綠色建筑中深基坑咬合樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

陳玉杰

(甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 蘭州 730050)

1 深基坑咬合樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

1.1 咬合樁的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行深基坑咬合樁設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要遵循以下幾點(diǎn)原則:(1)安全性原則。由于我國目前所處環(huán)境相對復(fù)雜多變,所以就要充分考慮到各種自然因素影響,并且還應(yīng)該考慮到生態(tài)環(huán)境問題,從而使得整個(gè)工程項(xiàng)目的整體穩(wěn)定程度得到有效保障;(2)環(huán)保節(jié)能理念。在開展深基坑咬合樁設(shè)計(jì)工作時(shí),需要保證其能夠符合國家當(dāng)前提倡的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針。同時(shí)還需要將環(huán)境保護(hù)作為基本出發(fā)點(diǎn),通過采取有效措施來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo);(3)經(jīng)濟(jì)效益原則。在實(shí)際開展工程建設(shè)活動期間,不僅要注重工程項(xiàng)目施工期的成本控制效果,而且也要重視工程項(xiàng)目施工期的綜合效益體現(xiàn)情況。因此,在具體展開深基坑咬合樁設(shè)計(jì)工作之前,根據(jù)工程項(xiàng)目施工特點(diǎn)以及具體情況制定科學(xué)合理方案,確保該項(xiàng)目的順利開展及后續(xù)應(yīng)用價(jià)值得以全面發(fā)揮。另外,在開展咬合樁設(shè)計(jì)工作期間,需要結(jié)合實(shí)際狀況選擇合適材料,進(jìn)一步提高咬合樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等性能。同時(shí)還應(yīng)做好咬合樁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作,針對一些特殊地質(zhì)條件,采用合理方式處理,以免造成嚴(yán)重后果。

根據(jù)永昌縣人民醫(yī)院業(yè)務(wù)綜合樓建設(shè)項(xiàng)目的水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境概況以及施工荷載等因素,采取“咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索樁錨”支護(hù)和止水措施,以確?；娱_挖深度達(dá)到11.0 m。

(1)基坑北側(cè)、東側(cè)、西南側(cè)AB、BC段上部2.5 m采用1∶0.5放坡支護(hù),共布支護(hù)樁78個(gè),止水樁231個(gè),支護(hù)樁直徑1 000 mm,止水樁直徑800 mm,樁間咬合均200 mm,局部拐點(diǎn)處咬合有調(diào)整。

西側(cè)距已建化糞池較近,CD 段上部2.5 m 采用1∶0.5放坡支護(hù),共布置支護(hù)樁25根,止水樁24根,支護(hù)樁和止水樁直徑均為1 000 mm,樁間咬合200 mm,局部拐點(diǎn)處咬合有調(diào)整。

在DA 段,距離已建成的外科樓較近,共設(shè)置了七根支護(hù)樁和八根止水樁,支護(hù)樁的樁徑為1 000 mm,止水樁的樁徑也為1 000 mm,樁間的咬合處均為200 mm,局部拐點(diǎn)處咬合有調(diào)整。

(2)支護(hù)樁設(shè)計(jì)

樁身使用C30 混凝土澆筑,鋼筋保護(hù)層為50 mm;主筋使用HRB400φ25,通長均勻分布;箍筋間距為HRB300φ10@150 mm;每隔2 000 mm 設(shè)計(jì)一條加強(qiáng)箍筋,鋼筋規(guī)格為HRB400φ16。

樁頂澆筑冠梁,截面尺寸為1 000 mm×700 mm(寬×高),混凝土等級為C30,鋼筋保護(hù)層50 mm,冠梁鋼筋使用HRB400φ18,箍筋間距為HRB300φ10@200 mm,冠梁頂端需要安裝護(hù)欄。

(3)“止水樁”設(shè)計(jì)

止水樁樁身混凝土強(qiáng)度等級為C20,根據(jù)試樁情況,澆筑時(shí)應(yīng)當(dāng)采用緩凝劑和防滲劑,以保證工程質(zhì)量。

1.2 咬合樁的施工

在進(jìn)行咬合樁施工之前,首先根據(jù)工程項(xiàng)目所在地地質(zhì)情況、水文條件以及生態(tài)環(huán)境特征等因素,制定出一套科學(xué)合理的施工計(jì)劃方案,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的最大化。其次要考慮到綠色節(jié)能環(huán)保理念,將綠色理念融入到整個(gè)施工建設(shè)過程當(dāng)中,同時(shí)需注意以下幾點(diǎn)問題:①在進(jìn)行樁基成孔時(shí),一定要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來開展作業(yè),避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象,影響后續(xù)工序的順利開展;②為了進(jìn)一步提高咬合樁施工效率,應(yīng)合理控制好施工時(shí)間,每米混凝土澆筑時(shí)間大約為每分鐘0.5 m3;③如果在施工過程當(dāng)中遇到地下水位較高或其他特殊情況,則需要及時(shí)采取有效措施加以解決,避免造成質(zhì)量、安全隱患。

1.3 咬合樁的質(zhì)量控制

樁的質(zhì)量是深基坑工程施工中不可或缺的一環(huán),它嚴(yán)重影響著整體建設(shè)工程的安全、穩(wěn)定性和耐久,因而必須加以重視。所以需要從以下幾點(diǎn)來加強(qiáng)咬合樁的質(zhì)量控制:①選擇合適型號的鉆機(jī)設(shè)備,本項(xiàng)目使用R-185、R-205旋挖鉆機(jī);②做好鉆孔工作并保證孔位準(zhǔn)確無誤;③在鉆進(jìn)咬合樁之前應(yīng)先清理好周圍環(huán)境,以免發(fā)生意外;④在鉆進(jìn)咬合樁的過程中,應(yīng)密切關(guān)注地下水水位的變化,發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采取有效的防護(hù)措施。例如,在土質(zhì)松軟的地方可以適當(dāng)增加護(hù)筒或者采用水泥砂漿將其填實(shí),或是其他材料加固處理;⑤注重咬合樁樁身的完整性、均勻度及垂直度等指標(biāo)的控制。

2 深基坑咬合樁施工技術(shù)

2.1 深基坑咬合樁的施工

在進(jìn)行深基坑咬合樁的施工過程中需要注意以下幾點(diǎn)問題:一是要對鉆孔深度、垂直度加以控制,確保能夠達(dá)到預(yù)期的效果;二要注重做好護(hù)筒埋設(shè)工作以及鋼筋籠制作安裝等準(zhǔn)備工作,為后續(xù)深基坑咬合樁工程施工提供良好保障。此外,在開展綠色建筑工程建設(shè)時(shí),應(yīng)該積極采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,將這些技術(shù)手段應(yīng)用到實(shí)際工程建設(shè)當(dāng)中,有效地提高整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)水平的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)體系。

(1)AB、BC段咬合樁施工

在本段施工中,將按照圖一所示的順序進(jìn)行。首先完成一序樁(B/C/D 樁),采用C20混凝土澆注,時(shí)限限制在60 h以內(nèi),然后在相鄰的一序樁初凝之前進(jìn)行,二序樁筋混凝土樁(A 樁)的施工,混凝土等級為C30。

圖1 咬合樁施工示意圖

(2)CD、DA 段咬合樁施工

在本段施工中,將按照圖一所示的順序進(jìn)行。首先完成一序樁(B 樁),采用C20混凝土澆注,時(shí)限限制在60 h以內(nèi),然后在相鄰的一序樁初凝之前進(jìn)行,二序樁筋混凝土樁(A 樁)的施工,混凝土等級為C30。

圖2 咬合樁施工示意圖

(3)可選擇性導(dǎo)墻施工

依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況、測斜設(shè)備及綜合造價(jià)等因素,可選擇性實(shí)施導(dǎo)墻施工,可提高鉆孔咬合樁孔口的位置準(zhǔn)確度和就位速度。

樁頂上部澆筑混凝土導(dǎo)墻(圖三所示),兩側(cè)各1 m 寬,25 cm 厚,強(qiáng)度等級為C30。

圖3 混凝土導(dǎo)墻平面示意圖

(4)咬合樁施工的關(guān)鍵技術(shù)措施如下:

1)為了避免成孔塌陷,建議使用鋼護(hù)筒護(hù)壁旋挖工藝技術(shù);當(dāng)成孔塌陷加重時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整水泥配合對比和黏稠度,并減低旋挖進(jìn)尺速率,以確保成孔質(zhì)量;

2)成孔施工過程中應(yīng)保持連續(xù)性,不得無故中斷或停止鉆孔;

3)旋挖開孔時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度、鉆頭垂直度,以避免孔內(nèi)坍塌和孔斜的發(fā)生;

4)樁位偏差≤30 mm,垂直度偏差＜0.3%;

5)掌握一序樁的初凝時(shí)間,以保證二序樁的施工能夠順利進(jìn)行

6)采用導(dǎo)管法灌注混凝土?xí)r,應(yīng)確保成孔與灌注間隔不超過24 h,以確?；炷恋暮鸵锥群土鲃有?并且規(guī)定坍落度在180～220 mm 之間,每次連續(xù)灌注完成。

2.2 錨索施工

2.2.1 成孔

在采用錨索孔位測放定位時(shí),偏差不能大于20 mm;錨孔傾倒角應(yīng)為水平向20(15)度,偏移度不能大于5%;錨孔成孔直徑為150 mm;在鉆進(jìn)過程中,應(yīng)根據(jù)每孔巖層改變、進(jìn)尺速率及其他情況作出實(shí)時(shí)記錄,一旦發(fā)現(xiàn)塌孔,應(yīng)立即中止鉆進(jìn),并采用固壁砂漿處置,直至漿體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后再恢復(fù)鉆進(jìn)。為了保證錨索的深度,具體鉆孔深度應(yīng)超出設(shè)計(jì)深度0.50 m,并且在完成鉆進(jìn)后,必須徹底清除錨孔內(nèi)的沉渣,以保證其質(zhì)量。

2.2.2 錨索制作

在現(xiàn)場制作錨索時(shí),應(yīng)將鋼絞線平整地放置在工作臺架上,并精確測量出內(nèi)錨固段和錨索設(shè)計(jì)全長,并做好記號;對內(nèi)錨固段的區(qū)域內(nèi)穿對中隔離支架,兩對中支架之間扎緊固環(huán)一道;最后,在錨索端頭套上導(dǎo)向帽。

2.2.3 錨索安裝

在將預(yù)應(yīng)力錨索放入錨孔之前,應(yīng)當(dāng)徹底清除孔內(nèi)殘留的廢土和可能引起塌陷的土體;將預(yù)應(yīng)力錨索與灌漿管一起放入錨孔中,應(yīng)沿著錨孔中軸線放置,以免影響孔壁的穩(wěn)定性;一旦發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌,應(yīng)立即拔出錨索,清理塌陷的土體;放入錨孔后,應(yīng)盡快封堵和灌漿。

2.2.4 錨固法注漿

在注漿步驟中,注漿管應(yīng)插入距孔底50～100 mm,并以較慢平均的速度拔出;當(dāng)灌漿壓力滿足0.20 MPa或者漿液從孔口泄漏為止,否則應(yīng)即予以補(bǔ)漿,以確保漿體強(qiáng)度符合要求,同時(shí),錨索也不能承受任何外力擾動影響。

采用兩次注漿工藝,在錨固體內(nèi)預(yù)留一根二次高壓注漿管,沿著錨桿錨固段的長度范圍內(nèi)每個(gè)注漿斷面兩個(gè)孔,孔間距約500 mm,孔徑5～8 mm,出漿孔應(yīng)用膠皮包扎封住,以確保灌漿質(zhì)量,兩次灌注應(yīng)在每次注漿體初凝后、終凝前完成。

在二次壓力注漿過程中,應(yīng)使用水灰比0.50～0.55的水漿液,并將灌漿管緊密捆綁在桿體上,出漿口采用逆止保護(hù)措施,以確保灌漿結(jié)束時(shí)的壓力不低于1.5 MPa;同時(shí),向孔內(nèi)灌注的漿體的充盈系數(shù)應(yīng)該大于1,并且漿液應(yīng)拌合一致,機(jī)械攪拌持續(xù)時(shí)間不得低于2 min,每次拌和的漿液應(yīng)在初凝前用完,而且在開啟注漿前或中間停頓達(dá)到30 min時(shí),應(yīng)立即停機(jī)拌和,以確保漿液的質(zhì)量。使用適量的水或稀釋的水泥漿來潤滑注漿泵和管道。

2.2.5 錨索的張拉

在張拉錨索之前,必須對張拉裝置加以標(biāo)定。為此,應(yīng)將千斤頂、油管、氣壓表和高壓水泵連接起來,并在氣壓機(jī)上使用千斤頂主動出力的方式經(jīng)過3 次測試,取平均數(shù),描繪出千斤頂出力(KN)和氣壓表指向的壓強(qiáng)(MPa)曲線,以便用作張拉錨索的參考依據(jù)。

2.2.6 封孔注漿

在補(bǔ)償張拉完成后,隨即開始封孔灌漿。灌漿管應(yīng)從預(yù)留孔中伸入,直至管道達(dá)到錨固段頂面,深度約50 cm。

3 結(jié)語

通過對本項(xiàng)目工程實(shí)例的分析研究,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。(1)本項(xiàng)目基坑咬合樁采用了新技術(shù)和新工藝,具有較高的經(jīng)濟(jì)性及社會效益;同時(shí),在綠色建筑設(shè)計(jì)理念下,提出并實(shí)施了基于生態(tài)環(huán)境的綠色建筑工程方案,也是今后類似工程項(xiàng)目推廣應(yīng)用的重要途徑之一。(2)本項(xiàng)目咬合樁結(jié)構(gòu)形式合理,符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),能夠有效控制基坑變形情況、提高地基承載力及整體穩(wěn)定性。且咬合樁結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,適用范圍廣泛,可以根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行靈活調(diào)整,能夠應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境。(3)咬合樁結(jié)構(gòu)體系剛度大,抗側(cè)能力強(qiáng),其抗傾覆力矩大于等于50%,安全系數(shù)高。