關于深基坑支護技術應用的幾點思考

袁敏 周杰

1 深基坑支護技術與土釘墻基坑支護技術

1.1 深基坑支護技術

基坑工程是一個古老而具有時代特點的土方工程課題,放坡開挖和簡易木樁圍護可以追溯到遠古時代。為了保證建筑物的穩定性,建筑基礎都必須滿足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,對基坑工程的要求越來越高,隨之出現的問題也越來越多,這給建筑施工,特別是城市中心區的建筑施工帶來了較多困難,因此,深基坑支護技術應運而生。

深基坑支護工程的主要內容:1)巖土工程勘察與工程調查。2)支護結構設計。3)基坑開挖與支護的施工。4)地層位移預測與周邊工程保護。5)施工現場量測與監控。

1.2 土釘墻基坑支護技術的特點

土釘墻基坑支護技術具有3大特點:1)土釘墻支護可與土體開挖流水施工,施工周期短。2)分層分段施工,充分發揮土體的自穩定作用,可在開挖后及時進行土體封閉,使邊坡位移和變形得到約束限制。3)施工工藝簡單,施工過程安全可靠,土釘的制作與成孔簡單易行,可以根據現場監測的變形數據和特殊情況,及時進行設計變更。

1.3 土釘墻基坑支護技術的適用范圍

土釘墻基坑支護技術適用于建筑邊坡高度不大于15 m(軟土基坑開挖深度不大于4 m),鄰近無重要建筑物、構筑物、重要交通干線或重要管線,設計采用土釘墻支護的工程。

2 土釘墻基坑支護技術施工工藝

2.1 施工前的準備工作

土釘墻基坑支護施工前應認真學習相關標準、規范,熟悉設計圖紙,了解地下障礙物、管線位置。根據設計圖、施工合同及現場情況編寫施工專項方案,必要時應由專家進行論證。同時準備好施工機具設備,并檢查設備運轉情況,確保能正常使用和做好材料進場的檢驗與混凝土、水泥漿的試配工作。

2.2 開挖修坡

土方應分層分段開挖,每層開挖深度一般為1 m～2 m,每段長度可取10 m～20 m。具體依據設計規定的分層深度和分段距離。應按作業順序施工,上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖下層土方。

2.3 初噴混凝土

噴混凝土應分段分片依次進行,同一段內噴射順序應自下而上,段片之間,層與層之間做成45°角的斜面,以保證混凝土前后搭接牢固,并凝結成整體。噴射混凝土時,噴頭與受噴面保持垂直,并保持0.6 m～1.0 m的距離;噴射手應控制好水灰比,保持噴射混凝土表面平整,濕潤光澤,無干斑或滑移流淌現象。

2.4 成孔

土釘成孔采用錨桿工程鉆機鉆孔,鉆進過程中嚴禁使用水鉆,以防周邊地質條件惡化,開孔時對準孔位徐徐鉆進,待進尺達到一定深度且土層較穩定時,方可加速鉆進,鉆進過程中應隨時檢查鉆頭的磨損情況,防止成孔直徑達不到設計要求。

2.5 安土釘、注漿、安連接件

1)安土釘。土釘鋼筋采用螺紋鋼,置入孔中前,應先設置定位支架,保證鋼筋處于鉆孔的中心部位,支架沿釘長的間距為2 m～3 m,支架的構造應不妨礙注漿時漿液的自由流動,支架材料為金屬或塑料件(支架做法見圖1)。2)注漿。土釘鋼筋置入孔中后,可采用壓力注漿,壓力注漿采用二次注漿法:一次注漿導管應先插至距孔底250 mm～500 mm處,并在孔口設置止漿塞和排氣孔,以低壓(0.4 MPa～0.6 MPa)注漿,同時將導管以勻速緩慢撤出,導管的出漿口應始終處于孔中漿體的表面以下,保證孔中氣體能全部逸出,導管離孔口0.5 m～1 m時改為高壓(1 MPa～2 MPa)注滿,并保持高壓 3 min～5 min;二次注漿管采用φ 20花管,應先固定在土釘鋼筋上與土釘鋼筋同時置入孔中,待一次注漿完間歇24 h后進行二次注漿,壓力控制在0.5 MPa～2.0 MPa。3)安連接件。土釘鋼筋端部通過鎖定筋與面層內的加強筋及鋼筋網連接時,其相互之間應可靠焊牢。當采用鋼管桿體時,鋼管通過鎖定筋與加強筋焊接。

2.6 編制鋼筋網

鋼筋網應在噴射一層混凝土后鋪設,鋼筋保護層厚度不小于20 mm,鋼筋網應延伸至地表面,并伸出邊坡線0.5 m。鋼筋網片用焊接或綁扎而成,網格允許偏差為±10 mm。鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度應不小于一個網格邊長或300 mm,如為單面搭接焊則焊長不小于網筋直徑的10倍。

2.7 復噴混凝土面層

復噴混凝土面層應在經驗收確認鋼筋網敷設、連接均符合要求后,進行噴混凝土面層至設計厚度,其工藝要求與噴第一層混凝土的要求相同。

3 土釘墻基坑支護技術施工實證研究

綿陽市陽光水岸三期工程地下車庫施工面積4 142 m2,基坑深11 m,四周均為建筑物,與最近的8號樓相距10.42 m,建筑物基礎為混凝土條形基礎,其余均為樁基礎。基坑設計結合節約造價,根據周邊環境合理設計。四周道路不能破壞,沒有放坡距離。綜合考慮上述因素決定采用土釘墻支護基坑技術,對8號樓混凝土條基處32 m范圍內加強土釘長度,具體設計如下。

3.1 基坑周邊環境

基坑南、西、北側為原有建筑物,為樁基礎,距基坑距離較大,附加荷載取20 kN/m2,基坑東側8號樓為混凝土條基,距基坑10.85 m,附加荷載 140 kN/m2。

3.2 方案設計

1)8號樓對應基坑部位加強,基坑深11 m,放坡系數 0.1∶1,土釘布置如表1所示。

表1 土釘布置表(一)

2)其余三側基坑11 m,放坡比例0.1∶1,土釘布置見表 2。

表2 土釘布置表(二)

3)混凝土配筋和面層混凝土及坡頂連梁。噴錨面層為φ 6.5@200×200,鋼筋網橫豎2φ 14壓筋,混凝土厚度80 mm～100 mm,混凝土強度等級C20細石混凝土,水泥為P.O32.5R,砂為中砂,碎石為0.5 cm～1 cm,坡頂四周做2 m寬散水,反坡比0.02∶1,底連梁 500×300 混凝土梁,配筋 4φ 12,箍筋φ 6.5@200 mm。

4)沉降位移監測。基坑開挖,基坑四周要進行水平位移監測,對相鄰建筑物進行沉降監測,做好記錄向監理匯報監測數據。

5)排水系統。基坑上口設置一道擋水墻,磚砌120×240,基坑底側設置排水溝,在適當的位置設置集水坑。

3.3 施工過程

按照上述土釘墻設計方案施工分五步,分段分步開挖進行土釘墻施工。第一步順利完成,到施工第二步時8號樓和9號樓一側土體開挖時,因下水管道有下水跑水現象,土體已達到飽和狀態,有局部塌方現象,其余各側完好,土體與地質報告相符,針對塌方現象,建設單位、監理單位、施工單位根據現場實際情況決定,8號樓和9號樓一側改變支護形式,在第一步已完成土釘墻下面施工樁錨支護體系,為確保8號樓混凝土條形基礎不產生沉降和位移,樁錨具體設計參數:樁型采用鉆孔壓漿樁。樁徑 600、樁長16.5 m,主筋配筋12φ 22,連梁800×600,在連梁處設預應力錨桿,錨桿長20 m,孔徑150 mm,自由段 5 m,錨固段 15 m,拉筋為2φ 15.2鋼絞線,預應力值張拉鎖定200 kN,基坑施工處于雨季,防止雨水沖刷樁間土,噴射混凝土面層厚度50 mm。經過樁錨施工,8號樓和14號樓一側順利完成支護,監測沒有異常,其余三面土釘墻也按合同工期完工,得到建設單位和監理單位認可。

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