深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與坑內(nèi)加固技術(shù)分析

汪良文

(安徽省隆峰建設(shè)工程有限公司,安徽 蕪湖 241000)

隨著城市開發(fā)建設(shè)密度的加大,為節(jié)約土地資源,解決停車難問題,高層建筑物普遍帶有2～3層地下室,基礎(chǔ)開挖深度加大。尤其是處于鬧市區(qū)的新建建筑物四周情況復(fù)雜,緊鄰城市主干道和原有房屋,土方開挖無放坡條件,須作直壁開挖,施工難度增強(qiáng),應(yīng)提前做好圍護(hù)方案比選和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計,確保基坑土方開挖、地下主體結(jié)構(gòu)施工以及周圍環(huán)境安全。下面詳細(xì)分析深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和坑內(nèi)加固技術(shù)在工程實例中的應(yīng)用。

近日,某擬建商業(yè)大廈工程地處江蘇南京河西地區(qū),該地塊西鄰城市主干道江東北路,北靠龍園北路,南側(cè)緊鄰江蘇省婦幼保健院。大廈采用框架剪力墻結(jié)構(gòu),主樓(辦公、商業(yè))26層,其中裙樓(商業(yè))5層,地下室3層。基坑呈長方形布置,南北長約110m,東西寬約40m,開挖深度-18.4m。地基基礎(chǔ)(樁基)設(shè)計等級為甲級,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級,基坑側(cè)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級,重要性系數(shù)不小于1.10,很顯然,屬一級深基坑工程。

1 深基坑工程的特點

(1)深基坑工程的定義。住建部關(guān)于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》(建辦質(zhì)【2018】31號文)明確指出：開挖深度超過5m(含5m)的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)、降水工程是深基坑工程,屬超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程范圍。

(2)對深基坑工程的管理要求。超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程開工前,施工單位應(yīng)編制危大工程專項施工方案,并組織召開專家論證會對該方案進(jìn)行論證,論證通過履行完相關(guān)審批手續(xù)后方能正式實施。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇

(1)地下連續(xù)墻支護(hù)(方案一)：地下連續(xù)墻作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)既擋土又止水,具有剛度大、變形小、安全可靠等優(yōu)點,在超大規(guī)模的基坑中應(yīng)用較多。但本工程四周地下管線埋置情況復(fù)雜,待開挖基坑?xùn)|側(cè)緊鄰城市燃?xì)夤艿?西側(cè)緊靠供電部門220KV地下電纜涵洞,在無支撐的情況下,地下連續(xù)墻溝槽不宜開挖,否則易造成東西兩側(cè)管道和涵洞下沉；地下連續(xù)墻槽段接口處易滲水；同時地下連續(xù)墻僅作為地下結(jié)構(gòu)施工期間的臨時結(jié)構(gòu),造價太高,業(yè)主無法接受。

(2)水泥土攪拌樁支護(hù)(方案二)：抗?jié)B止水效果好,造價較為經(jīng)濟(jì)。因水泥攪拌樁整體穩(wěn)

定性和抗傾覆能力差,剛度不夠,樁頂位移大,無法滿足本工程基坑側(cè)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(一級)的要求和一級深基坑工程施工規(guī)范的規(guī)定,安全性難以保證。

(3)排樁加內(nèi)支撐支護(hù)(方案三)：①基坑內(nèi)側(cè)采用￠1200/1300@1400/1500鉆孔灌注樁作支護(hù)結(jié)構(gòu),外側(cè)采用￠850@1200三軸深攪樁作止水帷幕,另外￠800@1400/1500高壓旋噴樁作樁間加固處理。三道排樁作為圍護(hù)支撐結(jié)構(gòu),其優(yōu)點是：剛度大、變形小、受力可靠；工藝成熟、樁徑可靈活調(diào)整；造價合理、不受工期影響；施工期間對周邊環(huán)境影響??；與主體結(jié)構(gòu)關(guān)系小、施工速度快；三軸深攪樁連接好、止水效果佳。實踐證明,采用方案三既解決了現(xiàn)場可支護(hù)面積狹小的不利條件,又滿足了設(shè)計要求,施工方便,安全度高,技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,業(yè)主滿意,取得了預(yù)期的效果；②鉆孔灌注樁施工工藝有兩種方式：正循環(huán)和反循環(huán)。正循環(huán)指的是泥漿從鉆桿中心噴入,鉆進(jìn)與排渣同時連續(xù)進(jìn)行,護(hù)壁好,不易塌孔,但鉆速慢；反循環(huán)的泥漿從鉆孔進(jìn)入,然后由鉆頭的鉆桿下口吸進(jìn),通過鉆桿中心排入至沉淀池。因返循環(huán)工藝采用的是泥漿主動吸進(jìn),所以清渣效果好,鉆速快,如遇土質(zhì)不好,易塌孔和卡鉆。具體采用哪種方式,要根據(jù)工程所處地塊的土質(zhì)勘探、現(xiàn)場情況及工期要求來確定；③鉆孔清渣驗收合格后,應(yīng)立即灌注混凝土?；炷潦┕ひB續(xù)進(jìn)行,不得中斷,每根樁的澆筑時間應(yīng)大于混凝土的初凝時間。當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底部時,要適當(dāng)降低施工速度,以防鋼筋籠上浮,導(dǎo)管宜埋深在2-6米之間。樁頂混凝土超灌高度應(yīng)大于1倍樁徑且滿足樁身完整性及鋼筋籠焊接質(zhì)量要求,不得有斷樁、混凝土離析及夾泥現(xiàn)象出現(xiàn)。采用低應(yīng)變動測法檢測樁身完整性,測斜儀測定成孔垂直度,井徑儀測量孔徑,靜載試驗法檢測樁的承載力,止水樁可采用靜力觸探等手段檢查成孔質(zhì)量。通過一系列樁基工程檢測技術(shù)手段確保樁基施工質(zhì)量符合設(shè)計規(guī)定和滿足使用要求；④基坑內(nèi)支撐設(shè)置4道鋼筋混凝土支撐方式。因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定,有可靠的鏈接構(gòu)造；具有足夠的剛度能滿足承載力要求,變形??；支撐立柱采用灌注樁內(nèi)插角鋼格構(gòu)柱。整個支撐體系縱橫向渾然一體,足以形成立體空間支撐系統(tǒng)。對鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量有異議的可采用超聲探傷法進(jìn)行檢測；⑤土方開挖前業(yè)主應(yīng)安排具有資質(zhì)的專業(yè)監(jiān)測單位制定系統(tǒng)的監(jiān)測方案,對基坑周圍環(huán)境包括近鄰建筑物、構(gòu)筑物、道路、地下管線、地下水走向及基坑邊坡土體的水平和豎向位移、基坑坑底土體隆起等進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測項目實測值達(dá)到設(shè)計監(jiān)控報警值、基坑底部可能出現(xiàn)流砂或管涌征兆、周圍土體出現(xiàn)可能導(dǎo)致剪切破壞的跡象時,應(yīng)立即停工,并對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境采取應(yīng)急保護(hù)措施。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果,及時調(diào)整施工方案和施工進(jìn)度,并同步向建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計、質(zhì)量安全監(jiān)督等部門報告。監(jiān)測工作完成后,監(jiān)測單位應(yīng)提供完整的基坑工程監(jiān)測報告。

3 坑內(nèi)加固技術(shù)

(1)根據(jù)地質(zhì)勘察報告,基坑開挖深度范圍內(nèi),基坑側(cè)壁土層為：①層填土；②1粉質(zhì)粘土；②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；③粉質(zhì)粘土?；拥撞恐饕挥冖鄯圪|(zhì)粘土中。由于②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為流塑狀,一旦土層挖開,經(jīng)過應(yīng)力釋放卸載后,坑底可能會產(chǎn)生涌土現(xiàn)象,危及支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊安全,應(yīng)考慮坑底抗隆起穩(wěn)定性要求,為防止坑底隆起應(yīng)對坑內(nèi)土質(zhì)采取加固措施,加固處理的目的是固結(jié)穩(wěn)定土層和止住地下水。

(2)為達(dá)到基坑支護(hù)被動區(qū)(坑內(nèi))加固效果,坑內(nèi)加固處理采用三軸深攪樁。樁徑850,樁間距1900,排距700,水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。根據(jù)地勘報告和地下水埋深走向,本工程加固區(qū)域總體布局是：東北區(qū)域加固深度-26.5米,西南區(qū)域加固深度-24.0米,基坑內(nèi)四周6米范圍布滿深攪樁,中間區(qū)域呈4～5米寬豎格柵狀布置。加固深攪樁樁頂標(biāo)高-8.0米,-8.0米以上空頭部分水泥摻量減半,深攪樁有效長度控制在16～18.5米,并應(yīng)在工程樁和支護(hù)樁施工前進(jìn)行。

(3)三軸深攪樁開工前,施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試樁試驗,確定實際采用的水泥摻量、水泥漿液水灰比、成樁工藝、鉆機(jī)下沉及提升速度等施工參數(shù)與施工步驟,試樁數(shù)量不少于3根。根據(jù)試樁過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整,并將結(jié)果數(shù)據(jù)及時提交業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理等相關(guān)單位。各方認(rèn)可后上報詳盡的三軸深攪樁施工方案,經(jīng)最終審批同意后方可實施。

(4)三軸深攪樁采用套接孔法,二噴二攪施工工藝。樁與樁的施工搭接時間不宜大于24小時,因故超時,必須放慢攪拌速度以保證搭接質(zhì)量；若搭接時間過長或無法搭接應(yīng)作為冷縫記錄在案,并經(jīng)監(jiān)理和設(shè)計單位認(rèn)可后,采取在冷縫處補(bǔ)做兩根搭接長度為200的￠1000旋噴樁進(jìn)行封堵加強(qiáng)處理,以確保攪拌樁的施工質(zhì)量及止水效果。

4 結(jié)束語

(1)針對深基坑開挖深度大、范圍廣和安全性等特點,支護(hù)結(jié)構(gòu)類型應(yīng)綜合考慮地塊所處地理位置、土質(zhì)條件、地下水埋深、開挖深度和周圍環(huán)境等因素來選擇。在實際工作中,應(yīng)提出多種可行性施工方案,通過定性或定量的分析比較最終確定方案。

(2)成孔質(zhì)量和入巖深度的判斷直接關(guān)系到鉆孔灌注樁的完整性及承載力,鉆孔灌注樁施工是深基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要一環(huán),圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后,應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范要求對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測,驗收合格后方能進(jìn)行地下主體結(jié)構(gòu)的施工。

(3)為保證在基坑開挖及地下主體結(jié)構(gòu)施工期間周邊環(huán)境的安全,深基坑支護(hù)方案的實施應(yīng)有施工監(jiān)測相配合,實行信息化施工。