濕陷性黃土深大基坑綜合支護施工技術(shù)的應(yīng)用

曹宗勝

(山西省第一建筑工程公司，山西太原 030006)

1 概述

黃土區(qū)在我國分布非常廣闊，多數(shù)建筑物、構(gòu)筑物坐落于黃土地基上。由于城市和平原地區(qū)建筑用地的日益緊張，建筑用地逐漸向土層深厚的黃土塬、梁和高階地發(fā)展。越來越多的建筑或構(gòu)筑物基礎(chǔ)埋深超過15 m以上，開挖支護深度也隨著加深，充分利用地下空間，有逐漸加深的趨勢。同時單層超大面積的建筑也隨著增多，邊長超過100 m的建筑比比皆是，并且其周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，毎側(cè)的地質(zhì)情況及毗鄰環(huán)境可能不同，可供施工的場地大小、擴展空間不同，往往是充分利用地平面空間，拉近了與周邊建筑物、管線等復(fù)雜環(huán)境的距離，給基坑經(jīng)濟安全支護提出了新的課題。目前的支護方法很多，大概有土釘墻法、連續(xù)墻法、排樁法、內(nèi)撐法、逆施法等等，土釘墻支護法，安全系數(shù)小，坡率大，挖填土方量大;混凝土灌注樁支護、連續(xù)墻支護等，安全系數(shù)高，土方量小，費用高，不經(jīng)濟。如果能有一種支護類型應(yīng)用于濕陷性黃土超大超深基坑的支護，并將安全可開挖深度提高到15 m以上，顯然對濕陷性黃土超大超深基坑支護有著重大的工程意義。

如果單一簡單的應(yīng)用一種支護類型，顯然不是完全適用，也可能不夠安全，或不夠經(jīng)濟，不低碳。對于濕陷性黃土地區(qū)，基坑支護如何避免土方遇水坍塌、沉降，干作業(yè)施工也是關(guān)鍵問題。應(yīng)對復(fù)雜的周邊環(huán)境，采用別致的施工技術(shù)不擾動或輕微擾動不至于造成安全、質(zhì)量及使用上的影響，同時控制不同變形要求等也是尤為重要。新型高科技監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用更是必不可少，為基坑安全能夠及時、準確的提供數(shù)據(jù)依據(jù)，以便采取合理、有效的應(yīng)急措施。

由此可見，當(dāng)前情況下，在濕陷性黃土地區(qū)對于超大超深基坑的支護尋求合理的支護施工方法是問題解決的可靠辦法。

2 工藝原理

我公司經(jīng)過對幾項工程的研究、試驗，總結(jié)開發(fā)了濕陷性黃土超大超深基坑綜合支護監(jiān)測為一體的可行方法，支護基坑深度可達15 m以上，應(yīng)對復(fù)雜的地理環(huán)境行之有效，該支護方法效果好，既經(jīng)濟又安全。土釘墻、錨索、鉆孔注漿樁、混凝土灌注樁等在基坑支護中，既各自具有其獨特的優(yōu)勢，但又有著各自的不足，工藝原理是利用每一種支護類型的優(yōu)勢進行組合應(yīng)用于濕陷性黃土超大超深基坑支護，達到經(jīng)濟安全的目的，同時，在超大超深基坑中，有著多種不可預(yù)計的復(fù)雜情況，接近飽和的濕陷性黃土，周邊管線涵洞，周邊建筑物的柱、樁等不同結(jié)構(gòu)、地基處理類型的應(yīng)對，總結(jié)出一套行之有效的施工工法。結(jié)合先進的儀器和高科技的監(jiān)測手段，使得超大超深基坑的安全得到充分保障。

3 本工藝的特點

1)施工速度快，充分利用開挖時間交叉施工，節(jié)約工期，不需要固定的施工場地。2)采用了多種支護措施結(jié)合的方法，揚長避短，優(yōu)勢互補，經(jīng)濟安全。3)可用于含水較大的濕陷性黃土成孔，提高了成孔質(zhì)量及速度。4)工藝簡單，經(jīng)濟適用，具有良好的加固效果，適用于地形復(fù)雜、放坡空間小的繁華鬧市區(qū)施工。支護基坑深度達到15 m以上。5)變形監(jiān)測技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。利用高精密儀器和高科技手段對基坑及周邊環(huán)境進行變形監(jiān)測，為預(yù)應(yīng)力施工及采取應(yīng)急措施等及時準確的提供了科學(xué)依據(jù)。

4 操作控制要點

4.1 大直徑孔徑干作業(yè)鉆孔

在自然地坪開挖到2 m以下時，土的含水率越來越大，有時接近飽和，在濕陷性黃土地區(qū)，堅決不可以采用泥漿護壁的施工工藝，為此，如何保證大直徑孔不塌孔，不縮孔是一個關(guān)鍵控制點，同時也是施工中最大的技術(shù)難點。剛開始時在含水率高的土層中，用直桿鉆進成孔，帶不出土，功效低，縮孔、塌孔現(xiàn)象較多，人工成孔困難，后來改用履帶式大功率鉆機，委托加工直徑120 mm，150 mm的螺旋鉆桿，往返兩次掘進，控制速度在0.5 m/min，效果較好。

4.2 控制基坑超小變形

土釘支護的優(yōu)勢是經(jīng)濟，缺點是對超大超深基坑不適用，而且變形大，為此結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)用于安全等級為一級超深基坑中，錨索施工質(zhì)量是關(guān)鍵，對施工提出了更高的要求。利用預(yù)應(yīng)力錨索的張拉應(yīng)力，將土體內(nèi)部的拉應(yīng)力傳遞到基坑外壁，對基坑坑壁產(chǎn)生一種推力，使基坑坑壁外側(cè)生成一個受壓應(yīng)力區(qū)，提高了基坑的整體性，從而控制基坑變形?；幼冃伪O(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，及時準確的提供基坑外表及內(nèi)部和周圍環(huán)境的沉降與位移數(shù)據(jù)，根據(jù)這些變形監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整錨索預(yù)應(yīng)力值，控制其變形速率，使基坑及周邊環(huán)境處于安全狀態(tài)。

4.3 保護原有柱、樁的完整性

在支護施工中，土釘、錨索等鉆孔可能要通過地下室部分的柱、樁，鉆孔不破壞柱、樁的完整性，準確穿過樁間隙是施工的一個難點。首先要查閱該建筑物的竣工圖紙，將地下部分的框架柱、樁對應(yīng)位置引測到支護面上，畫出其柱子及柱下承臺基礎(chǔ)、樁的對應(yīng)位置，并將坑壁錨桿常規(guī)正三角形布置的鉆孔改為正方形，目的是從樁距之間通過，保護樁的完整性不被破壞。成孔時，深度接近樁位時改用人工洛陽鏟，待穿過樁的區(qū)域時再用機械成孔，確保萬無一失不傷害柱或樁。

4.4 鉆孔注漿樁的應(yīng)用

當(dāng)土體局部較為軟弱，支護面坡率幾乎為零時，采用鉆孔注漿樁局部加強再進行土釘墻支護，無疑是一種應(yīng)對支護環(huán)境突變靈活機動的極為有效的措施。鉆孔注漿樁孔徑一般為400 mm，間距根據(jù)現(xiàn)場情況而定，采用人工或機械洛陽鏟成孔，成孔后插入18號或經(jīng)設(shè)計計算的工字鋼、注漿管，倒入碎石，注漿管底部1.0 m范圍內(nèi)打φ5 mm花眼，碎石粒徑5 mm～10 mm，從注漿管注漿至管外返漿，將碎石全部包裹即停止注漿。

4.5 測斜等變形監(jiān)測設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用

為了確保施工及周圍環(huán)境安全，聯(lián)合專業(yè)檢測單位采用精密水準儀、銦鋼水準尺、全站儀、測斜儀等高科技精密儀器，根據(jù)工程特點及周邊環(huán)境情況，監(jiān)測基坑周圍的地下管線、通訊光纜、煤氣管道、房屋及構(gòu)筑物的沉降、位移，對基坑本身的沉降、位移、傾斜等進行監(jiān)測，提供科學(xué)的精準數(shù)據(jù)，對基坑工程安全性及對周邊環(huán)境的影響全面掌握情況，以便應(yīng)對不利因素，出現(xiàn)異常情況能夠及時反饋信息，及時采取應(yīng)急預(yù)案，調(diào)整施工工藝等，確保施工安全。沉降觀測，采用不轉(zhuǎn)點直接觀測或采用閉合路線、附合路線法觀測，可連成接點網(wǎng)。觀測誤差允許值為0.5 mm，觀測等級為二級，光學(xué)測微法。位移觀測利用基準點建立坐標系，坡面水平位移、支護結(jié)構(gòu)坡面水平位移監(jiān)測點使用全站儀坐標監(jiān)測。外圍建筑物傾斜監(jiān)測用鉛垂線法監(jiān)測，道路及其沉降用高精度水準儀測量。從基坑開挖前，沉降觀測基準點埋設(shè)完畢穩(wěn)定后，連續(xù)觀測三次，取其平均值作為觀測點的初始值。支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境觀測點，在基坑開挖前及開挖過程中，每周觀測三次，如發(fā)現(xiàn)變形較大，增加監(jiān)測頻次，開挖結(jié)束后，根據(jù)穩(wěn)定情況適當(dāng)減少觀測次數(shù)，直到基坑回填完畢，不再變形為止。

5 結(jié)語

通過對該綜合支護技術(shù)的應(yīng)用證明，該方法控制變形能力好，未發(fā)現(xiàn)裂縫等變形情況，基坑安全，成本低，施工速度快，綜合利用率高，施工過程中未發(fā)生任何不良狀況，保證了建筑安全順利的施工。

[1]JGJ 120-99，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S］.

[2]GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S］.

[3]CECS 96-97，基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程[S］.

[4]JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S］.

[5]JGJ 167-2009，濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑工程技術(shù)安全技術(shù)規(guī)程[S］.