1、浅谈某小区工程的深大基坑支护施工技术 摘要:本文介绍某小区工程的基坑支护方案 ,阐述灌注桩排桩支护及喷射砼桩间土拱的施工技术与支护效果。 关键词:排桩支护;灌注桩;喷射砼;桩间土拱 l 工程概况 某小区为地上四栋单体 17 层(地下 1层)的高层住宅,总建筑面积75663.4 平方米,连体深大基坑面积为 24867m2,基坑开挖深度 6.4 8.1m。基坑南侧和北侧为七层住宅楼,最近离边坡顶 7m,东侧为菜地,南侧离西区施工区约 13m,基坑最深开挖处为南侧。 2 地质概况 2.1 工程地质条件 工程岩土工程勘察报告显示岩土层分布如表 1:土层物理力学性质指标表。报告显示基坑底的土层为 ,支护
2、桩桩端进入的土层为 。 2.2 水文地质条件 地下水分为 上、下两层,上部主要含水层 泥质卵石层,富水性强,稳定水位埋深 0.50 3.00m,补给来源为大气降水和地表水;下部为石灰岩岩溶地下水,富水性强,具有承压性,埋深 7.50 8.50m,受大气降水和地表水的补给。 3 支护方案的选择与设计 3.1 方案选择 本工程基坑开挖较深,综合场地地面及地下管线条件,力求保证基坑侧壁稳定及后续施工的顺利进行,同时考虑工期、材料、设备、人工以及环境角度等因素及支护工程造价的合理性,结合本地区深基坑支护工程设计与施工的实际经验,经过多方案综合考虑 和反复比较,最后确定采用灌注桩进行 “ 排桩支护 ”
3、,桩间采用喷射砼土拱。 考虑工期及场地条件,本工程灌注桩采用了两种桩型,一是液压高频振动沉管桩机振动沉管挖土成孔灌注桩,优点是能够就地成桩、施工简便、环保少污染,成桩速度快,因只适宜在空旷处作业,而本工程西侧及南侧为空地,故采用此桩型;另一种为泥浆护壁冲孔灌注桩,此桩型作业对场地要求不高,但施工速度较慢 ,主要北侧及东侧的采用该种桩型。 3.2 支护方案设计简介 根据设计方案,基坑支护分段进行,支护结构布置见图 1。 基坑支护 形式主要为排桩支护,局部采取放坡。 3.2.1 灌注桩排桩支护 采用灌注桩,根据各边坡线及地质情况水平桩距 1500 2000,桩径 1000,桩长 15 18m。 钢
4、筋笼主筋基坑侧为 6C25,挡土侧对应悬臂桩长度按 9C25、 10C25、6C25布筋,桩与边坡交接处配 4C20,加劲箍为 C162000,箍筋为 10100,桩身混凝土强度等级 C30。 3.2.2 桩间土拱 桩距 1500 时,桩间土拱做法如图 3:桩间土拱做法 1。 桩距 2000 时,桩间土拱做法如图 4:桩间土拱做法 2。 桩间土拱喷射砼做法:喷射砼厚度 80,配 16钢丝网,钢丝网用 C16钢筋钉入土层固定,如图 3、图 4 所示。 3.2.3 冠梁 冠梁截面: 1100800 ;配筋:高度方向 5C20,宽度方向 3C16,双向四肢箍 8100。 3.2.4 支护体系的安全性
5、 采用北京理正深基坑支护结构设计软件 F-SPW5进行设计计算,基坑侧壁安全等级为二级,安全系数为 1.0,基坑周围堆载取 10KPa。西侧、北侧活载考虑为 20KPa,南侧考虑汽车荷载在基坑外 8m,支护 验算满足支护安全要求。 支护方案通过了专家组认证。 4 支护结构的施工 本工程灌注桩采用了两种桩型,两种成桩方式,一是西侧及东侧的支护桩采用 QD160液压高频振动沉管桩机振动沉管挖土成孔灌注工艺;二是北侧及东侧的支护桩采用 GPS1500 冲孔桩机的泥浆护壁冲孔成孔灌注工艺。 4.1 支护桩的施工 4.1.1 振动沉管人工取土成孔灌注成桩工艺 施工工艺流程。测量定桩位 桩机就位 沉护筒管
6、 人工取土 安放钢筋笼 拔管、浇筑混凝土 桩机移位 主 要施工工艺。 桩机就位 :复核确认好桩位,调整好沉管的垂直度再进行沉管。 沉护筒管:利用高频液压振动锤将钢护筒沉入地下,当桩管沉至设计标高时停止沉管;本工程因桩距小于 3.5倍桩径采用跳打法施工,采取了隔 2打 1的做法。 人工取土:人工洋稿开挖,电动葫芦出土。采取的安全措施:空压机向孔内通风换气后,人员才下孔作业; 10m 以上深孔作业时,保持向孔内通风,通风量不少于 25L/s,以防止急性中毒事故发生;孔内使用安全电压照明; 人员上下采用软爬梯。 安放钢筋笼及导管:钢筋笼通长布置,钢筋笼接头使用直螺纹套筒机械连接,接 头错开,纵横钢筋
7、交接处采取焊接,保护层 70mm厚度控制采用主筋侧向按 3m一道焊接弓形撑架的方式,钢筋笼分节吊放在孔口进行连接。钢筋笼固定在钢护筒上,浇捣过程保证不浮起不下沉。 拔管、浇筑混凝土。按计算好的灌注量将混凝土料用套管投入到孔内后,即进行振动拔管。施工中拔管灌注过程没有出现过异常。 4.1.2 泥浆护壁冲孔成孔灌注桩工艺 施工工艺流程。测量定桩位 设置浆池、浆沟 桩机就位 埋设护筒 冲击造孔 清孔换浆 校验桩孔 安放钢筋笼及导管 浇筑混凝土 拔护筒、填空孔 桩机移位 主要施工工艺。 护筒埋设:孔口设 8厚钢板护筒,内径比钻头直径大 200,护筒高度 1.5m,为定位用并防止孔口坍方。 冲击成孔:采
8、用泥浆循环方式进行浅孔排渣,采用抽渣筒进行深孔抽排渣,冲孔时主要控制各环节泥浆性能及冲程进行冲击成孔。现场泥浆控制要求为: 1)开孔,比重1.1 1.3,冲程 0.9 1.1; 2)粘土,清水,冲程 1 2; 3)砂卵石,比重1.3 1.5,冲程 2 3。现场采用泥浆比重计 (CN61M/NB-1)进行泥浆比重测定。 清孔换浆:到达终孔深度确认无误后,进行清孔使用钢抽渣筒反复进行掏渣,将孔底沉渣 及淤泥清除,并用测绳测量孔底沉渣,保证沉渣厚度不大于 100mm。泥浆密度控制在 1.15 1.25 间,采用水泵抽入清水置换控制。 安放钢筋笼及导管: 浇筑混凝土:采用导管法水中浇筑,在钢筋笼及导管
9、安放好立即进行浇捣,浇捣过程导管埋入混凝土的深度控制在1.0m 5.0m 间,并根据混凝土落入量相适应的速度来拔导管,导管勤提勤拆,按一次拆管不超过 6.0m 控制,灌注过程中没有出现顶部沉渣泥浆渗入的现象,灌注桩的冲盈系数 1.10 。 4.2 冠梁施工 施工工艺流程:开挖土方 砍桩整平 桩顶钢筋调直 放 样 绑扎钢筋 支模 灌注混凝土 拆模养护 冠梁施工采取分段开挖,分段灌注方式进行。 4.3 桩间土拱的施工工艺 基坑每层挖深取 2m,开挖一层即立即进行该层土拱施工。土拱采取 80厚喷射砼内布 16钢丝网。 施工工艺流程。挖土修面 初喷 布设钢丝网 复喷 主要施工工艺。 挖土修面:坚持分层
10、分段开挖与快速支护的原则,以利于坡面的稳定性。挖土采取机械挖土,人工修出设计要求的拱型。施工因支护桩作为拱脚桩的净间距较小,为保证进度,故尝试采取了作业面内拱间土方一次性开 挖,没有采取按拱分段开挖修面。 初喷:初喷厚度按 4cm,施工前,用压缩空气风对边坡进行土面清渣,以保证砼与土面的良好粘结。混凝土采用 PR32.5 普通硅酸盐水泥,清水河中砂,石子为小豆石,水灰比不大于 0.45,配合比为水泥 :砂 :小豆石 =1:2:2,随拌随喷。喷射砼施工时喷头自下而上进行作螺旋状移动,喷头与受喷面距离控制在 1 1.5m之间,射流方向应垂直指向喷射面,喷射压力不小于 7Mpa。 钢丝网挂设:钢丝网
11、片按照每层支护高度制作,预留 200mm作下层土拱网片搭接长度。 复喷:为保证施工时的喷射混凝土厚度达到设 计值,在坡壁上打入钢筋作为控制标记。按初喷施工要求进行二次喷射,保证总厚度达到设计要求80mm,最终使钢丝网片、喷射混凝土形成一个整体。 排水:土拱间布设多排泄水管,坑底四周设置集水沟、井,进行集中抽水出坑。施工中未出现需要边坡溜方、坍塌的情况。 4.4 应急防患措施 基坑开挖后 ,现场采取的紧急防患措施有: 备有足够砂和砂袋; 坡顶不堆载,并联系多台挖土机,遇险随时能够调入现场进行及时卸载措施; 加强监测,及时发现险情。 4.5 桩基质量成果 施工 231 根支护桩 ,按 设计要求总桩
12、数的 20%进行低应变检测 ,检测共 47根桩 ,其中 类桩 41 根 ,占 87.3%, 类桩 6 根 ,占 12.8%。 5 施工监测情况 为保证基坑施工的顺利、安全,按设计要求对整个支护体系的使用实行监测。通过跟踪监测,及时掌握支护结构和基坑内外土体位移情况,以便优化基坑设计,随时调整施工参数。 (1)计划监测内容 : 支护结构水平位移; 基坑边坡顶的沉降情况; 基坑外 8m 范围内重要设施沉降倾斜观测; 基坑回弹情况。 (2)监测频率: 在支护施工阶段,每天监测不少于 1次; 在 完成基坑开挖,变形趋于稳定的情况下,一般 3天测一次,但遇雨天及恶劣天气每天监测不少于 1 次。 (3)监
13、测结果 : 基坑支护结构的最大水平位移为 24mm(未大于 1 200 基坑开挖深度 ),水平位移速率未出现连续三天大于 3mm/d 的情况; 基坑边坡顶的最大沉降量为 11mm; 附近建筑最大的沉降量为 3mm,倾斜量为 9mm,未发现建筑物因基坑施工发生的裂缝; 基坑底部或周围土体未出现如隆起、涌土。 6 结束语 (1)本工程共 231 根支护桩,实际施工时间为 49 天,主要受冲孔灌注桩的成桩速度限制 。因使用了高频液压振动沉管人工取土成孔技术,缩短了基坑施工工期,取得了一定的经济技术成效。 (2)冲孔桩机械现场配置 6台,一台机械平均成桩速度约为 2天根。冲孔灌注桩技术要求高、工序多,
14、施工操作具有一定难度,操作人员的责任心,技术素质和经验对成桩速度与质量有较大的影响,经验丰富的操作人员对施工中出现的问题能够及时发现,及时处理避免酿成事故;控制关键是严格控制泥浆的性能及混凝土质量,保证符合规范要求;严格要求进行每道工序施工,可以避免事故的发生。 (3)喷射砼的粘结力强、抗渗性能好、能够很 好的进行坡面土层封闭防止土层风化与松动,从而保证边坡稳定。 (4)实例效果,本工程基坑支护施工期间,根据跟踪监测结果,指标符合设计要求,基坑边坡及相邻建筑状态稳定;根据持续观察,基坑周边建筑无异常沉降发生,本工程的采用的排桩支护方案是可行、有效的。因此,深基坑采取灌注桩排桩支护方式是可行的,能够确保边坡安全并有利于施工作业。 作者简介:艾强( 1979-),男,工程师,中煤科工集团西安研究院,陕西 西安 710077