排樁聯(lián)合內(nèi)支撐支護在大厚度雜填土基坑中的應(yīng)用

摘要：雜填土具有土體軟弱、壓縮性大、承載力低等特性，由此易導(dǎo)致大厚度雜填土層基坑開挖存在較大施工風(fēng)險。以實際工程案例為依托，詳細(xì)介紹大厚度雜填土基坑開挖采用排樁聯(lián)合內(nèi)支撐支護的質(zhì)量控制要點和施工關(guān)鍵工藝，可為類似條件下基坑支護方式的設(shè)計和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：排樁；內(nèi)支撐；大厚度雜填土；基坑開挖

0 引言

基坑開挖作為地下空間建設(shè)的主要環(huán)節(jié)，因基坑體量龐大性、地質(zhì)條件多樣性和地下環(huán)境不確定性加大了基坑開挖的風(fēng)險?；又ёo作為確保基坑穩(wěn)定的主要手段，在新的建設(shè)環(huán)境下基坑支護迎來了更大的挑戰(zhàn)。近年來，隨著基坑開挖深度的不斷加大，排樁聯(lián)合內(nèi)支撐支護方式在深基坑施工中得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。國內(nèi)一些學(xué)者也針對于此展開大量研究。鄭素平[4]運用理正基坑算法，對排樁支護下的軟土深基坑開挖過程中產(chǎn)生的樁身彎矩變化、樁身側(cè)向變形及因開挖引起的基坑周圍地表沉降規(guī)律進行了研究。劉明華[5]分析了稀疏冠梁排樁與錨桿聯(lián)合技術(shù)支護方式在基坑支護中的效果。

本文以西安地鐵8號線園中路停車場支護結(jié)構(gòu)為工程依托，詳細(xì)介紹了排樁聯(lián)合內(nèi)支撐施工工藝在大厚度雜填土基坑中的施工關(guān)鍵技術(shù)，可為類似工程環(huán)境下基坑支護實施方案提供參考。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

西安某地下停車場位于西安市未央?yún)^(qū)，周邊建筑物密集，基坑開挖最大寬度231m，開挖最大長度為950m，開挖深度為14～17.3m。基坑局部存在0～17.3m大厚度雜填土。

1.2 地質(zhì)水文條件

擬建環(huán)園中路停車場內(nèi)自上而下的地層為人工填土、第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、殘積古土壤、沖積粉質(zhì)黏土和砂類土。環(huán)園中路停車場主要地層描述如表1所示。

擬建環(huán)園中路停車場場內(nèi)地下水位埋深24.5～26.6m，屬第四系松散層孔隙潛水，主要賦存于中砂和粉細(xì)砂中，場地地層28～49m范圍內(nèi)分布穩(wěn)定的粉質(zhì)黏土層，為相對隔水層，其上的含水層厚度10～30m。

1.3 施工重難點

基坑施工范圍內(nèi)存在1-1層雜填土，主要成份為碎磚、混凝土塊，夾雜少量生活垃圾及少量黏性土，土層分布深度位于0～17.3m之間，對下沉基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響大，施工風(fēng)險極高?；诖?，施工時需對圍護結(jié)構(gòu)施工工藝進行合理組織，以減小雜填土層開挖時施工風(fēng)險。工程周邊地面車流、人流較為密集，沿線建（構(gòu)）筑物較多，基坑北側(cè)2層磚混廠房及正在施工的立交橋距離基坑邊較近，施工時應(yīng)確保臨近建構(gòu)筑物穩(wěn)定。

1.4 基坑支護方案

為保障基坑和周邊構(gòu)建筑物的穩(wěn)定性，大厚度雜填土層內(nèi)基坑支護結(jié)構(gòu)采用排樁聯(lián)合內(nèi)支撐形式。排樁設(shè)計為Φ1200@1500灌注樁，有效樁長21m，嵌固深度為6.5m；內(nèi)支撐設(shè)計為一道混凝土支撐+兩道鋼支撐+一道換撐結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土支撐截面為600×800mm，第二、三道支撐及換撐采用Φ609mm、16mm厚的鋼支撐，水平間距3.0m，鋼圍檁采用雙拼Ⅰ45b的工字鋼；豎向間距為第一道支撐至第二道6.0m，第二道至第三道5.5m，第三道至基底4.5m。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

根據(jù)水文勘查結(jié)果可知地下水位埋深較大，地下水位位于結(jié)構(gòu)底板埋深以下約10m，鉆孔灌注樁采用干作業(yè)成孔。

2.1 施工準(zhǔn)備

為方便施工，進行灌注樁施工前，清理灌注樁設(shè)計范圍內(nèi)的雜物和障礙物，確保鉆機工作連續(xù)平穩(wěn)運行。

2.2 測量放線

依據(jù)測量控制樁點及設(shè)計圖紙定出樁孔平面位置，鉆孔時樁位中心用“十字交叉法”引至四周并用短鋼筋作好標(biāo)記。樁心定位如圖1所示。

2.3 鉆機就位

通過履帶底盤調(diào)整鉆機，使鉆機中心和樁孔中心在同一垂線上，支點牢靠，保持機身穩(wěn)定可靠。安設(shè)鉆機時確保地面平整，以保證鉆機的平穩(wěn)。施工前，鉆機應(yīng)先試運轉(zhuǎn)檢查，以防止成孔時發(fā)生故障。

2.4 鉆孔施工

鉆機就位后，設(shè)置纜風(fēng)繩確保施工時鉆機平穩(wěn)。為準(zhǔn)確控制成孔深度，在樁架上設(shè)置控制標(biāo)尺，方便施工中觀測記錄。為減小對周圍鉆孔的影響，成樁時采用“跳打法”施工，如圖2所示。

初始下鉆時，打樁速度保持在1m/min，待打樁穩(wěn)定后可加快打樁速度。在打樁過程中，注意觀察出土土質(zhì)條件，根據(jù)土質(zhì)調(diào)整鉆進速度，確保鉆孔穩(wěn)定施工。

2.5 清孔

采用干成孔導(dǎo)管澆筑法，安裝鋼筋籠后，使用測繩再次測量樁底沉渣。如沉渣厚度超出規(guī)范允許值，需將鋼筋籠吊出，使用清孔器進行清孔，同時再次檢測樁孔成形質(zhì)量是否滿足設(shè)計及規(guī)范要求。為避免機械施工振動引發(fā)樁周土坍塌影響清孔質(zhì)量，清孔時現(xiàn)場所有施工機械必須停止作業(yè)。清孔后，孔底的沉渣厚度不得大于5cm。

2.6 鋼筋籠吊裝

鋼筋籠吊裝采用汽車起重機一次性進行吊放。為增加吊裝穩(wěn)定性，起吊方式采用扁擔(dān)起吊法，吊點對稱布置，吊點設(shè)置在鋼筋籠加勁箍處。起吊鋼筋籠時，吊鉤處用滑輪和鋼絲繩連接鋼扁擔(dān)，勾掛鋼筋籠。起吊用雙吊點，第一吊點設(shè)在骨架的上部，使用主鉤起吊。第二吊點設(shè)在骨架的中點到三分點之間。起吊時，先起吊第一吊點，將骨架稍提起，再與第二吊點同時起吊。待骨架離開地面后，第二吊點停止起吊并松鋼絲繩，直到骨架與地面垂直后第一吊點停止起吊，解除第二吊點鋼絲繩。

2.7 混凝土灌注

鋼筋籠吊裝完畢后立即進行驗收。為防止塌孔，檢驗合格后應(yīng)立即澆注混凝土?；炷翝仓氨仨氝M行現(xiàn)場試驗檢測，坍落度滿足設(shè)計及規(guī)范要求后，連續(xù)一次進行混凝土灌注。

2.8 掛網(wǎng)

因本工程基坑空間尺寸較大，為進一步確?；油馏w穩(wěn)定，支護排樁樁間土要及時掛網(wǎng)噴射混凝土。本工程圍護樁間鋼筋網(wǎng)片設(shè)置為Φ6.5@150×150，同時設(shè)置Φ14水平加強筋，豎向間距1m，水平加強筋與固定鋼筋點焊連接，并與鋼筋網(wǎng)牢固連接，最后噴射100mm厚C20混凝土。

3 冠梁及混凝土支撐的施工工藝

3.1 測量放樣

根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)計算每道鋼筋混凝土支撐中線與冠梁交點處坐標(biāo)。待基坑內(nèi)土體開挖至混凝土支撐底部后，將中心線引入坑內(nèi)，以控制底模及模板施工，確保鋼筋混凝土支撐中心線的正確無誤。

在鋼筋混凝土支撐混凝土澆注前，將其頂面標(biāo)高放樣于模板面上，以控制鋼筋混凝土支撐頂面標(biāo)高。鋼筋混凝土支撐模板拆除后，檢查鋼筋混凝土支撐的中心線和平整度、垂直度是否符合設(shè)計及規(guī)范要求。

3.2 圍護樁樁頂混凝土鑿除

開挖基坑內(nèi)土方至第一道鋼筋混凝土支撐底標(biāo)高，然后使用風(fēng)鎬鑿除地下樁頂浮漿，鑿除至冠梁底標(biāo)高，將表面鑿毛用水清洗干凈。浮漿鑿除前，標(biāo)注出預(yù)埋測斜管位置。鑿除時注意保護預(yù)埋測斜管，不要將其碰斷。如測斜管發(fā)生斷裂，應(yīng)及時用布或編織袋將其封堵、覆蓋，嚴(yán)禁讓泥土落入管中。

3.3 模板支立

冠梁鋼筋混凝土支撐側(cè)模采用1500mm×1200mm×15mm

和900mm×900mm×15mm兩種規(guī)格覆木膠合板，主楞和次楞采用80mm×80mm方木，混凝土支撐采用對拉桿形式支護，豎向支護不少于兩道。為方便脫模，模板支立前需清理干凈并涂刷隔離劑，以保證脫膜后澆筑混凝土的完整性。

3.4 混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計要求，鋼筋混凝土支撐、擋墻和冠梁均采用C30混凝土?；炷翝仓扒謇砟０鍍?nèi)雜物。采用插入式振搗器進行混凝土振搗，為確保振搗密實，振搗間距設(shè)置為50cm，至混凝土表面泛漿、無大量汽泡產(chǎn)生為止?；炷翝矒v應(yīng)分點振搗，宜先振搗料口處混凝土，形成自然流淌坡度后再進行全面振搗。嚴(yán)格控制振搗時間、移動間距、插入深度，確保澆筑質(zhì)量。為確保內(nèi)支撐支設(shè)的完整性，冠梁與鋼筋混凝土支撐節(jié)點同時施工，分段分批澆筑。

3.5 拆模、養(yǎng)護

澆注完畢12h內(nèi)對后澆帶進行養(yǎng)護，并保持15d以上?；炷翝仓諠{和抹壓后，采用塑料布覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)，混凝土硬化至可上人時，持續(xù)澆水養(yǎng)護。混凝土強度達到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。

4 鋼支撐施工工藝

鋼支撐安裝流程如下：測量定位→安裝鋼圍檁托架→安裝鋼圍檁→鋼支撐拼裝→施加預(yù)應(yīng)力→調(diào)節(jié)活動端→千斤頂卸載，如圖3所示。

4.1 準(zhǔn)備工作

在整個施工場地內(nèi)建立施工控制網(wǎng)，設(shè)置固定的控制點，定期進行校正。為防止挖深過大缺少支護引發(fā)施工事故，基坑底部標(biāo)高開挖至鋼支撐設(shè)計位置以下0.5m時，停止基坑開挖，準(zhǔn)備進行鋼支撐安裝。

基坑滿足支撐條件后，在預(yù)埋鐵上燒焊三角托架，并測定出該道支撐兩端的接觸點，以保證支撐與墻面垂直且位置適當(dāng)。測量出兩個相應(yīng)接觸點間的支撐長度，以校核地面上已拼裝好的支撐是否適當(dāng)。

4.2 施工要點

支撐由50t履帶起重機分段起吊安裝，采用二點吊的方式將鋼支撐吊裝到位。將一端活絡(luò)頭拉出頂住底板支座的預(yù)埋鐵件（端頭設(shè)置一塊三角鐵板穩(wěn)定），再將2臺100t液壓千頂放入活絡(luò)頭頂壓位置。

為方便施工并保證千斤頂頂伸力一致，千斤頂采用專用托架固定成一整體，將其騎放在活絡(luò)頭上即可施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力施工加到位后將墊塊楔緊并焊接牢固，然后松開千斤頂，解開起吊鋼絲繩，即完成該支撐安裝。

按設(shè)計長度并根據(jù)鋼管支撐的結(jié)構(gòu)件模數(shù)進行鋼支撐拼接?；谠搮^(qū)域支撐的施工場地與周邊情況，支撐拼裝采用2.4m活絡(luò)頭+若干2m或3m的短接中間管。

5 施工質(zhì)量控制要點

為減小對周圍鉆孔的影響，成樁時采用“跳打法”施工。初始下鉆時，保持在1m/min，待打樁穩(wěn)定后加快打樁速度。同時在打樁過程中注意觀察出土土質(zhì)條件，根據(jù)土質(zhì)調(diào)整鉆進速度，確保鉆孔穩(wěn)定施工。

采用扁擔(dān)起吊法進行鋼筋籠吊裝，吊點對稱布置在鋼筋籠加勁箍處。起吊鋼筋籠時，吊鉤處用滑輪和鋼絲繩連接鋼扁擔(dān)，勾掛鋼筋籠。待骨架離開地面后，第二吊點停止起吊并松鋼絲繩，直到骨架與地面垂直后第一吊點停止起吊，解除第二吊點鋼絲繩。

6 結(jié)束語

雜填土具有土體軟弱、壓縮性大、承載力低等特性，由此易導(dǎo)致大厚度雜填土層基坑開挖存在較大施工風(fēng)險。本文以實際工程案例為依托，分析了大厚度雜填土層基坑開挖施工重難點，并對排樁聯(lián)合內(nèi)支撐進行大厚度雜填土層基坑支護施工工藝和質(zhì)量把控要點進行了詳細(xì)闡述，可為類似地質(zhì)條件下工程實踐提供參考。

參考文獻

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