某核工程深基坑坑中坑水池支護及止水帷幕施工技術(shù)

王延明

中核華辰建筑工程有限公司 甘肅嘉峪關(guān) 735100

1 工程概述

1.1 工程概況和特點

某核工程建設(shè)地點于甘肅礦區(qū)，基坑支護由鋼筋混凝土樁和素混凝土樁相互搭接形成的排樁支護及止水帷幕體系，排樁共計181根。局部布置預應(yīng)力錨索，根數(shù)據(jù)基巖面深度動態(tài)調(diào)整。

1.2 工程地質(zhì)條件

由于該基坑位于既有基坑內(nèi)部，其支護頂面標高-15.35～-17.50m，上部土層已經(jīng)開挖，因此，場地地層主要由第三系上新統(tǒng)和前震旦系敦煌群變質(zhì)巖組成，該子項場區(qū)普遍分布細砂、強風化花崗片麻巖、中等風化花崗片麻巖，在部分鉆孔中揭露黏土夾薄層粉砂。

（1）水文地質(zhì)條件。本項目已有基坑采用了管井降水方案，場地內(nèi)地下水位降至-18.0m左右標高。地下水類型為孔隙潛水。

（2）基坑周圍環(huán)境情況。本項目為坑中坑，位于已有基坑內(nèi)的南部，其東南和西南側(cè)與已有基坑支護結(jié)構(gòu)（支護形式為：地下水位以上為土釘墻，地下水位以下為樁錨，樁長17.5m，5道錨索長度16.0m-25.5m）相鄰，水平距離為2.1m，最大開挖深度為3.4m，采用懸臂樁支護?？又锌訓|北側(cè)有在建筏板基礎(chǔ)施工，西北側(cè)場地開闊，最大開挖深度為9.0m，采用樁錨支護或懸臂樁支護[1]。

2 施工工藝技術(shù)

2.1 技術(shù)參數(shù)

（1）圍護樁由支護樁和帷幕樁相互搭接組成。支護樁：樁徑800mm，間距1400mm，樁端進入中風化基巖不少于2.0m，混凝土強度等級C30，塌落度200±20mm。

（2）帷幕樁：樁徑800mm，間距1400mm，樁端進入中風化基巖不少于0.5m，混凝土強度等級C15，塌落度200±20mm。

（3）冠梁：平面尺寸1000×600mm，混凝土強度等級C30。（4）其他主要材料：

鋼筋：支護樁及冠梁主筋為HRB400，箍筋為HPB300。

鋼絞線：公稱直徑15.2mm，強度等級1860MPa。

水泥：P.O42.5水泥。

所有主材進場經(jīng)見證取樣復檢合格后方可使用。

2.2 總體工藝流程

2.3 圍護樁施工方案

根據(jù)本工程的地勘資料，該工程機械鉆孔灌注樁成孔采用旋挖鉆機，鉆機設(shè)備選用1臺徐工集團280型旋挖鉆機及1臺460打拔機。

圍護樁整體施工順序為先施工帷幕樁，再進行支護樁的施工，相鄰樁施工的時間間隔應(yīng)不小于12h，跳打方式見圖1（圖中數(shù)字表示施工順序）。

圖1 跳打順序示意圖

2.3.1 旋挖鉆機工藝流程

旋挖圍護樁的工藝流程見圖2，其中帷幕樁略去鋼筋籠安裝環(huán)節(jié)，其余相同。

圖2 灌注樁施工工藝流程圖

2.3.2 圍護樁施工工藝

（1）場地平整。施工場地應(yīng)三通一平，合理安排施工場地，確保施工道路暢通，以便施工材料到位，施工場地不能因積水影響施工，并使施工過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)沉淀、澄清后再利用。合理架設(shè)施工用電線路，確保施工安全。

（2）放樣定位。工程開工前，根據(jù)軸線及樁位布置情況，在場地內(nèi)建立測量控制網(wǎng)，然后依據(jù)控制網(wǎng)測放各樁位點。放線完成報監(jiān)理工程師復驗符合要求后進行下道工序施工。

（3）機械就位。針對本工程的地質(zhì)情況，選用旋挖鉆機。鉆機定位，由鉆機自身配置電腦控制系統(tǒng)進行鉆機桅桿與機身水平和垂直調(diào)整定位，鉆機就位時必須穩(wěn)固、豎直、水平，定位準確，鉆頭中心與樁位中心誤差不大于10mm。

（4）埋設(shè)外護筒（導向作用）。鉆機就位后，在測量和施工人員的指導下，鉆尖對準樁位中心，鉆機旋挖至一定深度取出土后下放護筒。一般護筒埋深1-2m，護筒內(nèi)直徑應(yīng)比設(shè)計樁徑直徑大100mm-200mm，護筒頂端高出地面0.3m，護筒埋設(shè)的傾斜度控制在1%以內(nèi)，護筒埋設(shè)偏差不超過50mm，護筒四周用黏土回填，分層夯實。

護筒埋設(shè)應(yīng)復測、校正樁位與護筒中心偏差：護筒埋設(shè)好后，由測量人員進行樁位復核校正。報和監(jiān)理工程師確認后，進行鉆進成孔[2]。

（5）鉆機成孔。在鉆進過程中，采用連續(xù)性筒式取土鉆進成孔，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，采用旋挖機成孔，在護筒埋設(shè)并定位后，使用XR-280D型旋挖機鉆進，該鉆機扭矩大，轉(zhuǎn)速高，成孔效率高，適合土層中鉆進。成孔前及提出鉆斗時均應(yīng)檢查鉆頭保護裝置、鉆頭直徑及鉆頭磨損情況，并應(yīng)清除鉆斗上的渣土。成孔鉆進過程中應(yīng)檢查鉆桿的垂直度。成孔時樁距應(yīng)控制在4倍樁距內(nèi)，排出的渣土距樁孔口距離應(yīng)大于6m，并應(yīng)及時清除。旋挖成孔達到設(shè)計深度時，應(yīng)清除孔內(nèi)虛土。

（6）鋼筋籠制作。鋼筋籠制作采用場內(nèi)分段制作，在施工場地外進行鋼筋主筋切斷、套絲、加強筋彎折，運輸至施工現(xiàn)場進行組裝及焊接。在鋼筋圈制作臺上制作箍筋并按要求焊接；將支撐架按2m的間距擺放在同一水平面上對準中心線，然后將配好定長的主筋平直擺放在焊接支撐架上；箍筋按設(shè)計要求套入主筋并保持與主筋垂直，進行點焊；箍筋與主筋焊好后，將繞筋按規(guī)定間距繞于其上，用細鐵絲綁扎；焊接或綁扎鋼筋籠保護層鋼筋環(huán)或混凝土墊塊；將制作好的鋼筋籠穩(wěn)固放置在平整的地面上，防止變形。

鋼筋籠主筋采用絲套筒連接，主筋與箍筋間采用綁扎搭接。綁扎搭接搭接長度大于鋼筋30倍直徑。

主筋焊接接頭，在鋼筋籠橫斷面上不得集中，焊接頭數(shù)量不大于鋼筋數(shù)的50%，接頭集中的兩個斷面在高度上應(yīng)不小于主筋直徑的35倍。

加強筋及箍筋末端需作180彎鉤，其圓弧彎曲直徑D不應(yīng)小于鋼筋直徑d的2.5倍，平直部分長度不應(yīng)小于鋼筋直徑的10倍。

鋼筋籠制作應(yīng)滿足設(shè)計及規(guī)范尺寸要求。其制作允許偏差如表1。

表1 鋼筋籠制作允許偏差表

鋼筋砼保護層厚度應(yīng)滿足樁身設(shè)計要求，本工程以限位鋼筋來保證，每層三個，層間距不大于3.5m。

鋼筋籠運輸，采用平板拖車運至孔位。裝卸及吊裝入孔，均采用吊車。為防止鋼筋籠變形，制作時在起吊點增加加強箍筋一道。

（7）鋼筋籠安裝。鋼筋籠吊放按規(guī)范執(zhí)行，鋼筋籠須制作吊放鋼筋。摔、碰過的鋼筋籠須經(jīng)重新檢驗，合格后才能入孔，損壞嚴重的鋼筋籠須立即拆毀。

下鋼筋籠前，應(yīng)在鋼筋籠主筋外側(cè)焊接保護層支架，以確保保護層厚度達到要求。

鋼筋籠的吊裝采用汽車吊吊裝，確保鋼筋籠的整體性與完整性及垂直度，安全到達樁底位置。

起吊鋼筋籠采用扁擔起吊法，起吊點在鋼筋籠上部箍筋與主筋連接處，且吊點對稱。鋼筋籠設(shè)置4-6個起吊點，以保證鋼筋籠在起吊時不變形。

在下放過程中，吊放鋼筋籠入孔時應(yīng)對準孔位，保證垂直、輕放、慢放入孔。入孔后應(yīng)徐徐下放，不得左右旋轉(zhuǎn)，若遇障礙停止下放，查明原因進行處理，嚴禁高提猛落和強制下放。就位后用兩道插杠固定。

放鋼筋籠時，要求有技術(shù)人員在場，使用吊筋以控制鋼筋籠的樁頂標高及鋼筋籠上浮等問題。

（8）安裝導管。采用絲扣連接的導管，其內(nèi)徑Φ250～Φ280，底管長度為4m，中間每節(jié)長度一般為2.5m。在導管使用前，必須對導管進行外觀檢查、對接檢查。

檢查導管有無變形、坑凹、彎曲，以及有無破損或裂縫等，并應(yīng)檢查其內(nèi)壁是否有混凝土粘附固結(jié)。導管接頭絲扣應(yīng)保持良好。連接后應(yīng)平直，同心度要好。

經(jīng)以上檢驗合格后方可投入使用，對于不合格導管嚴禁使用。導管長度應(yīng)根據(jù)孔深進行配備，滿足清孔及水下混凝土澆筑的需要，即清孔時能下至孔底：水下澆筑時，導管底端距孔底0.5m左右，混凝土應(yīng)能順利從導管內(nèi)灌至孔底。

導管在孔口連接處應(yīng)牢固，設(shè)置密封圈，吊放時，應(yīng)使位置居中，軸線順直，穩(wěn)定沉放，避免卡掛鋼筋籠和刮撞孔壁。

（9）混凝土澆筑。灌注樁排樁應(yīng)采用間隔成樁的施工順序，已完成澆筑混凝土的樁與鄰樁間距應(yīng)大于4倍樁徑，或間隔施工時間應(yīng)大于12h。

本項目支護樁的混凝土強度等級為C30，帷幕樁的混凝土強度等級為C15，混凝土采用混凝土罐車直接澆筑，混凝土坍落度控制在18cm-22cm。圍護樁全部為水下澆筑混凝土，在混凝土澆筑前，對不同深度的樁孔分別計算出混凝土澆筑初灌量。施工中要保證混凝土澆筑初灌量。澆筑時導管埋深控制在2m～6m（根據(jù)樁孔內(nèi)水的深淺確定），混凝土澆筑完成拆管前安排專人測量孔內(nèi)混凝土高度，并做好施工記錄，澆筑混凝土接近樁頂標高時，應(yīng)控制最后一次澆筑量，確保樁頂標高符合設(shè)計要求[3]。

（10）起拔護筒?；炷翝仓Y(jié)束后，即起拔護筒，并將澆筑設(shè)備機具清洗干凈，堆放整齊。

（11）回填樁孔。樁孔混凝土澆筑完成后，應(yīng)將上部未灌混凝土部分利用場地內(nèi)護筒、溝、池、槽開挖出來的泥土、礦渣等進行回填。

2.4 冠梁及腰梁施工方案

樁頂冠梁設(shè)在圍護樁頂部，使排樁相互連接形成整體，冠梁梁砼標號C30，腰梁設(shè)在圍護樁體腰間，斜拉錨索穿過冠梁或腰梁固定，腰梁的型號為工字鋼25a。

2.4.1 冠梁施工工藝流程

圖3 冠梁施工工藝流程

2.4.2 冠梁施工工藝

（1）鑿樁頭、整平樁頂：運用80型小型挖機將樁頭兩側(cè)各挖出工作面，工作面寬1.5m。鑿除采用風鎬和人工剔鑿相結(jié)合的辦法進行，鑿除之前在外側(cè)鉆孔樁上施放一條高程線，對鉆孔樁頂標高進行控制，鑿除的鉆孔樁頂面必須平整，局部高差不大于20mm。鑿除的樁頭須運輸至指定建筑垃圾轉(zhuǎn)運場[4]。

（2）清洗、調(diào)直樁頂鋼筋：清除樁頂浮渣，并清洗、調(diào)直鉆孔樁預留鋼筋并除銹。

（3）定位放線：根據(jù)施工圖紙的位置，用全站儀和鋼卷尺進行梁板位置的確定，并作出標記。

（4）鋼筋綁扎、鋼絞線穿管：冠梁縱向受力筋采用綁扎連接，綁扎連接時搭接長度取冠梁厚度或30d的較小值。鋼筋綁扎前要清理干凈梁板與下部樁體的接觸面，并將該面鑿平；梁板鋼筋綁扎時，要熟悉掌握頂梁配筋圖。鋼絞線穿管75mm直徑PVC，PVC管長1.5m，預留進冠梁中，保持鋼絞線順直[5]。

（5）支模板：使用木模板連接而成，支模時要留出鋼筋保護層厚度。

（6）澆砼與振搗：澆砼采用C30的商品混凝土，澆注時同一個梁板要求一次澆注完成，在澆砼后用震動棒振搗密實，保證連梁表面的平整光滑與順直。梁板上表面達到鋼筋保護層厚度，且能夠滿足設(shè)計要求的高度。

（7）養(yǎng)護：澆砼完成后，需要對其進行養(yǎng)護，根據(jù)月份的氣溫調(diào)整，天冷時可采取覆蓋養(yǎng)護。

（8）拆模：養(yǎng)護達到3天齡期就可以根據(jù)施工順序進行拆模，拆模時不能損傷梁體，拆下的模板表面擦拭潤滑油，并歸類堆放。

（9）回填：拆模完成后，排樁外側(cè)1.5m寬范圍內(nèi)進行土方的回填，同時保證-5.3m平臺的平整度。

2.4.3 腰梁施工

腰梁采用型號為25a的工字鋼，制作各構(gòu)件的鋼板型號嚴格按照圖紙設(shè)計要求制作，鋼板與工字鋼的焊接必須滿焊且滿足規(guī)范要求。

2.4.4 冠梁技術(shù)要求

（1）錨索錨固部位的梁體為梯形，其余部位為長方形，砼強度C30，內(nèi)側(cè)斜面保證與錨索角度垂直。主筋保護層厚度50mm。施工技術(shù)要求按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（2）冠梁鋼筋綁扎前先將支護樁樁頭鑿平至梁底高程并清理干凈。

（3）灌注樁主筋伸入冠梁長度不小于500mm。

（4）鋼筋單面焊接長度為10d，綁扎連接時搭接長度取冠梁厚度或30d的較小值，主筋保護層厚度50mm。

（5）冠梁施工縫應(yīng)留在冠梁轉(zhuǎn)角處。

2.4.5腰梁技術(shù)要求

腰梁施工前先將樁表面進行人工剔鑿，至混凝土露出新鮮面后，用M30水泥砂漿找平，然后直接安裝型鋼腰梁。腰梁之間采用綴板連接（頂部綴板和底部綴板），綴板與型鋼之間采用焊接方法，焊縫寬度大于等于8mm。

2.5 預應(yīng)力錨索施工方案

錨索采用MGL-150普通型鉆機，采用帶護壁套管鉆進工藝，根據(jù)情況調(diào)整增加。漿液采用現(xiàn)場攪拌，滿足施工需要。

2.5.1 錨索施工工藝流程

預應(yīng)力錨索施工工藝流程圖4。

圖4 預應(yīng)力錨索施工工藝流程

2.5.2 主要技術(shù)要求

（1）錨索桿體采用強度等級1860MPa的鋼絞線，錨具選用QM系列或同類定型產(chǎn)品，鋼絞線和錨具須經(jīng)現(xiàn)場取樣復試合格方可使用。

（2）水泥漿用P.O42.5水泥攪拌，水灰比0.5-0.55，漿液攪拌均勻，隨拌隨用。第一次注漿后孔口出現(xiàn)虧空，應(yīng)及時補漿填滿。

（3）隔離架為塑料定型產(chǎn)品，應(yīng)與鋼絞線牢固綁扎，防止滑動。

（4）錨索強度達到15MPa后方可進行張拉鎖定。鎖定時須考慮錨具配合間隙引起的應(yīng)力損失。

（5）錨索成孔直徑為150mm。

（6）預應(yīng)力錨索制作安裝及施工按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

（7）預應(yīng)力錨索質(zhì)量標準如表2。

表2 錨索質(zhì)量標準匯總表

3 基坑施工監(jiān)測

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移、豎向位移監(jiān)測，錨索內(nèi)力監(jiān)測，地下水位監(jiān)測，巡視檢測。

3.2 監(jiān)測點布置

周邊建構(gòu)筑物及管線的監(jiān)測點的位置、監(jiān)測項目、監(jiān)測預警值及控制值需滿足相關(guān)規(guī)范的要求，同時應(yīng)滿足設(shè)計單位的要求。巡視檢查內(nèi)容包括地表、支護結(jié)構(gòu)有無裂縫及其出現(xiàn)的位置、發(fā)生時間，地面發(fā)生鼓脹、沉降的位置、形態(tài)、面積、幅度及發(fā)生時間，異常水體的滲漏位置及滲漏量等。

樁頂水平位移、豎向位移監(jiān)測：在樁頂設(shè)置水平位移和沉降監(jiān)測點。

錨索內(nèi)力監(jiān)測:錨索測力計用于預應(yīng)力錨索監(jiān)測，以了解預應(yīng)力動態(tài)變化和錨索的長期工作性能。監(jiān)測點布置在基坑各邊中部、陽角處、鄰近建筑物及地質(zhì)條件較差的部位，同一剖面的每層錨索均設(shè)置測點且上下對應(yīng)。

水位觀測：利用已有基坑的水位觀測井進行。

3.3 監(jiān)測頻率

監(jiān)測頻率如表3所示，并應(yīng)依據(jù)第三方監(jiān)測方案，根據(jù)施工情況隨時作出調(diào)整，在監(jiān)測值的情況異常、達到報警值或遇到不良天氣等時，應(yīng)加密觀測做好監(jiān)測和相關(guān)特征狀態(tài)記錄，并會同有關(guān)人員對監(jiān)測數(shù)據(jù)整理、分析。

表3 監(jiān)測頻率表

本工程基坑監(jiān)測應(yīng)同時進行施工監(jiān)測和第三方監(jiān)測。

3.4 監(jiān)測報警值及控制值

監(jiān)測變形限值見表4：

表4 監(jiān)測項目報警值和控制值

支護體系應(yīng)進行巡視監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象立即進行危險報警，對基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護對象采取應(yīng)急措施，必要時應(yīng)拍照或錄相，變形強烈地段要設(shè)立連續(xù)觀測點[6]。

4 結(jié)語

隨著高標準的施工項目不斷增多，旋挖灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。在進行旋挖灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用是應(yīng)針對不同的場地情況、地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的施工工藝，以確保鉆進成孔的順利進行，提高質(zhì)量的控制力度。