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（十四冶建设集团云南机械化工程有限公司，云南，昆明，650000）
【摘要】在深基坑支护工程中,由于设计不合理,或施工不当,或自然灾害等原因,经常发生基坑垮坍、建筑物及路面塌陷或开裂、基底隆起等等工程事故,直接影响施工进度和工程造价,甚至危及人们的生命财产安全。文章结合工程施工实践经验以及某具体工程实例, 根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护施工技术方案,同时提出了施工措施。
【关键词】支护工程；施工技术；深基坑；监测；效果
0 引言
随着经济与建筑业的快速发展,促使了诸如高层建筑、隧道、地下建筑的大幅出现。为了充分利用建筑地下空间,深基坑工程得到了广泛应用,这促使了深基坑支護技术的应用。虽然深基坑工程支护技术已经取得了较多成功经验,但对于不同土质的工程性质及具体工程实践应用的深基坑支护问题仍是岩土工程所关注的问题。本文将结合某具体工程实例,根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护技术方案,同时提出一些具有工程应用价值的建议措施。
1 工程概况
某工程主楼为20层高层住宅,含有2层地下室,基坑深度为10.2m;西侧裙楼4层,地下室2层;南侧裙楼4层,地下室2层。基坑南侧紧邻原职工之家大楼,南侧西段有一座高层塔楼,塔楼有一层半地下室,深约7m,南裙楼基坑距塔楼16.38m,西裙楼基坑距塔楼13.4m,南侧有污水管和雨水管,相距5～8m;基坑北侧有一座4层楼,基础埋深约3.0m,距基坑13.7m,并有地下电力线(距基坑7m),污水管(相距6.5m);基坑东侧距真武庙路3.5m,并有通讯电缆(相距6.5m);基坑两侧有污水管、热力管、雨水管,相距3.0～4.5m,地下水深度4m。依据地勘报告本工程场地主要土层分布情况为:地层表层为杂填土层,其下为第四系冲积形成的粉质黏土层、砂类土。
2 基坑支护方案对比
目前常见的基坑支护型式主要有:排桩支护,桩撑、桩锚、排桩悬臂;地下连续墙支护,地连墙+支撑;水泥土挡墙;钢板桩形式的有型钢桩横挡板支护,钢板桩支护;土钉墙(喷锚支护);逆作拱墙;放坡;基坑内支撑。基坑开挖期间,地下水控制也属于基坑支护的一部分,地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。
由于本工程场地狭小,周边环境复杂,中标承诺工期短(共计848d),开工日期正值冬季,土方及垫层能否在春节前施工完,将影响春节后的工程进度,若采取常规的放坡开挖,由于基坑深,场地小,基坑的稳定安全性将受到影响,且放坡开挖后将超过施工红线,因此此方案被排除;若采用护坡桩施工,则基坑开挖时间将推后,春节总体控制计划将受到影响,且按此方案存在土方回填和费用较高的特点;经过各种方案的认真讨论,结合工程的实际情况,本工程基坑支护采用内撑式围护体系,采用一道局部二道水平支撑结构。地下室二层外围部分支护采用SMW工法围护,水泥搅拌桩 600,桩中心间距为450mm,H钢(400mm×400mm)间距为1000mm;地下室一层与二层交接处采用重力式挡土墙,水泥搅拌桩 600,桩中心间距为450mm;地下一层采用采用拉森钢板桩支护。内支撑体系由 609钢管与H400mm×400mm型钢组成。立柱采用350mm×350mmH型钢,立柱长度为12m,局部为10m。
3 基坑支护施工
3.1 拉森钢板桩和H钢板桩施工工艺
在施工现场内放出拉森钢板桩的位置,撒出灰线,在此位置先进行打桩位置1m深度内杂填土的清障工作。安装导架,然后安装单层双面导架,围檩桩的间距应为2.5～3.5m,双面围檩桩的间距应比板桩厚8～15mm,导架的位置不能与钢板桩相碰,围檩桩不能随着拉森钢板桩下沉而或变形,导梁的位置和标高应用水准仪和经纬仪来控制。打钢板桩时,要沿着预先放样的位置进行,确保支护结构位置的准确和足够的桩长。开始打前几根钢板桩后,应随时检查其平面位置是否正确,桩身是否垂直、正确,起吊时用线锤锤直,如发现倾斜,应立即纠正或拔起重打。拉森钢板桩、H钢桩,开始沉桩时宜用自重下沉,待桩身有足够稳定后采用振动下沉。拉森钢板:打第1根时,吊机准确就位吊起钢板桩,对准放样轴线,用线锤测量垂直度后,开始入土打入,第1根确保垂直,然后依次扣住,水平位置对准灰线依次施工。桩机移位后重复打第1根桩程序直至施工结束。
先挖掉土方露出搅拌桩或拉森钢板桩500mm,然后H钢板对准桩内侧,用线锤测直后打入,间距1m1根。桩机移位后重复施工。打桩顺序根据现场实际情况,从8A轴开始,自北向南,到M轴结束。
3.2 水泥搅拌桩施工工艺
桩机移位到指定桩位对中,当地面起伏不平时,调整基座使搅拌轴保持垂直。浆液配置时应严格控制水灰比和水泥掺入量,水灰比为0.5～0.6。将准备好的水泥浆经过筛过滤后才能送浆。在施工过程中要特别注意施工允许偏差:桩位≤20mm,垂直度≤0.5%,且当搅拌头下沉到设计深度时再次检查并调整机械的垂直度。
钻进搅拌,启动桩机搅拌头向下旋转钻进至持力层,到底标高后应原位搅拌喷浆数秒。注意提升搅拌喷浆,搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌,并继续喷入水混浆液直至地面。复搅重复上述步骤一次,但不向土体中喷送水混浆。试桩完毕应清理搅拌液片土包裹的土地及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。施工前要明确控制点、轴线、标高、并做好记录,经监理签字验收。严格按规定进行搅拌料浆,所使用的水泥须无受潮,无结块。严格控制水灰比,水泥供浆经连续不断。
3.3 内支撑及围檩的施工工艺
首先根据支撑布置图在基坑四周钢板桩上口定出轴线位置,在钢板桩内壁用墨线弹出围檩轴线、标高。由围檩标高弹线,在钢板桩上焊檩托架,安装围檩,围檩采用H400型钢,再安装水平支撑,采用 609钢管及H400角撑;在围檩与桩之间用C30混凝土填满,钢支撑要施工加预紧力400kN。
4 施工要点
4.1 在打钢板桩的过程中,应随即检查其平面位置是否正确,桩身是否垂直,如发现倾斜(不论是前后倾斜或左右倾斜)就立即纠正或拔起重打。钢板桩采用振动等方法下沉。开始沉桩时宜用自重下沉,待桩身有足够稳定后再采用振动下沉。
4.2 严格按规定进行搅拌料浆,所使用的水泥须无受潮,无结块。严格控制水灰比,水泥供浆连续不断。
4.3 水泥浆从拌浆机倒入贮浆桶前经过过滤,以防堵塞管道和喷浆口,贮浆桶内的水泥浆应经常搅动以防沉淀引起浓度不匀,须保证各桩机连续供浆,若有异常,应立即向机长报告。并妥善处理。
4.4 若发生喷浆中断,须从地面开始重新喷浆搅拌,若遇地下障碍物时应排除后再施工。随时观察有无漏浆,冒浆、涌出等异常现象,并妥善处理,如实记录。
4.5 支撑体系的施工必须严格遵守分层开挖,先支撑后开挖的原则。支承层和地下室底板达到设计强度后方可拆除支撑系统。
5 基坑监测
支护监测是支护设计中的重要组成部分。通过监测手段可随时掌握基坑周边环境的变化及支护土体的稳定状态、安全程度和支护效果,为设计和施工提供信息。通过信息反馈体系,可及时修改支护参数,改善基坑支护施工工艺。
5.1 监测基坑边壁的位移,绘制位移时程曲线,分析变形速率和位移量,确定其对边坡稳定、对地面建筑物和地下管线的影响程度。监测点位置待开挖3m(两排锚杆)后确定监测结果。
5.2 监测基坑周围楼房的沉降,绘制沉降时程曲线,分析沉降过程趋势和各测点的不均匀沉降量,确定其对楼房的影响程度。
6 工程实践效果
本基坑支护顺利竣工,实践证明针对本基坑特点所采取的支护方案以及施工措施可以缩短工期,土方开挖与边坡支护同步进行,基坑开挖到基底垫层浇筑完成只用了45d。有效解决了场地狭小给施工带来的不利影响,并保证了相邻建筑的安全,基坑四周建筑物和地下各种管线安全无恙。支护效果良好,基坑支护完成后,根据对基坑边壁几何尺寸进行的测定,边壁完全符合地下室墙体外墙模的要求,另根据基坑边壁位移的时程曲线分析,基坑边壁位移收敛,最大位移量为22mm。
7 结束语
本文结合工程实践经验以及某具体工程实例,根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护技术方案,同时提出一些具有工程应用价值的建议措施。工程实践表明,针对本基坑特点所采取的支护方案以及施工措施可以缩短工期,有效解决了场地狭小给施工带来的不利影响,同时支护效果良好,可为同类工程提供参考借鉴。
参考文献
[1]李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用[D].天津:天津大学建筑工程学院,2008.
[2]陈万立.深基坑在我国发展的现状及主要支护方式[J].工程与建设,2009,23
[3]李筱斌.郑州会展宾馆深基坑支护方案优化研究[D].西安:西安科技大学土木工程学院,2008.
【摘要】在深基坑支护工程中,由于设计不合理,或施工不当,或自然灾害等原因,经常发生基坑垮坍、建筑物及路面塌陷或开裂、基底隆起等等工程事故,直接影响施工进度和工程造价,甚至危及人们的生命财产安全。文章结合工程施工实践经验以及某具体工程实例, 根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护施工技术方案,同时提出了施工措施。
【关键词】支护工程；施工技术；深基坑；监测；效果
0 引言
随着经济与建筑业的快速发展,促使了诸如高层建筑、隧道、地下建筑的大幅出现。为了充分利用建筑地下空间,深基坑工程得到了广泛应用,这促使了深基坑支護技术的应用。虽然深基坑工程支护技术已经取得了较多成功经验,但对于不同土质的工程性质及具体工程实践应用的深基坑支护问题仍是岩土工程所关注的问题。本文将结合某具体工程实例,根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护技术方案,同时提出一些具有工程应用价值的建议措施。
1 工程概况
某工程主楼为20层高层住宅,含有2层地下室,基坑深度为10.2m;西侧裙楼4层,地下室2层;南侧裙楼4层,地下室2层。基坑南侧紧邻原职工之家大楼,南侧西段有一座高层塔楼,塔楼有一层半地下室,深约7m,南裙楼基坑距塔楼16.38m,西裙楼基坑距塔楼13.4m,南侧有污水管和雨水管,相距5～8m;基坑北侧有一座4层楼,基础埋深约3.0m,距基坑13.7m,并有地下电力线(距基坑7m),污水管(相距6.5m);基坑东侧距真武庙路3.5m,并有通讯电缆(相距6.5m);基坑两侧有污水管、热力管、雨水管,相距3.0～4.5m,地下水深度4m。依据地勘报告本工程场地主要土层分布情况为:地层表层为杂填土层,其下为第四系冲积形成的粉质黏土层、砂类土。
2 基坑支护方案对比
目前常见的基坑支护型式主要有:排桩支护,桩撑、桩锚、排桩悬臂;地下连续墙支护,地连墙+支撑;水泥土挡墙;钢板桩形式的有型钢桩横挡板支护,钢板桩支护;土钉墙(喷锚支护);逆作拱墙;放坡;基坑内支撑。基坑开挖期间,地下水控制也属于基坑支护的一部分,地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。
由于本工程场地狭小,周边环境复杂,中标承诺工期短(共计848d),开工日期正值冬季,土方及垫层能否在春节前施工完,将影响春节后的工程进度,若采取常规的放坡开挖,由于基坑深,场地小,基坑的稳定安全性将受到影响,且放坡开挖后将超过施工红线,因此此方案被排除;若采用护坡桩施工,则基坑开挖时间将推后,春节总体控制计划将受到影响,且按此方案存在土方回填和费用较高的特点;经过各种方案的认真讨论,结合工程的实际情况,本工程基坑支护采用内撑式围护体系,采用一道局部二道水平支撑结构。地下室二层外围部分支护采用SMW工法围护,水泥搅拌桩 600,桩中心间距为450mm,H钢(400mm×400mm)间距为1000mm;地下室一层与二层交接处采用重力式挡土墙,水泥搅拌桩 600,桩中心间距为450mm;地下一层采用采用拉森钢板桩支护。内支撑体系由 609钢管与H400mm×400mm型钢组成。立柱采用350mm×350mmH型钢,立柱长度为12m,局部为10m。
3 基坑支护施工
3.1 拉森钢板桩和H钢板桩施工工艺
在施工现场内放出拉森钢板桩的位置,撒出灰线,在此位置先进行打桩位置1m深度内杂填土的清障工作。安装导架,然后安装单层双面导架,围檩桩的间距应为2.5～3.5m,双面围檩桩的间距应比板桩厚8～15mm,导架的位置不能与钢板桩相碰,围檩桩不能随着拉森钢板桩下沉而或变形,导梁的位置和标高应用水准仪和经纬仪来控制。打钢板桩时,要沿着预先放样的位置进行,确保支护结构位置的准确和足够的桩长。开始打前几根钢板桩后,应随时检查其平面位置是否正确,桩身是否垂直、正确,起吊时用线锤锤直,如发现倾斜,应立即纠正或拔起重打。拉森钢板桩、H钢桩,开始沉桩时宜用自重下沉,待桩身有足够稳定后采用振动下沉。拉森钢板:打第1根时,吊机准确就位吊起钢板桩,对准放样轴线,用线锤测量垂直度后,开始入土打入,第1根确保垂直,然后依次扣住,水平位置对准灰线依次施工。桩机移位后重复打第1根桩程序直至施工结束。
先挖掉土方露出搅拌桩或拉森钢板桩500mm,然后H钢板对准桩内侧,用线锤测直后打入,间距1m1根。桩机移位后重复施工。打桩顺序根据现场实际情况,从8A轴开始,自北向南,到M轴结束。
3.2 水泥搅拌桩施工工艺
桩机移位到指定桩位对中,当地面起伏不平时,调整基座使搅拌轴保持垂直。浆液配置时应严格控制水灰比和水泥掺入量,水灰比为0.5～0.6。将准备好的水泥浆经过筛过滤后才能送浆。在施工过程中要特别注意施工允许偏差:桩位≤20mm,垂直度≤0.5%,且当搅拌头下沉到设计深度时再次检查并调整机械的垂直度。
钻进搅拌,启动桩机搅拌头向下旋转钻进至持力层,到底标高后应原位搅拌喷浆数秒。注意提升搅拌喷浆,搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌,并继续喷入水混浆液直至地面。复搅重复上述步骤一次,但不向土体中喷送水混浆。试桩完毕应清理搅拌液片土包裹的土地及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。施工前要明确控制点、轴线、标高、并做好记录,经监理签字验收。严格按规定进行搅拌料浆,所使用的水泥须无受潮,无结块。严格控制水灰比,水泥供浆经连续不断。
3.3 内支撑及围檩的施工工艺
首先根据支撑布置图在基坑四周钢板桩上口定出轴线位置,在钢板桩内壁用墨线弹出围檩轴线、标高。由围檩标高弹线,在钢板桩上焊檩托架,安装围檩,围檩采用H400型钢,再安装水平支撑,采用 609钢管及H400角撑;在围檩与桩之间用C30混凝土填满,钢支撑要施工加预紧力400kN。
4 施工要点
4.1 在打钢板桩的过程中,应随即检查其平面位置是否正确,桩身是否垂直,如发现倾斜(不论是前后倾斜或左右倾斜)就立即纠正或拔起重打。钢板桩采用振动等方法下沉。开始沉桩时宜用自重下沉,待桩身有足够稳定后再采用振动下沉。
4.2 严格按规定进行搅拌料浆,所使用的水泥须无受潮,无结块。严格控制水灰比,水泥供浆连续不断。
4.3 水泥浆从拌浆机倒入贮浆桶前经过过滤,以防堵塞管道和喷浆口,贮浆桶内的水泥浆应经常搅动以防沉淀引起浓度不匀,须保证各桩机连续供浆,若有异常,应立即向机长报告。并妥善处理。
4.4 若发生喷浆中断,须从地面开始重新喷浆搅拌,若遇地下障碍物时应排除后再施工。随时观察有无漏浆,冒浆、涌出等异常现象,并妥善处理,如实记录。
4.5 支撑体系的施工必须严格遵守分层开挖,先支撑后开挖的原则。支承层和地下室底板达到设计强度后方可拆除支撑系统。
5 基坑监测
支护监测是支护设计中的重要组成部分。通过监测手段可随时掌握基坑周边环境的变化及支护土体的稳定状态、安全程度和支护效果,为设计和施工提供信息。通过信息反馈体系,可及时修改支护参数,改善基坑支护施工工艺。
5.1 监测基坑边壁的位移,绘制位移时程曲线,分析变形速率和位移量,确定其对边坡稳定、对地面建筑物和地下管线的影响程度。监测点位置待开挖3m(两排锚杆)后确定监测结果。
5.2 监测基坑周围楼房的沉降,绘制沉降时程曲线,分析沉降过程趋势和各测点的不均匀沉降量,确定其对楼房的影响程度。
6 工程实践效果
本基坑支护顺利竣工,实践证明针对本基坑特点所采取的支护方案以及施工措施可以缩短工期,土方开挖与边坡支护同步进行,基坑开挖到基底垫层浇筑完成只用了45d。有效解决了场地狭小给施工带来的不利影响,并保证了相邻建筑的安全,基坑四周建筑物和地下各种管线安全无恙。支护效果良好,基坑支护完成后,根据对基坑边壁几何尺寸进行的测定,边壁完全符合地下室墙体外墙模的要求,另根据基坑边壁位移的时程曲线分析,基坑边壁位移收敛,最大位移量为22mm。
7 结束语
本文结合工程实践经验以及某具体工程实例,根据工程特有情况选择针对性的深基坑支护技术方案,同时提出一些具有工程应用价值的建议措施。工程实践表明,针对本基坑特点所采取的支护方案以及施工措施可以缩短工期,有效解决了场地狭小给施工带来的不利影响,同时支护效果良好,可为同类工程提供参考借鉴。
参考文献
[1]李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用[D].天津:天津大学建筑工程学院,2008.
[2]陈万立.深基坑在我国发展的现状及主要支护方式[J].工程与建设,2009,23
[3]李筱斌.郑州会展宾馆深基坑支护方案优化研究[D].西安:西安科技大学土木工程学院,2008.