陜西省委西院危房改造深基坑支護設計與施工

楊靜 袁媛

1 工程概況

陜西省委1號辦公樓(主樓)位于西安市南郊雁塔路,南二環立交的西南側,省委西院內,地形平坦,西高東低,場地標高416.68 m～419.32 m,高差小于1.5 m,該辦公樓±0.000相當于絕對標高418.50 m,基礎平面呈矩形,寬 71.4 m,長161.0 m,基礎開挖深度為-11.2 m。由于場地南、北面均距離建筑物較近,基坑開挖時為了保證施工期間的安全,故對基坑的南面采用土釘支護,東、西、北面為放坡處理,放坡坡度為1∶0.5。

2 場地工程地質條件

根據勘察報告,場地地下水埋深8.5 m(西端)～11.00 m,標高407.66 m～408.47 m,地下水位年變幅小于1 m,場地地下水埋深在基坑開挖地面附近,基坑開挖及影響范圍的地層見表1。

表1 基坑開挖及影響范圍的地層

3 支護方案

3.1 東、西、北面放坡面的支護設計

1)間隔1.6 m人工打入1 m長φ 16鋼筋,梅花形布置;2)鋪設φ 4@200鋼絲網片一層;3)噴射混凝土(60±10)mm厚。

3.2 南邊土釘支護設計

上部3 m按照放坡面進行處理。在-3.0 m處設一寬700 mm的平臺,作為土釘支護坡頂。

下部設7層土釘,間距除第一層與第二層間距為650 mm以外,其余均為1 300 mm,水平部距均為1 300 mm。第三層土釘間隔改為預應力土錨,長度為13 m,自由段3 m,錨桿張拉預應力為55 kN。土釘體直徑為150 mm。

第一層土釘主筋為2φ 18,長度為9 m。

第二層土釘主筋為2φ 18,長度為10 m。

第三層土釘主筋為2φ 20,長度為10 m。錨桿主筋為 1φ 32,長度為13 m。

第四層土釘主筋為2φ 20,長度為10 m。

第五層土釘主筋為2φ 20,長度為9.5 m。

第六層土釘主筋為2φ 20,長度為9 m。

第七層土釘主筋為2φ 18,長度為7 m。

每層土釘體處設φ 16加強筋一道,預應力錨桿處設一道槽鋼25c與錨桿采用螺絲連接(設墊板),土釘墻面設φ 8@200雙向網片噴射(100±20)mm厚混凝土。

4 主要工序施工方法

4.1 土釘施工方法

1)測定孔位:按圖紙要求用鋼尺確定孔位并做好標記,孔位誤差小于100 mm。2)成孔:成孔采用人工洛陽鏟成孔。嚴格控制成孔的位置和角度偏差,成孔傾角偏差不大于3°,錨釘主筋每隔2.0 m設置一個拉桿定位支架。成孔后將錨桿下入孔內,錨桿下入前應清除孔內虛土。在雜填土施工時必須注意成孔的質量。若洛陽鏟成孔困難采用錨桿機成孔,現場應備兩臺錨桿機。3)注漿用水泥漿,所用原材料必須拌和均勻,隨拌隨用,一次拌和的水泥砂漿應在初凝前用完。注漿采用常壓注漿。注漿前應將孔內殘留或松動的雜土清除干凈,注漿開始或中途停止超過30 min時,應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路。注漿時,注漿管應插至距孔底250 mm～500 mm處,孔口部位設置止漿塞及排氣管。

4.2 錨桿施工方法

4.2.1 錨孔施工

1)清理工作面,測量定位:主要靠機械修坡,人工配合,坡面檢查合格后按設計要求測量放線,孔位放線偏差不得大于20 mm。鉆進過程用測角儀控制鉆孔方向,以滿足精度要求。2)鉆機就位:人工洛陽鏟應人工定位,計算夾角所對應的洛陽鏟固定長度所對應的高度,確保成孔角度滿足設計要求。錨桿機用測角儀定向,鉆桿與水平夾角控制在設計要求:15°,并確保鉆機安放支架牢固穩定,在造孔過程中不易出現晃動。3)鉆孔順序:土釘與錨桿從上向下施工、組織好交叉與流水作業。4)鉆孔深度:為了確保錨孔深度,鉆孔深度應大于設計深度0.5 m以上。5)錨孔檢驗:錨孔成孔結束后,需經現場監理檢驗合格后方可進行下道工序。錨孔的允許偏差應符合設計及規范要求。6)鉆孔記錄:鉆進過程中對每個孔的地層變化、鉆進狀態(鉆壓、鉆速)、地下水及其他特殊情況做好現場施工記錄。

4.2.2 制作錨桿體

本工程采用1φ 32的鋼筋為錨桿體,每隔2 m焊定位支架一道。錨桿成孔前,先進行制作,鋼筋必須平直,定位準確,并進行編號標識,單獨存放。在安裝前應妥善保管,以免腐蝕和機械損傷。

4.2.3 下錨

錨孔經驗收合格后,將相應的錨桿體由人工抬至孔口安放,安放時要慢慢送入,避免錨桿體變形。

4.2.4 注漿

采用一次常壓注漿(≤0.3 MPa)孔底反漿方式注漿,直至錨孔孔口溢出漿液或排氣管停止排氣且有稀水泥漿壓出時,方可停止注漿。注漿結束等初凝后,進行孔口二次補漿,補漿至孔口。注漿作業過程中,應做好注漿記錄。施工每種水泥漿每50 m3或不足50 m3每班組留一組試塊,每組試塊6個。

4.2.5 安裝腰梁,固定錨墩、錨具等

將25c槽鋼固定于錨桿標高,然后安裝錨具與錨墩、錨墊。

4.2.6 張拉

1)錨索張拉應在錨固灌漿抗壓強度達到15 MPa時,方可進行。2)張拉原則。正式張拉前,取20%的設計張拉荷載,對其預張拉1次～2次,使其各部位接觸緊密。3)預應力的張拉。預應力筋正式張拉前,先張拉至設計荷載的105%～110%,再按規定值進行張拉。錨桿體受力要均勻,發現異常情況應分析原因,并及時處理解決。4)預應力筋鎖定后,若發現預應力損失大于錨桿拉力設計值的10%時,進行補償張拉。

4.2.7 封錨

錨桿鎖定后,做好記號,觀察3 d,沒有異常情況,即可用手提砂輪機切割余露錨頭,嚴禁電弧、氣割切割。留5 cm～10 cm外露錨桿防滑,最后用水泥砂漿注滿墊板及錨頭各部分空隙,防止銹蝕和兼顧美觀。

5 基坑監測

5.1 監測點的布設

在基坑南北兩側的建筑物上布設沉降觀測點。在建筑物四角及沿外墻每隔20 m～30 m設一點,建筑物裂縫和沉降縫兩側。南二環人行道道沿上設三個觀測點。沉降觀測點設于建筑物固定標高處,定期對標高進行測量,以觀測降水對其沉降狀況的影響。對基坑南邊變形進行觀測,基坑開挖前在基坑南邊測放10個點,在基坑邊線外圍墻上設兩個觀測基準點,沿基坑邊線均勻布置,在基坑施工期間進行定期觀測。在基坑內布設兩個觀測井,降水開始后觀測水位降深情況,以調整降水參數保證水位滿足降水要求,指導其他工序施工。降水水位觀測井井徑120 mm,井深-12 m。用人工洛陽鏟成孔。挖至第三層時進行成孔并開始監測。

5.2 基準點布設

沉降監測基準點設在基坑邊線100 m以外。變形監測基準點設在東西兩圍墻處。

5.3 基坑監測結果

1)沉降監測:基坑邊坡1.5H范圍內無平行于基坑邊坡的裂縫出現。2)變形監測:基坑累計位移不超過10 mm。3)降水監測:基坑邊坡沒有發現地下水滲漏。4)施工監測過程應持續整個基坑至回填結束、支護工作退出為止。

6 結語

1)本工程采用放坡開挖與土釘支護相結合的支護方案是比較經濟合理的,大大節約了工程造價。2)支護結構施工中,確保土釘錨管的注漿質量是關鍵工序。土釘注漿應掌握好三個要素:漿液配合比、注漿量、注漿壓力。3)在本工程中基坑東、西、北面均采取放坡開挖,關鍵在于降水。合理控制地下水是確保基坑支護工程安全的重要條件,也是使基坑支護費用控制在一個經濟合理范圍之內的重要因素。在土方開挖過程中應控制每次土方開挖深度必須在地下水位以上。在降水到位的前提下,土釘墻支護的變形較小,對周圍建筑物的影響較小,說明支護設計是合理的,施工質量滿足了工程的要求。

[1] 施文華.深基坑支護設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.

[2] JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[3] 曹漢杰,王偉霞.基坑支護的綜合應用[J].山西建筑,2008,34(12):131-132.