自然放坡、土釘墻及樁錨聯合支護體系在深基坑中的應用

梁春利

(廈門新景地集團有限公司,福建 廈門 361000)

1 工程概況

廈門北站2013JP03地塊位于集美區后溪鎮巖內村,總建筑面積177012.36m2,由3棟高層公共建筑和1棟超高層住宅組成,地下整體三層,地上12～33層,剪力墻或框剪結構,為綜合體建筑,擬采用樁基礎。

地勘報告顯示,該基坑開挖范圍內主要涉及的土層有：素填土、淤泥質土、粉質粘土、中砂、殘積砂質粘性土、全風化花崗巖,地下水主要賦存和運移于填土、中砂的孔隙,殘積砂質粘性土及全～強風化花崗巖的孔隙、網狀裂隙及下部基巖的裂隙中。穩定水位埋深為5.30～7.60m。

2 工程特點及難點

本工程基坑支護已先按原方案開挖至8.050m黃海高程,由

于中途重大設計變更,需改變基坑支護方案。基坑開挖現狀的監測情況正常,原錨索基本試驗、回收試驗、驗收試驗等已按原設計要求完成。基坑開挖雖不會影響到周邊建筑基礎但淤泥層較厚,周邊緊靠用地紅線,開挖工程量大,開挖深度較深,地下水位較高。

雖場地內無架空線通過,也未見有明顯的地下埋設物標志,但場地外西南側巖通路埋設有地下雨管道、污水管道、消防管道、煤氣管道、電纜線等,埋深一般在2m范圍內。如長時間降水,土中顆粒很容易被水帶走,將會使周圍建筑物、管線出現不均勻沉降,從而影響其正常使用,必須采取降水排水措施。

3 方案選擇及支護設計(見圖1)

本工程基坑靠近廈門北站這一交通樞紐,地質復雜且實際

圖1

開挖深度較深,為了確保該基坑支護穩定安全,通過多次研究、比較,選擇最優、經濟的支護方案。確定采用自然放坡、土釘墻、預應力管樁、灌注樁及擴孔錨索聯合支護體系,擬采用明排結合深井井點降水措施對地下水進行控制處理。

基坑大致呈矩形,寬約131.73m,長約148.92m,周長約547m,面積約19617m2,開挖深度約15.50～17.50m。其中1-1、2-2剖面采用放坡加樁錨支護,3-3剖面采用多級放坡土釘墻支護,4-4、5-5、6-6剖面采用樁錨支護,7-7剖面采取自然放坡插筋的方式,所有放坡剖面均需噴射50mm厚C20細石混凝土,內掛8@200×200mm鋼筋網。

4 施工操作

4.1 施工工藝流程

整平場地→對已施工的支護結構進行檢修→測量放線→PHC管樁施工→坑內降水井施工并啟動降排→各支護剖面土方開挖及施工相應支護結構至坑底→坑底排水溝、集水井施工。

4.2 施工方法及操作要求

4.2.1 測量施工

參照場地情況,將控制點和水準基點引至不受破壞的位置,開工前,復核后妥善保護,施工中應經常復測。

4.2.2 防護欄桿施工

(1)防護欄桿采用48壁厚3.0mm鋼管組裝而成。鋼管刷紅白相間油漆,其間相交部位用鐵質扣件扣牢。

(2)欄桿立柱采用鋼管立柱,每2.0m設置1根,埋深1m,露地面高度為1.5m。

(3)防護欄桿設置在坡頂邊線往截水溝方向外側0.5m處。

(4)欄桿設置上、下兩道橫桿,上桿離基準面1.5m,下桿離基準面0.6m,并張掛密目式安全網,安全網應自上而下封閉設置。

(5)臨邊防護欄桿或柵門應當能經受任何方向1000N的外力。

4.2.3 基坑降排水措施

本工程采取降水井結合集水明排的地下水控制措施。即坑內、外設置降水井進行降水；坡頂設置排水溝,將地表水及時排入就近市政管網,防止地表水下滲、沖刷坡體；坡面設置泄水孔,坡底設置排水溝、集水井,將基坑內匯集水及時抽排至坡頂水溝或直接沉淀后排入就近市政管網。降排水系統施工進度應與土方開挖和基坑側壁支護施工進度相適應,以便及時排除坑內積水。

4.2.4 靜壓PHC管樁施工

靜壓PHC管樁施工標高為8.050m。靜壓樁雖靠近坡面,但具備施工空間。兩排樁的施工順序：先施工靠近基坑內側一排樁,再施工靠近基坑外側的另一排樁。壓樁時對已施工的邊坡進行監測,必要時采取減少擠土措施。靜壓PHC管樁每根樁必須為單節樁,不允許焊接,嚴禁采用有橫向裂縫或截斷的工程樁作為支護結構樁。管樁大面積施工前,須進行試樁,以確定樁側阻力、樁端阻力及管樁施工工藝。

4.2.5 灌注樁接長及樁間擋板施工

支護樁接樁的高度范圍為標高8.35～19.45m。接樁時需要開挖到原樁頂標高,出現的臨時邊坡采用1∶1放坡支護,坡面噴射50mm厚C20細石混凝土,內掛8@300×300mm鋼筋網。

(1)鋼筋制作與安裝：①應按有關規定進行鋼筋復驗、見證取樣檢驗,合格后方可使用；②鋼筋應按品種規格、批號、分類存放,不得混存。有嚴重銹蝕、麻坑、劈裂、夾砂、夾層、油污等鋼筋不得使用；③綁扎鋼筋時一般用順扣或八字扣,各點可交錯綁扎。設置扶正裝置(砼塊或鋼筋環), 以保證≥50mm保護層厚度；④鋼筋連接方法宜采用焊接或機械連接；⑤鋼筋焊接成型時,焊前不得有水銹、油漬；焊縫處不得咬肉、裂紋、夾渣,焊藥皮應清除干凈。

(2)混凝土澆筑：①混凝土澆筑時自由落差一般不大于2m,當大于2m時,應用導管或溜槽輸送；②混凝土振搗采用插入式振搗棒振搗,振搗時振搗器不得直接放在鋼筋上。振搗至混凝土不再下沉,無顯著氣泡,表面平坦一致,開始浮現水泥漿為度。若發現表面呈現水層,應分析原因,予以解決；③混凝土澆筑振搗完畢,將上口甩出的鋼筋加以整理,用木抹子按設計標高控制線對上口進行找平。

4.2.6 土釘墻施工

大面積施工前,選擇不同類型土層,施工3根以上的土釘進行抗拔力基本試驗,以確定土層摩阻力、承載力和施工工藝。當試驗抗拔力不滿足設計要求時,應通知設計單位核算基坑的穩定性,調整設計后方可施工。

4.2.7 放坡掛網噴面施工

土方開挖的作業面修整后先預噴25mm厚C20混凝土,再鋪設8@200×200mm鋼筋網,用插筋固定在坡面上,接下來方可復噴混凝土達到設計厚度,不得有漏筋現象。

4.2.8 土方開挖施工

本工程基坑整體分層分段開挖,四周逐漸向中間方向收回至出土馬道口。5-5、6-6剖面坡頂卸載的開挖方法采用長臂挖掘機在基坑外側向后退挖,結合人工開挖。施工現場臨時坡道向下放斜坡用于土方開挖和外運,在塔吊全部安裝完畢、基坑土方挖運完成后再挖除臨時道路。坡道位置土方開挖采用小型挖掘機開挖,再由長臂挖掘機分級盤土至坑外,小型挖掘機開挖最后由吊車吊出坑外。

5 效果與體會

地下室結構結束后,第三方監測數據資料顯示,基坑邊坡的累計最大水平位移僅為2 mm,周圍建筑物沉降量僅為0.75mm,深層土體的水平位移及地下水水位基本未發生變化,坡頂未出現裂縫,基坑坑底也未出現隆起等現象,表明整個基坑在開挖和施工過程中是穩定的。并且通過基坑內設置降水井、排水溝、集水井結合的抽排降水系統,抽排順暢,滿足了施工要求。說明自然放坡、土釘墻及樁錨聯合的支護方案經濟合理、安全可靠、便于施工,可在復雜的透水土層、淤泥層地質條件下推廣應用。