(xiàn)的問題及時(shí)反饋及時(shí)解決,保證支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。