高靈敏度土基坑支護(hù)施工探討研究

史 智 強(qiáng)

(山西五建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030013)

高靈敏度土基坑支護(hù)施工探討研究

史 智 強(qiáng)

(山西五建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030013)

根據(jù)高靈敏度土基坑支護(hù)的要求，對(duì)支護(hù)方案的選擇及支護(hù)原理進(jìn)行了介紹，主要闡述了基坑支護(hù)的形式及施工工藝要點(diǎn)，并分析了采用不同支護(hù)形式進(jìn)行深基坑施工的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，以供參考。

深基坑，支護(hù)形式，施工

0 引言

近年來(lái)，隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)有建筑對(duì)地下空間的利用率有了更高的要求。

舊城改造項(xiàng)目本身地處鬧市，周邊環(huán)境復(fù)雜，緊挨規(guī)劃道路，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，鄰近建筑物、構(gòu)筑物較多且距改造項(xiàng)目較近，不同的建筑物、構(gòu)筑物對(duì)改造項(xiàng)目基礎(chǔ)施工的影響呈現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣性。

為應(yīng)對(duì)不同情況下基礎(chǔ)施工復(fù)雜多樣化，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中往往采用多種基坑支護(hù)形式相互結(jié)合的方法，來(lái)保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全,要在消費(fèi)比較合理的情況下，控制結(jié)構(gòu)和其周圍土體的變形,以保證周圍環(huán)境(相鄰建筑及地下公共設(shè)施等)的安全。

1 支護(hù)方案選擇及原理

1)針對(duì)周邊環(huán)境及地下管線復(fù)雜，水位較高且地下土層為高靈敏度土及液化土層的情況，在基坑周邊采用三軸攪拌樁形成止水帷幕，減少基坑降水量，采用坑內(nèi)深井降水與坑外回灌相結(jié)合的降水方案，有效減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。

2)在離建筑物及管線較近的坑壁，若有坡道并且為二次施工的地方，基坑深度局部加深時(shí)，加深的地方設(shè)雙排樁+雙排樁+對(duì)撐進(jìn)行支護(hù)，雙排灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是由平行的鋼筋混凝土樁及樁頂?shù)墓诹喊亚昂笈胚B接起來(lái)沿基坑長(zhǎng)度方向形成空間門式圍護(hù)體系，整體剛度比較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較好,空間效應(yīng)強(qiáng),致使結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平位移小,能有效控制結(jié)構(gòu)變形。在陰角部位，無(wú)法進(jìn)行多排灌注樁支護(hù)施工時(shí)，在雙排灌注樁樁頂設(shè)冠梁，加斜鋼支撐進(jìn)行支護(hù)形成一個(gè)整體的受力構(gòu)件，可有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂?shù)乃轿灰?，減小該處冠梁的彎矩。為穩(wěn)定坡道土層，在坡道標(biāo)高較高處加設(shè)土釘進(jìn)行支護(hù)。在挖坡道土層時(shí)，內(nèi)側(cè)雙排樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在外側(cè)灌注樁上和已完的主體結(jié)構(gòu)同一水平處焊接鋼板，加設(shè)對(duì)撐形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)和主體相結(jié)合的作法來(lái)保證基坑的變形和位移。

3)在離建筑物較遠(yuǎn)的坑壁采用鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)樁是承擔(dān)土壓力的主體，加設(shè)土層錨索一方面改善了樁的受力狀態(tài)，降低了樁的彎矩，減少了樁頂位移，保證了周圍建筑物與道路的安全；另一方面，減短了樁長(zhǎng)，降低了支護(hù)體系的造價(jià)。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程：測(cè)量、放線定位→止水帷幕樁→灌注樁→挖土→冠梁→鋼支撐→土釘墻→挖土→預(yù)應(yīng)力錨索→挖土→基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)→鋼支撐。

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 測(cè)量放線定位

施工前，先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算出帷幕中心線角點(diǎn)坐標(biāo)(或轉(zhuǎn)角點(diǎn)坐標(biāo))，利用測(cè)量?jī)x器精確放樣出帷幕中心線，并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核，同時(shí)做好支護(hù)樁，做好工程測(cè)量復(fù)核單，提請(qǐng)甲方驗(yàn)收。其他支護(hù)樁依次進(jìn)行測(cè)量放線，再進(jìn)行施工。

2.2.2 止水帷幕樁施工

施工工藝流程：開溝槽→攪拌機(jī)就位、對(duì)正→噴攪拌下沉(制備水泥漿)→噴攪拌上升→移位進(jìn)行下一幅。

針對(duì)液化及高靈敏度土層，攪拌樁施工時(shí)采用套接一孔法(如圖1所示)，二攪二噴工藝。

2.2.3 雙排灌注樁+雙排灌注樁+對(duì)撐施工

1)施工時(shí)，首先在止水帷幕樁(三軸樁)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始隔一打一和隔三打一施工第一道和第二道雙排灌注樁。針對(duì)高靈敏度及液化土層，灌注樁孔無(wú)法成形，在選擇套筒時(shí)比傳統(tǒng)施工時(shí)套筒要長(zhǎng)，長(zhǎng)度約5 m，鉆孔時(shí)孔內(nèi)保持比地下水位高的水頭，增加孔內(nèi)靜水壓力。采用泥漿(水、膨潤(rùn)土和添加劑)拌成的混合物進(jìn)行護(hù)壁，在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，若還是無(wú)法成形時(shí)，用粘土全部回填搗實(shí)后重新鉆進(jìn)。

2)土方進(jìn)行開挖至內(nèi)側(cè)雙排樁頂標(biāo)高時(shí)，鑿出樁鋼筋，設(shè)一道連系梁，梁的鋼筋與鑿出的樁鋼筋和格構(gòu)柱分別焊接，澆筑混凝土，連系梁起到支撐的作用。

3)在內(nèi)外側(cè)雙排樁施工完后，對(duì)固定格構(gòu)柱的立柱樁進(jìn)行施工，圖2所示格構(gòu)柱與樁中鋼筋籠焊接成為一體且重疊3 m，隨最后一節(jié)鋼筋籠一起放入，安放好鋼筋籠后，澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完后，開始支護(hù)樁和結(jié)構(gòu)的對(duì)撐施工，首先把鋼管與冠梁上預(yù)埋的鋼板進(jìn)行焊接，并經(jīng)格構(gòu)柱與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(±0.000處)頂板中框梁中預(yù)埋的鋼板進(jìn)行焊接，這樣支護(hù)體系與結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)整體，保證基坑的變形和位移。

2.2.4 雙排灌注樁+斜鋼支撐施工

1)支撐樁在支護(hù)樁施工時(shí)同時(shí)施工。

2)鋼管支撐及裝配構(gòu)件的制作。

由于鋼支撐較長(zhǎng)，需分段加工，現(xiàn)場(chǎng)組合。制作時(shí)應(yīng)分組編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝為成型單根支撐。

3)鋼支撐的架設(shè)。

每節(jié)段分層開挖至鋼支撐架設(shè)的高度后，立即放出支撐位置線和各支撐構(gòu)件的中心線。

施工時(shí)采用一臺(tái)20 t吊車，起吊點(diǎn)在構(gòu)件兩端1/3處，然后輕放在事先打好的支撐樁鋼立柱的牛腿支架上(如圖3所示)。

2.2.5 土釘施工

施工時(shí)，嚴(yán)格控制基坑開挖深度，在施工第一道錨栓前，對(duì)已開挖的邊壁土體進(jìn)行噴錨構(gòu)筑第1層混凝土面層,而后,擊入注漿鋼管,再噴射第2層鋼筋網(wǎng)混凝土面層,待面層達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行土釘注漿,注漿應(yīng)從底部開始,其注漿壓力由低到高緩慢加壓,若加壓過(guò)大或過(guò)快可能會(huì)加速軟土變形,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹈鎸颖懒?對(duì)支護(hù)十分不利。注漿完后，立即用水泥袋將錨釘端部進(jìn)行封堵。

2.2.6 錨索施工

1)錨索、制漿管制作。

錨索拉桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造由專人制作，要求順直。為保證拉桿有足夠水泥漿保護(hù)層，沿桿體軸線方向每隔1.5 m設(shè)置一個(gè)支架，支架孔中穿兩長(zhǎng)一短三根塑料管，兩根與鋼絞線同長(zhǎng)為注漿管，另一根管為封口管大約4 m～6 m。自由段涂黃油，用波紋塑(或塑料)管加套，并與自由段末端捆扎嚴(yán)實(shí)，保證自由段鋼絞線在預(yù)加應(yīng)力時(shí)自由拉伸。

二次注漿：將二次注漿管放在支架中間，第二次注漿管端部距孔底距離不大于500 mm，在距錨桿末端2L/3范圍內(nèi)設(shè)置注漿孔，孔徑6 mm～8 mm，孔距500 mm，每個(gè)注漿截面的注漿孔2個(gè)，孔眼用防水膠帶纏緊(軟管前端要封閉)，自由端用直徑22焊接鋼管，前端與軟管連接，外端套絲與高壓膠管連接。

錨索鋼絞線長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)有效長(zhǎng)度(錨固段+自由段)+加強(qiáng)肋梁高度+加強(qiáng)墊板厚度+張拉設(shè)備工作長(zhǎng)度。

2)鉆機(jī)選擇。

應(yīng)選用大功率沖擊鉆機(jī)、等長(zhǎng)鉆桿和套管進(jìn)行施工。

鉆機(jī)就位后，要按照設(shè)計(jì)要求校正孔位的垂直、水平和角度

偏差。錨索的鉆孔深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度0.5 m～1.0 m。

3)鉆孔。

錨索成孔直徑200 mm，成孔深度比設(shè)計(jì)桿體長(zhǎng)度長(zhǎng)0.5 m，采用清水鉆孔套管跟進(jìn)工藝，隔三打一的跳打法施工。

鉆進(jìn)時(shí)，先啟動(dòng)水泵，使沖洗液(泥漿)從鉆桿中心流向孔底，在一定水壓力(0.15 MPa～0.30 MPa)下，水流攜帶鉆削下來(lái)的土屑從鉆桿與套管的孔隙處排出。鉆進(jìn)時(shí)要不斷供漿沖洗，始終保持孔口水位，因高靈敏度土不易成孔，必須控制好鉆進(jìn)速度，在鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)注意出水速度、鉆桿壓力的變化，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度。

4)拔出鉆桿。

待鉆至規(guī)定深度后，立即拔出鉆桿。

5)插入錨索。

鉆桿拔出后插入錨索，插入時(shí)將錨索有定位支架的一面向下放，在插入錨索第一次注漿完畢后將套管拔出，為保證自由段可以自由伸長(zhǎng)，錨索自由段用塑料(或波紋塑)管包裹，與錨固體連接處用鉛絲綁牢。

6)注漿。

樁錨預(yù)應(yīng)力錨索用二次注漿和兩次補(bǔ)漿工藝，第一次注漿采用孔底注漿方法，一次注漿充滿后，將套管拔出，漿液會(huì)下降，要及時(shí)補(bǔ)充注滿(填補(bǔ)套管縫隙)，注滿漿的錨索孔口及時(shí)用草袋封堵，用鋼筋(鋼管)搗實(shí)至孔口不再泛漿為止。間隔4 h后，錨索孔口水泥漿初凝后，再次壓力(0.5 MPa～1 MPa)補(bǔ)漿(增強(qiáng)錨索穿透止水樁縫隙水泥漿的密實(shí)度)。

7)腰梁加工及安裝。

支護(hù)樁錨索腰梁采用鋼筋混凝土腰梁。

8)預(yù)應(yīng)力張拉鎖定。

a.當(dāng)錨索純水泥漿固結(jié)體強(qiáng)度和腰梁的混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉。b.裝上千斤頂，開動(dòng)油泵，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉。每根錨索張拉鎖定均要分級(jí)張拉，張拉至設(shè)計(jì)荷載的0.9倍～1.0倍后再按設(shè)計(jì)要求鎖定。并認(rèn)真記錄各級(jí)張拉鋼絞線的彈性伸長(zhǎng)量。

3 效益分析

3.1 社會(huì)效益

針對(duì)高靈敏度土及液化土層復(fù)雜地質(zhì)情況下，深基坑支護(hù)施工時(shí)，不同的周邊環(huán)境采用不同的支護(hù)形式，不僅安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，而且施工方便，加快了施工進(jìn)度。在基坑變形監(jiān)測(cè)中，無(wú)論是樁頂?shù)乃?、豎向位移，樁身深層水平位移還是對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物的變形監(jiān)測(cè)，變形都在可控范圍內(nèi)，確保了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

該工藝由于因地制宜地采用支護(hù)形式，大大縮短了工期，節(jié)約了人工，材料等，可有效地降低施工成本，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，為基礎(chǔ)、主體的順利施工提供了保證，安全性比較高，值得推廣。

Study on support construction of high-sensitivity soil foundation

Shi Zhiqiang

(Shanxi5thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

According to high-sensitivity soil foundation support demands, the paper introduces support scheme selection and support principles, mainly describes foundation support forms and construction technology points, and analyzes social and economic benefits of deep foundation construction by applying various support forms, with a view to provide some guidance.

deep foundation, support form, construction

2015-05-22

史智強(qiáng)(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0085-02

TU463

A