淺談深基坑支護(hù)復(fù)合技術(shù)處理方法＊

陽(yáng)仨仨

(湖南省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理總站,湖南長(zhǎng)沙 410011)

淺談深基坑支護(hù)復(fù)合技術(shù)處理方法＊

陽(yáng)仨仨

(湖南省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理總站,湖南長(zhǎng)沙 410011)

某市區(qū)內(nèi)高層建筑進(jìn)行基坑開挖,基坑尺寸為60m× 40m,開挖土層厚度約6 m,本工程地層由上而下由雜填土、沖洪積粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂組成,總厚度約5～6m,底部置于強(qiáng)風(fēng)化巖層。地下水位淺,在地表下約0.5m左右,由于建筑施工工地狹窄,無(wú)法進(jìn)行全放坡。

一、基坑支護(hù)方案的選擇

由于考慮采用挖孔樁擋土在施工過(guò)程中易形成流砂,孔壁塌陷嚴(yán)重,而在市區(qū)內(nèi)施工又要求符合低噪聲、少污染的要求,本工程首選了土釘墻支護(hù)擋土(屬于土體加筋技術(shù)的一種),利用了土釘與土體牢固結(jié)合而共同工作,從而彌補(bǔ)了土體自身強(qiáng)度的不足,增強(qiáng)了土坡坡體自身的穩(wěn)定性。土釘墻支護(hù)施工靈活、安全迅速、無(wú)噪聲、無(wú)污染,對(duì)施工機(jī)械要求低,對(duì)場(chǎng)地要求小,與傳統(tǒng)的圍護(hù)工藝要比,邊開挖邊圍護(hù)、工期大大縮短。從統(tǒng)計(jì)角度分析,與地下連續(xù)墻及帶支撐的支擋型圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比,造價(jià)降低約30%～50%左右。

土釘墻支護(hù),適用于地下水位以上或降水后密實(shí)性較好的砂土或可塑以上的粘性土.對(duì)于本工程而言,土釘支護(hù)在砂性土層中的運(yùn)用,降水阻水是成功的關(guān)鍵.只有把地下水降低,才能提高土體的抗剪程度和內(nèi)摩擦角指標(biāo),土釘?shù)腻^固力也相應(yīng)提高,從而縮短錨桿,減少工期。

在考慮降水措施時(shí),主要從井點(diǎn)降水和定噴隔水帷幕中進(jìn)行選擇。采用降水措施時(shí),應(yīng)充分考慮水位下降對(duì)周圍環(huán)境的影響.如采用井點(diǎn)降水措施,坑外水頭降低,地面沉降會(huì)對(duì)該基坑周圍臨近建筑物產(chǎn)生不利影響。同時(shí),開挖土層的沙灘程度較小,井點(diǎn)降水恐難收到良好效果。此外,井點(diǎn)降水連續(xù)作業(yè)、不斷電要求高,需配備足夠的降水設(shè)備及備用發(fā)電機(jī),花費(fèi)較大。

而在土釘墻外圍采用隔水帷幕則能避免井點(diǎn)降水的不足。一方面,它能夠保證帷幕外土體與地下水位的穩(wěn)定和飽和,減少對(duì)周圍環(huán)境的影響;另一方面,顯著降低帷幕內(nèi)土體的水力梯度和形成流砂的可能性,避免地下水對(duì)邊坡土體的潤(rùn)滑和膨脹作用,為土釘提供良好的工作環(huán)境,保證土釘對(duì)土體的錨固和加強(qiáng)作用。如隔水帷幕施工質(zhì)量良好,則后續(xù)工作量很少,這也是其一大優(yōu)點(diǎn)。

二、基坑支護(hù)體系的設(shè)計(jì)

(一)定噴隔水帷幕設(shè)計(jì)

采用定噴三重管法施工隔水帷幕,其原理是:將高壓清水、空氣、水泥漿液通過(guò)特制鉆桿送至鉆桿底部,通過(guò)噴嘴形成水、氣同軸射流注入,置換部分土體,并與土體混合,形成具有一定厚度和強(qiáng)度、滲透性較底的水泥土固結(jié)體.施工時(shí)使其相鄰噴射固結(jié)體相互搭接,則形成封閉的隔水帷幕。

設(shè)計(jì)時(shí)初擬訂施工參數(shù),根據(jù)工程地質(zhì)情況和以往經(jīng)驗(yàn),采用工程類比法擬定水泥漿水灰比、噴水壓力、提升速度、噴射孔距以及噴射角度.正式施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn),通過(guò)檢驗(yàn)定噴效果對(duì)設(shè)計(jì)初擬參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以確定最佳施工參數(shù)。

(二)土鑰墻支護(hù)設(shè)計(jì)

1.放坡與護(hù)面

地表以下3m進(jìn)行第一級(jí)放坡,根據(jù)基坑土體類型,放坡破度采用1∶1～1:0.8。在坡項(xiàng)和坡面打入3排1m長(zhǎng)的粗鋼筋,水平間距2.5m坡面掛細(xì)鐵絲網(wǎng),外噴射50～100mm厚M5水泥砂漿,形成加筋柔性護(hù)面。噴漿罩面的目的是防止淺層土體松弛,崩解,避免邊坡遭受雨水沖刷。地表3m以下,按1∶0.5放坡,同樣做水泥砂漿護(hù)面,而進(jìn)行土釘支護(hù)。

2.土釘墻的計(jì)算方法

1)假定土釘墻的形式

2)土釘布置

3)土釘抗拉承載力驗(yàn)算

4)土釘整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

5)構(gòu)造要求

6)施工與檢測(cè)

根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)為粉土及粉砂,成孔困難,故采用打入注漿型土釘;土釘長(zhǎng)度由兩部分組成L(m)=Lm(m)+Lz (m),Lm(m)為錨固長(zhǎng)度,Lz(m)為自由長(zhǎng)度。其中Lm(m)是由土釘?shù)目估休d力確定的,Lz(m)由基坑幾何關(guān)系確定。

土釘抗拉承載力驗(yàn)算,對(duì)于單級(jí)放坡土釘墻的土壓力可以直接折減修成。但對(duì)于多級(jí)放坡時(shí),計(jì)算下級(jí)坡的土壓力時(shí),其上級(jí)坡的土體自重將被作超載考慮。單根土釘?shù)目估休d力一般通過(guò)抗拉試驗(yàn)確定,為消除施工工藝的偶然性,設(shè)計(jì)中取最小值并除以安全系數(shù)K,對(duì)于臨時(shí)土釘安全系數(shù)可取K=1-3。在無(wú)試驗(yàn)資料時(shí),土釘抗拉承載力可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)由計(jì)算確定,施工前再作抗拉試驗(yàn),以驗(yàn)證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧簡(jiǎn)單條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算,但對(duì)比較簡(jiǎn)單的土釘墻,在作了直線滑移面分析后,也可不進(jìn)行復(fù)雜的圓弧滑移面分析,但要從構(gòu)要上保證土釘有足夠的錨固長(zhǎng)度,其構(gòu)造要求應(yīng)符合《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》。

三、保證支護(hù)質(zhì)量、安全的主要技術(shù)措施

(一)定噴隔水帷幕采取的技術(shù)措施

(1)為加進(jìn)速度、提高帷幕防滲效果,所用水泥為早強(qiáng)型水泥或普通硅酸鹽水泥內(nèi)添加適量早強(qiáng)劑。

(2)為保證帷幕厚度(≮200mm)并良好搭接(水平方向搭接長(zhǎng)度≮150mm),正式施工前應(yīng)進(jìn)行試噴并檢驗(yàn)效果,以對(duì)初擬施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

(3)為表面相鄰孔出現(xiàn)竄漿,影響帷幕質(zhì)量,采用跳孔施工法,即待以施工孔水泥初凝后再施工其相鄰孔。

(4)水泥土漿在凝固過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象,使其凝固后的墻體標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高.故應(yīng)在其初凝下沉后采用施工過(guò)程中形成的水泥土冒漿或純水泥漿對(duì)其進(jìn)行回灌,使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

(二)土釘墻采用的技術(shù)措施

(1)為節(jié)約工期并及時(shí)保護(hù)以開挖面,土方開挖與土釘施工交叉進(jìn)行,做到開挖一段、支護(hù)一段.同時(shí)土方開挖從中間向四周進(jìn)行,有利于排除帷幕內(nèi)積水和邊坡穩(wěn)定。

(2)根據(jù)設(shè)計(jì)該工程土釘水平間距1.2m,采用φ48mm鋼管,其上預(yù)鉆注漿孔及外焊倒刺,增加與土體的錨固性能,必須保證注漿壓力,并輔以注漿量檢驗(yàn)注漿效果。

(3)嚴(yán)格控制釘入土長(zhǎng)度,以保證土釘足夠的錨固程度。

(4)土釘墻底加設(shè)1排泄水孔(φ10mm管)距坡腳1～2m挖排水明溝及集水井,用于排除土層內(nèi)積水和雨水。

(5)對(duì)基坑開挖實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),達(dá)到信息化施工的目的。最直觀、最重要的是監(jiān)測(cè)土釘墻頂面的水平和垂直位移。必要時(shí)采取補(bǔ)救措施,消除隱患。

四、施工監(jiān)測(cè)和有關(guān)問(wèn)題的處理

1、隔水帷幕正式施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試噴,開挖檢驗(yàn)試噴效果時(shí)發(fā)現(xiàn),相鄰水泥土墻搭接厚度沿豎直方向差異較大,最薄處僅3cm,分析認(rèn)為,主要原因是各土層物理性質(zhì)不同及鉆桿提升速度偏快,同時(shí)應(yīng)加大噴射壓力。根據(jù)規(guī)范要求本工程面板護(hù)壁厚度檢測(cè)采用鉆孔法,按每100m2抽撿一組,芯樣直徑為10mm時(shí),每組為3個(gè)點(diǎn),厚度平均值應(yīng)大于設(shè)計(jì)厚度,最小值應(yīng)不少于設(shè)計(jì)值的90%。本工程所檢測(cè)點(diǎn)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2、由于地下土體的復(fù)雜性及許多不確定因素,護(hù)壁完成7天后東側(cè)底部發(fā)生局部滲漏,并伴隨涌土現(xiàn)象,淘出約0.2m3的孔洞采取的補(bǔ)救措施是用碎石砂袋緊密填塞孔洞,其外側(cè)用縱橫向粗鋼筋網(wǎng)(φ16×16)鎖死,并及時(shí)排走滲水。直至工程完成,補(bǔ)漏效果良好,未對(duì)施工造成影響。

3、在基坑周邊設(shè)置了7個(gè)測(cè)斜及地下水位觀測(cè)點(diǎn),周邊最大深層位移26mm,由測(cè)斜觀測(cè)數(shù)據(jù)可見,整個(gè)周邊圍護(hù)是成功的。

隔水帷幕和土釘墻在本工程中的組合運(yùn)用效果良好,達(dá)到預(yù)期目的。但是應(yīng)該看到,如何對(duì)定噴帷幕施工中浪費(fèi)的回漿重復(fù)利用,如何采用合理的信息施工法來(lái)優(yōu)選復(fù)合施工進(jìn)一步提高邊坡施工的安全性、可靠性,是值得廣大工程技術(shù)人員探討的。

[1]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330—2002)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]朱浮聲.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算[S].北京:人民交通出版社,2005.

2010-04-20

陽(yáng)仨仨(1973-),男,湖南雙峰人,工程師。