濕陷性黃土深大基坑綜合支護(hù)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(hù)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(shí)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(kuò)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(jì)安全支護(hù)提出了新的課題。目前的支護(hù)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(hù)法，安全系數(shù)小，坡率大，挖填土方量大;混凝土灌注樁支護(hù)、連續(xù)墻支護(hù)等，安全系數(shù)高，土方量小，費(fèi)用高，不經(jīng)濟(jì)。如果能有一種支護(hù)類型應(yīng)用于濕陷性黃土超大超深基坑的支護(hù)，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(hù)有著重大的工程意義。

如果單一簡單的應(yīng)用一種支護(hù)類型，顯然不是完全適用，也可能不夠安全，或不夠經(jīng)濟(jì)，不低碳。對于濕陷性黃土地區(qū)，基坑支護(hù)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(shí)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(shí)、準(zhǔn)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(hù)尋求合理的支護(hù)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(xiàng)工程的研究、試驗(yàn)，總結(jié)開發(fā)了濕陷性黃土超大超深基坑綜合支護(hù)監(jiān)測為一體的可行方法，支護(hù)基坑深度可達(dá)15 m以上，應(yīng)對復(fù)雜的地理環(huán)境行之有效，該支護(hù)方法效果好，既經(jīng)濟(jì)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(hù)中，既各自具有其獨(dú)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(hù)類型的優(yōu)勢進(jìn)行組合應(yīng)用于濕陷性黃土超大超深基坑支護(hù)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全的目的，同時(shí)，在超大超深基坑中，有著多種不可預(yù)計(jì)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(jìn)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(diǎn)

1)施工速度快，充分利用開挖時(shí)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(hù)措施結(jié)合的方法，揚(yáng)長避短，優(yōu)勢互補(bǔ)，經(jīng)濟(jì)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(jì)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(hù)基坑深度達(dá)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(jìn)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(shí)準(zhǔn)確的提供了科學(xué)依據(jù)。

4 操作控制要點(diǎn)

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(shí)，土的含水率越來越大，有時(shí)接近飽和，在濕陷性黃土地區(qū)，堅(jiān)決不可以采用泥漿護(hù)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(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，同時(shí)也是施工中最大的技術(shù)難點(diǎn)。剛開始時(shí)在含水率高的土層中，用直桿鉆進(jìn)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(jī)，委托加工直徑120 mm，150 mm的螺旋鉆桿，往返兩次掘進(jìn)，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(hù)的優(yōu)勢是經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)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(gè)受壓應(yīng)力區(qū)，提高了基坑的整體性，從而控制基坑變形。基坑變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，及時(shí)準(zhǔn)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(shí)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(hù)原有柱、樁的完整性

在支護(hù)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(zhǔn)確穿過樁間隙是施工的一個(gè)難點(diǎn)。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(hù)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(hù)樁的完整性不被破壞。成孔時(shí)，深度接近樁位時(shí)改用人工洛陽鏟，待穿過樁的區(qū)域時(shí)再用機(jī)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(hù)面坡率幾乎為零時(shí)，采用鉆孔注漿樁局部加強(qiáng)再進(jìn)行土釘墻支護(hù)，無疑是一種應(yīng)對支護(hù)環(huán)境突變靈活機(jī)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(jī)械洛陽鏟成孔，成孔后插入18號或經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǔn)儀、銦鋼水準(zhǔn)尺、全站儀、測斜儀等高科技精密儀器，根據(jù)工程特點(diǎn)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(jìn)行監(jiān)測，提供科學(xué)的精準(zhǔn)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(shí)反饋信息，及時(shí)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(diǎn)直接觀測或采用閉合路線、附合路線法觀測，可連成接點(diǎn)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(zhǔn)點(diǎn)建立坐標(biāo)系，坡面水平位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)坡面水平位移監(jiān)測點(diǎn)使用全站儀坐標(biāo)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(zhǔn)儀測量。從基坑開挖前，沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)的初始值。支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境觀測點(diǎn)，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(hù)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(hù)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(hù)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］.