深基坑支護(hù)技術(shù)及監(jiān)測方案

楊佳佳

(北京首華建設(shè)經(jīng)營有限公司，北京 100010)

0 引 言

深基坑支護(hù)技術(shù)具有較強(qiáng)的專業(yè)性和技術(shù)性，在土建基礎(chǔ)工程施工中，施工質(zhì)量對基坑開挖、降水等施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生直接影響，具有重要作用?，F(xiàn)代建筑發(fā)展到高層化、大型化的階段，基坑支撐技術(shù)對建筑業(yè)及其應(yīng)用的深入研究具有推動作用。

1 深基坑支護(hù)技術(shù)概述

深基坑支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)是風(fēng)險(xiǎn)大、區(qū)域性強(qiáng)、技術(shù)含量高、系統(tǒng)性強(qiáng)、支護(hù)種類多，尤其是建筑行業(yè)，在發(fā)展過程中配套結(jié)構(gòu)的種類越來越多。深基坑工程目前在市政工程中施工比較困難，建筑環(huán)境也相對復(fù)雜，要保證施工質(zhì)量應(yīng)選擇合適的深基坑支護(hù)技術(shù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際需求而定?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)常用的有：①放坡、土釘墻、重力式水泥墻等土體加固工程；②排樁、地下連續(xù)墻等支擋、拉錨式圍護(hù)墻；③支錨系統(tǒng)，如拉錨、內(nèi)撐等支錨系統(tǒng)。

2 工程概況

黃旗堡污水處理廠位于山東省濰坊市濰坊區(qū)黃旗堡鎮(zhèn)東北部，濰河西岸，鎮(zhèn)東環(huán)路以西，黃旗堡村東側(cè)，北海路西側(cè)。目前該處理廠處于運(yùn)營狀態(tài)，其處理污水量為0.5萬m3/d。該工程為改擴(kuò)建工程，擴(kuò)建后處理污水量為1萬m3/d；除針對現(xiàn)有的生化池進(jìn)行改造外，其他既有構(gòu)筑物拆除，新建其配套設(shè)施及構(gòu)筑物。

2.1 土釘墻支護(hù)施工

該工程基坑支護(hù)分為A-B、B-C、C-D、D-A共計(jì)4個(gè)支護(hù)段，其中A-B、C-D段為灌注樁支護(hù)且外側(cè)掛網(wǎng)噴漿，B-C段為1：1自然放坡+掛網(wǎng)噴漿，D-A段為1：0.5和1：03 2級放坡土釘墻支護(hù)，由于支護(hù)形式多樣，D-A支護(hù)段土釘完成后進(jìn)行邊坡整體掛網(wǎng)噴漿施工。

基坑開挖層支護(hù)過程：基坑開挖第一層邊坡支護(hù)(邊坡修正土釘施工土釘注漿土釘注漿掛鋼筋網(wǎng)噴面)基坑第二層開挖第二層邊坡支護(hù)繼續(xù)重復(fù)開挖及支護(hù)至基坑設(shè)計(jì)底標(biāo)高。見圖1。

圖1 土釘墻施工流程圖Fig.1 Soil Nailing Wall Construction Flow Chart

2.2 噴射混凝土施工要求

1)噴射作業(yè)前應(yīng)對機(jī)械設(shè)備、管路和電纜線路等進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)。

2)材料

(1)鋼筋采用HRB400。鋼材應(yīng)符合規(guī)范要求，不得修改。

(2)噴射混凝土由42.5普通硅酸鹽水泥制成。根據(jù)施工時(shí)的天氣情況，考慮是否加入適量的加速劑。噴射混凝土的配合比建議為水泥：石子：砂=1：2：2細(xì)石混凝土(重量配比)，水灰比宜取0.4～0.45，其中，細(xì)骨料采用含泥量小于3 %的中粗砂，粗骨料采用粒徑5～10 mm的碎石?；炷翉?qiáng)度等級不低于C20，1天齡期抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于8 MPa，3天不低于12 MPa，28天不低于20 MPa。

3)噴射作業(yè)

(1)依次進(jìn)行噴藥操作，由下往上同一區(qū)段噴藥順序，一次噴藥完成。

(2)噴射作業(yè)時(shí)，噴頭垂直于受噴面，并與受噴面保持0.6～1.0 m的距離。

(3)噴射混凝土的回彈率不應(yīng)大于15 %。

(4)噴混凝土終凝2 h后進(jìn)行覆蓋保濕或噴水維護(hù)，根據(jù)溫度情況確定維護(hù)時(shí)間，但不應(yīng)小于5d。氣溫低于+5°C時(shí)，不得噴水養(yǎng)護(hù)。

(5)如采用分層噴射時(shí)，后層噴射應(yīng)在前層混凝土終凝后進(jìn)行。

(6)在噴涂過程中，應(yīng)根除和修復(fù)分層、蜂窩狀、孔隙、間隙或砂囊等缺陷。

4)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)

(1)鋼筋使用前要除去銹。

(2)鋼筋與墻體的間隙為30 mm。

(3)鋼筋網(wǎng)要與插筋等錨定裝置進(jìn)行牢固的聯(lián)結(jié)，并加強(qiáng)連接筋的連接，不能在噴射時(shí)發(fā)生鋼筋晃動的現(xiàn)象。

(4)鋼筋網(wǎng)間的搭接長度應(yīng)大于300 mm。

5)質(zhì)量檢測

(1)面層噴涂混凝土要進(jìn)行現(xiàn)場試塊強(qiáng)度試驗(yàn)，每500 m2/個(gè)噴涂面積不得少于1組，每組不得少于3塊。

(2)噴涂混凝土面層厚度要進(jìn)行檢測，每500 m2/噴涂混凝土面積應(yīng)檢測不少于1組，每組不得少于3個(gè)檢測點(diǎn)；各試驗(yàn)點(diǎn)表面平均厚度不小于設(shè)計(jì)厚度的80 %，最小不小于設(shè)計(jì)厚度的80 %。

6)凡未盡事宜，按有關(guān)規(guī)定、規(guī)程、規(guī)范執(zhí)行。

2.3 土釘墻施工要求

(1)土釘墻面層施工要求與噴射混凝土要求一致。

(2)施工要求：①按設(shè)計(jì)要求開挖工作面，修整邊坡，埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志；②安設(shè)土釘(包括成孔、插筋體、注漿、安設(shè)連接件等)；③綁扎、固定鋼筋網(wǎng)，設(shè)置加強(qiáng)筋；④坡面(即埋設(shè)下水管)設(shè)置排水系統(tǒng)；⑤噴涂面層混凝土，保濕或噴水養(yǎng)護(hù)均應(yīng)覆蓋在混凝土終凝2小時(shí)后；⑥設(shè)置坡頂、坡腳排水系統(tǒng)。

(3)成孔要求：①當(dāng)?shù)叵鹿芫€等設(shè)施存在于土釘成孔的范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)找準(zhǔn)位置，避開后，再開展成孔作業(yè)；②當(dāng)成洞遇到不明障礙物時(shí)，成洞作業(yè)應(yīng)停止，待查明障礙情況后方可繼續(xù)成洞，并采取針對性措施；③采用機(jī)械成孔工藝，在難成孔的情況下，可采用灌注水泥漿的施工工藝對墻體進(jìn)行保護(hù)或套管進(jìn)行后續(xù)處理。

(4)制作安裝土釘桿身：①使用鋼筋前應(yīng)將銹跡扶直、去除；②采用搭接焊或幫條焊接的方式連接土釘拉桿，幫條取直徑與土釘相同的鋼筋進(jìn)行雙面焊接，雙面焊接的搭接長度或帶材長度不得小于釘體直徑的5倍，焊縫厚度不應(yīng)小于0.3倍，寬度不應(yīng)小于0.7倍；③土釘成孔后要及時(shí)插到桿身上，處理好后再插到桿身上，遇到塌孔和縮頸的情況。放置土釘時(shí)要防止扭轉(zhuǎn)和彎曲，桿身放置的角度要和鉆孔的角度相吻合。

(5)土釘注漿要求：①注漿材料選用水泥漿，水灰比為0.50～0.55。注漿體強(qiáng)度不低于20 MPa；②水泥漿要均勻混合，初凝前要先用一次混合好的水泥漿；③孔內(nèi)虛土殘余，應(yīng)在注漿前清除干凈；④注漿時(shí)應(yīng)在距孔底200～250 mm處插入注漿管，并在孔口部位設(shè)置由孔底注漿的止?jié){塞和排氣筒，注漿壓力為0.4 MPa，從注漿管端部到孔底不應(yīng)超過200 mm；注漿拔管時(shí)，應(yīng)始終將注漿液面埋入注漿管的出漿口，待鮮漿溢出孔口后，再停止注漿；注漿后，液面下降時(shí)，就要補(bǔ)漿了。

(6)質(zhì)量檢測：應(yīng)檢測土釘?shù)目拱纬休d力，應(yīng)檢測土釘個(gè)數(shù)不低于總土釘個(gè)數(shù)的1 %，同一土層應(yīng)檢測土釘個(gè)數(shù)不低于3個(gè)。不應(yīng)小于土釘軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值1.3倍的抗拉承載力檢測值。按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)附錄D的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測試驗(yàn)，在注漿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa后進(jìn)行，檢測土釘不合格時(shí)擴(kuò)大檢測數(shù)量。

3 深基坑支護(hù)施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備進(jìn)行深基坑支護(hù)

鋼板樁進(jìn)入基坑底面下的深度、打樁間距、打樁設(shè)備等，都需要在鋼板樁深基坑支護(hù)施工前進(jìn)行測算。同時(shí)，針對運(yùn)送到現(xiàn)場的鋼板樁，是否存在大面積銹蝕等問題，還需對其外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，并對鋼板樁的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能進(jìn)行抽樣檢測，對料場堆放的符合要求的鋼板樁進(jìn)行外觀檢查，一般采用兩點(diǎn)平衡吊裝方式進(jìn)行鋼板樁裝卸。吊裝前應(yīng)先檢查吊裝設(shè)備安全，下一步施工前還得先進(jìn)行試吊，試吊過程是將鋼板樁吊至離地0.5 m處再停穩(wěn)，待穩(wěn)定后檢查無松垮現(xiàn)象即可執(zhí)行。此外，在吊運(yùn)時(shí)，一次起重的次數(shù)也要嚴(yán)格控制，不能太多，以免發(fā)生安全事故。

3.2 鋼板樁采用錘擊法施工

研究發(fā)現(xiàn)，以蒸汽打樁機(jī)、柴油打樁機(jī)和振動打樁錘為主的鋼板樁打樁設(shè)備是鋼板樁的敲擊設(shè)備。但由于深基坑大多位于市中心，為了減少打樁施工的噪聲污染，采用液壓振動打樁機(jī)。鋼板樁深基坑支護(hù)需要進(jìn)行壓制，以最大程度保證深基坑支護(hù)施工的穩(wěn)定性，從而確定鋼板樁錘擊強(qiáng)度、打樁方式等。鋼板樁施工要注意幾個(gè)環(huán)節(jié)：①應(yīng)先進(jìn)行樁施工，測量放線工作，并準(zhǔn)確定位樁的位置。特別是第一個(gè)鋼板樁打入后，應(yīng)自行測量鋼板樁的位置、垂直度和暴露長度，這樣才能保證鋼板樁之間的銜接緊密，才能使板樁的護(hù)壁效果和止水效果得到提高；②在打進(jìn)鋼板樁前，需在鋼板樁鎖口上均勻涂油，以減少拔出時(shí)的摩擦阻力；③是在鋼板樁的打入過程中，如發(fā)現(xiàn)鋼板樁垂直度偏差大于2 %，需拔除重新打入；④需安排專人指揮，隨時(shí)檢查鋼板樁垂直度，復(fù)查其位置是否準(zhǔn)確；⑤在打鋼板樁的過程中，要保證鋼板樁的定位偏差不超過5 cm，并且在完成鋼板樁墻體穩(wěn)定性及止水效果檢查后，需要及時(shí)對局部漏水的地方進(jìn)行修補(bǔ)。

3.3 基坑支護(hù)監(jiān)控情況

在深基坑的地基建造過程中，基坑的側(cè)壁、底板和周邊建筑都需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確?；觽?cè)壁的安全，對深基坑側(cè)壁的變形情況及時(shí)掌握，切實(shí)保證了施工地基的平穩(wěn)進(jìn)行。

3.4 除樁方法

基坑側(cè)壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，需要拆除框架和支座，拉出鋼板樁，完成施工任務(wù)。在進(jìn)行鋼板樁拔樁施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，按照一定的拔樁順序，制定出有效的拔樁、拔樁作業(yè)的方案，制定出合適的拔樁流程。在周邊場地，必須密切關(guān)注拉樁的穩(wěn)定狀態(tài)。如發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)跡象，必須停止拔樁，對拔樁后留下的樁孔應(yīng)及時(shí)回填，然后壓實(shí)，加強(qiáng)穩(wěn)定性。在目前的高層建筑深基坑鋼板樁拔除工程中，往往會選擇利用設(shè)備震動產(chǎn)生的強(qiáng)迫震動，使土體在拔除過程中發(fā)生擾動的振錘機(jī)械設(shè)備來操作，鋼板樁和土體的摩擦粘合度就是用這樣的方法破壞的，再用起吊設(shè)備把鋼板樁拔下來就可以了。但利用此法，鋼板樁在拔除過程中會帶出較多的泥土，而采用灌砂、灌水等方法，則能減少泥土帶出的毛病。

4 易出現(xiàn)問題及深基坑支護(hù)施工解決辦法

4.1 護(hù)墻橫向變形

當(dāng)基坑開挖較淺時(shí)，在基坑周圍土體土壓作用下，由于沒有設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)而因此圍護(hù)墻的橫向變形會隨著開挖深度的增加而增大。它的解決辦法主要有：在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支架結(jié)構(gòu)之間增加剛性；對圍護(hù)結(jié)構(gòu)加深入土深度；對基坑內(nèi)被動區(qū)的土體，加固采用條形加固和裙形加固2種方式。

4.2 基坑底部隆起

隨著基坑開挖土體的卸載，或由于支護(hù)結(jié)構(gòu)插入基坑深度不足，導(dǎo)致其穩(wěn)定性低下，基坑底部不透水土層自重壓力無法承受下方承壓水頭壓力，基坑底部土體增大。其解決方案主要有：增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的土壤深度；對基坑底部土體進(jìn)行加固；地下水降至基坑以下；增加基坑底板結(jié)構(gòu)。

5 結(jié) 語

在注重安全、追求效益的當(dāng)下，突破技術(shù)應(yīng)用壁壘成為坑基建設(shè)部門的主要工作內(nèi)容，確保支護(hù)技術(shù)的安全可靠對整個(gè)建設(shè)工程意義重大。為此，要在4個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐革新，也就是說，設(shè)計(jì)方案科學(xué)化，技術(shù)管理結(jié)構(gòu)日臻完善，標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)控完成度統(tǒng)一化，環(huán)保節(jié)能技術(shù)的采用，為深基坑支護(hù)施工技術(shù)形成具有較高實(shí)用性和可行性的基礎(chǔ)上夯實(shí)基礎(chǔ)。