曾志雄

摘要:本文結(jié)合工程實例和工程地質(zhì)情況,詳細介紹了建筑基坑工程支護施工方案的比選和基坑支護工程設(shè)計,并在施工技術(shù)方案分析的基礎(chǔ)上,對其SMW工法連續(xù)墻及整個基坑施工技術(shù)進行了詳細闡述,對施工監(jiān)測進行了評價。

關(guān)鍵詞:基坑支護;SMW工法連續(xù)墻;施工技術(shù);監(jiān)測

1 工程概況

某建筑工程總用地面積約為19770m2,總建筑面積約32116m2,工程主樓高為19層,群樓3～4層,設(shè)1層地下室。本工程基坑較深,大范圍挖深為6.85m,局部電梯井坑部位深度8.45m。地下室平面呈矩形布置,周長327m。

2 基坑支護方案的選擇

根據(jù)本工程上述特點,結(jié)合基坑周邊的環(huán)境和相同基坑開挖工程的實踐經(jīng)驗,我們在設(shè)計方案中考慮幾種方案:

2.1 采用復(fù)合土釘墻支護的圍護方案。這是比較經(jīng)濟的方案,但是本工程現(xiàn)場地面2m以下為厚層淤泥黏土,且本工程挖深度(6.85m)相對較深,所以周邊環(huán)境采用該方案的圍護必須比常規(guī)的要加強。復(fù)合土釘墻的方案并不能有效地控制土體位移,且土釘淤泥質(zhì)土中的效果不明顯。故設(shè)計不考慮該方案。

2.2 采用鉆孔樁支護加內(nèi)支撐和水泥攪拌樁止水方案比較適合地下室開挖,但該方案較常規(guī)工程量偏大,故先不考慮該方案。

2.3 采用SMW工法的圍護方案,有以下特點:①能同時擋土和止水,占用施工場地小:②施工速度較快:③無振動、無噪聲、無泥漿污染;④型鋼可拔出回收再用。

為此,我們對方案①和方案③均進行設(shè)計計算,對綜合經(jīng)濟、工期與社會效益做了對比,發(fā)現(xiàn)該工程采用SMW工法較之鉆孔排樁方法節(jié)約25%的造價,符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能、環(huán)保要求,具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益,因此我們選用SMW工法的圍護方案。

3 SMW工法連續(xù)墻的工作原理和基坑支護設(shè)計

本基坑支護設(shè)計主要采用了SMW工法連續(xù)墻與型鋼立柱加鋼管支撐的結(jié)構(gòu)形式。SMW(Soi,Mixing Wall的縮寫)工法是以水泥土攪拌樁體作為基坑圍護的一種施工方法,該法通過特殊的多軸深層攪拌機在施工現(xiàn)場按設(shè)計深度將土體切散,同時從其鉆頭前端將水泥漿強化劑注入土體,并使之與原位土體反復(fù)混合攪拌,然后在水泥土未硬化之前插入H型鋼或鋼板樁作為應(yīng)力加強材料,直至水泥土硬結(jié)。在施工平面上,樁與樁之間重疊搭接,在地下形成一個抗?jié)B性好、剛度大,同時又由于H型鋼的強度,能承受較大水平土壓力的地下壁體。在地下結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拔出H型鋼回收再利用。這種結(jié)構(gòu)由于經(jīng)濟合理地利用了深層攪拌樁和H型鋼的優(yōu)點,同時拔出回收H型鋼又可帶來巨大的效益,所以具有構(gòu)造簡單、止水性能好、工期短、造價低、環(huán)境污染小等優(yōu)點。

4 基坑施工方案的技術(shù)分析

4.1 本工程基坑支護設(shè)計方案中考慮按后澆帶進行了分段施工,由西向東分為1～8軸、8～16軸、16～22軸三個施工段,出土由東側(cè)坡進行;3.500m以上土方開挖,先開挖掉有支撐梁部的土方,再進行混凝土壓頂梁和鋼管支撐梁施工。①分段、分層開挖土方至四周壓頂梁底標(biāo)高-3.500m處,作好60厚C15混凝土護坡。②按照壓頂梁位置進行模板、鋼筋施工,澆筑壓頂梁混凝土。③當(dāng)壓頂梁混凝土達到設(shè)計要求的80%,進行下道工序施工。④鋼管支撐梁施工后挖除支撐梁下土方。

4.2 -3.500m以上的土方采取以11軸為分界線分作兩段分塊放坡開挖,開挖時應(yīng)設(shè)標(biāo)高控制點,盡量把挖深標(biāo)高控制準確。開挖時可根據(jù)場地土質(zhì)情況采取1:1放坡。

4.3 -3.500m以上的土方開挖,應(yīng)采取保護鋼管支撐梁的措施,嚴禁挖土機和運土車在坑邊碰撞支撐梁。

4.4 在基坑底板施工完成后,拆除二次支撐梁。地下室項板澆筑完畢,拆除基坑支撐梁進行了防水驗收和外襯護墻回土填后,方可拆除SMW支護體中的H型鋼。

5 基坑支護施工技術(shù)

5.1 施工流程

放線→SMW工法施工→壓頂梁土方分段開挖至-3.500m→施工混凝土護坡→分段澆筑壓頂混凝土→養(yǎng)護→鋼管支撐梁施工→挖-3.500m以下土方→分施工段澆筑地下室底板→增加斜撐后拆除支撐→澆筑墻板頂板和防水施工→拔除SMW工法型鋼→全部回填四周土方。

5.2 施工方法

5.2.1 測量放線:按照工程的已知控制軸線,放出基坑邊線,在邊線的控制點用4×4角鋼作好標(biāo)志。并按照設(shè)計要求做好監(jiān)測點的埋設(shè)和開挖前的初始值測讀。

5.2.2 SMW工法施工:該工法因為具有速度快和占用施工場地小的特點。為加快圍攻護進度與保證質(zhì)量,工法樁以11軸為分區(qū)線。配合壓頂梁及護坡施工,分為兩段。從A11軸順時針方向進行施工,工法樁控制好鉆具下沉及提升速度,同時要求樁位偏差值在30mm以內(nèi),垂直度偏差不大于1%,在攪拌成樁時,下行鉆進時灌入70%～80%的水泥漿,其余在鉆上升時灌入。

5.2.3 -3.500m壓頂梁處土方開挖:根據(jù)SMW工法樁的進度,當(dāng)完成11軸線以西,開始該壓頂梁處地槽土方開挖,開挖時按著梁的灰線進行開挖,因-3.500m以下為淤泥,地槽、壓頂梁土方采取分段施工,壓頂梁-3.500m以上護坡施工。

5.2.4 壓頂梁施工:采取邊挖土、邊鋪混凝土墊層,邊澆筑壓頂梁,同時,人工修整好土方后進行了護坡鋼筋網(wǎng)綁扎,隨后進行60厚C15混凝土澆筑。①壓頂梁鋼筋綁扎與鋼管支撐預(yù)埋件留設(shè),按設(shè)計及規(guī)范要求,鋼管支撐梁預(yù)賣件留設(shè)位置,按照圖紙要求引測至頂梁上,保證平面幾何尺寸,加強測量復(fù)核工作。②澆注混凝土壓頂梁時先檢查鋼筋橫板梁面尺寸是否符合規(guī)范及設(shè)計要求。混凝土采用C25商品混凝土摻入早強劑,按順序澆搗。③養(yǎng)護混凝土澆筑完終凝后即可進行澆水養(yǎng)護,混凝土強度要達到設(shè)計值?；炷翉姸纫酝瑮l件養(yǎng)護下的試塊試壓結(jié)果為判斷依據(jù)

5.2.5 鋼管支撐梁施工:待壓頂梁強度達到設(shè)計要求的80%進行鋼管支撐梁施工,在鋼管支撐梁位置進行溝槽開挖,土方開挖按組織方案施工,進行鋼管支撐梁定位、焊接。為使鋼管支撐梁安裝后保持整個支撐成為不變體系,根據(jù)軸力值在施焊前進行焊接試拉。焊縫應(yīng)四周滿焊,鋼管支撐梁全部安裝完畢后,對壓頂梁進行了保護,運輸?shù)缆吩倩靥?以保證鋼管支撐梁不易壓斷及撞擊混凝土壓頂梁。

5.2.6 -3.500m以下土方開挖,根據(jù)后澆帶位置分為一個施工段。

5.2.7 鋼管支撐在地下室墻板混凝土達到設(shè)計強度的80%后,用人工氣焊切割鋼管支撐。

5.2.8 拔除SMW工法中的型鋼:等做好地下室工程的防水試驗合格后,拔除SMW工法的型鋼。型鋼拔除采用專業(yè)機具進行,拔除過程中應(yīng)避免碰撞地下室結(jié)構(gòu)。同時,對于在周邊人員的安全和結(jié)構(gòu)等要有專人負責(zé)指揮。

6 基坑施工監(jiān)測情況

6.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)本工程基坑開挖深度、環(huán)境特點、地基土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和圍護設(shè)計方案要求,監(jiān)測內(nèi)容如下:

深層土體水平位移觀測:在基坑靠近圍護結(jié)構(gòu)的位置共設(shè)置11個深層土體水平位移監(jiān)測孔,測斜孔深度為15m:

支撐軸力觀測:在基坑支撐體系的水平角撐主撐布設(shè)9組軸力監(jiān)測點,在斜拋撐布設(shè)6組軸力監(jiān)測點,主要觀測支撐體系在深基坑開挖過程中的支撐應(yīng)力隨時間和工況的變化情況:

圍護結(jié)構(gòu)頂及道路中人行道水平垂直位移觀測:在基坑四周大道靠近基坑的人行道上及圍護結(jié)構(gòu)頂設(shè)若干個觀測點,以監(jiān)測其隨基坑開挖的變化情況。

6.2 監(jiān)測工期頻率及警戒值

監(jiān)測工期:從開挖前一周進場埋設(shè)測點,至斜拋撐拆除且監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定或結(jié)構(gòu)做到±0,00。

監(jiān)測頻率:按圍護設(shè)計方案,根據(jù)挖土的進展速度及基坑的變形情況來定?；娱_挖階段每天監(jiān)測一次,在基坑開挖接近坑底時如遇超警戒值或變化速度較快的異常情況應(yīng)增加觀測次數(shù),必要時每天兩次或更多。拆撐期間加密監(jiān)測頻率。

監(jiān)測警戒值:土體監(jiān)測斜孔最大水平位移和沉降警戒值為50mm,水平位移和沉降速率警戒值一般取大于3mm/d。

7 結(jié)語

綜上所述,SMW工法連續(xù)墻具有施工快、無振動、無噪聲、無泥漿污染、止水防水好等特點,是提高坑底抗隆起的有效措施,并能降低圍護工程造價(較常用的鉆孔排樁方法節(jié)省20%～30%的費用),符合國家倡導(dǎo)的建筑節(jié)能要求,具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。