梁奎桐 孫桂華 李 江

1 概述

近幾年,由于城市地鐵工程的迅速發(fā)展,地鐵車站、局部區(qū)域明挖等也涉及大量的基坑工程,水利、電力也存在著地下廠房、地下泵房的基坑開挖問題。無論是高層建筑、地下停車場還是人防工程等的深基坑工程,由于都是在城市中進(jìn)行開挖,基坑周圍通常存在交通要道、已建建筑、管線等各種構(gòu)筑物,還要考慮地下水的影響,這就涉及到基坑開挖的一個很重要內(nèi)容,要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的使用安全。因此如何選取一種在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都合理的支護(hù)類型就必須充分考慮現(xiàn)場環(huán)境、工程地質(zhì)條件以及工程具體要求。

現(xiàn)結(jié)合國家體育總局航海運(yùn)動學(xué)校經(jīng)營用房及博物館深基坑工程,簡述高壓旋噴樁止水帷幕+鋼管樁+錨桿噴射混凝土相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)方案在工程中的應(yīng)用。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

工程位于青島市市南區(qū)某地,擬建物為1棟地上地下各兩層的經(jīng)營用房及博物館,采用框架結(jié)構(gòu)、獨(dú)立基礎(chǔ),設(shè)計地下室底標(biāo)高-6.70m,場地標(biāo)高3.40m～6.03 m,基坑周長約326m,基坑開挖深度約10.0m。

基坑?xùn)|側(cè)約2.0m處有一擋土墻(南段為毛石砌筑,北段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)),基坑北側(cè)約5.0m為青島市排水管理處南海路泵站辦公室及地下室,基坑西側(cè)和南側(cè)0.5 m～3 m為海濱木棧道,基坑西南側(cè)為海員俱樂部,基坑放坡空間不足,需支護(hù)開挖。

擬建場地地形平坦,地貌類型為剝蝕斜坡。

勘察單位對場區(qū)進(jìn)行勘探時,發(fā)現(xiàn)舊基礎(chǔ)拆除處基坑內(nèi)存在地下水,水位標(biāo)高1.78 m。本工程基坑開挖深度較大且位于下坡地段,周邊場區(qū)地表水、地下水及西側(cè)海水易匯入其中,地下水抗浮設(shè)計水位標(biāo)高按3.0m考慮。

本區(qū)不具備發(fā)生破壞性地震的構(gòu)造條件,從未來地震危險區(qū)預(yù)測結(jié)果看,本區(qū)地震危險性主要受遠(yuǎn)震的影響,其抗震烈度不大于6度。故擬建場區(qū)區(qū)域尚屬相對穩(wěn)定地塊。

2.2 支護(hù)方案設(shè)計

根據(jù)場地條件和技術(shù)要求,不允許放坡,須支護(hù)開挖,基坑采用高壓旋噴樁止水帷幕+鋼管樁+錨桿噴射混凝土相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)方案,基坑排水采用坑內(nèi)設(shè)置集水井和排水溝,明排方式,在基坑頂部適當(dāng)位置用紅磚砌筑排水溝,用以攔截地表水,坡頂排水溝經(jīng)沉淀池與市政排水系統(tǒng)連通;基坑底部用紅磚砌筑排水溝,基坑底部各拐角點(diǎn)設(shè)置集水井,用以排除基坑內(nèi)積水。

據(jù)勘察資料,基坑位于透水層中,地下水比較豐富且距離海邊較近,為保證基坑在開挖后獲得干燥的作業(yè)空間,必須對地下水進(jìn)行控制才可保證基礎(chǔ)工程的正常施工。帷幕采用高壓噴射注漿法(旋噴)止水方案較安全、可行。

根據(jù)設(shè)計基底標(biāo)高,本工程基坑開挖深度約10.0m,根據(jù)場區(qū)現(xiàn)場施工條件,結(jié)合止水帷幕的設(shè)置,為加快工期降低工程造價,采用噴錨+肋梁+鋼管樁支護(hù)較合理。

本工程土方開挖應(yīng)分層分段進(jìn)行,與基坑的支護(hù)工作密切結(jié)合,穿插施工;坡面上可視情況設(shè)置泄水孔。

2.3 施工組織設(shè)計

該基坑工程主要包括止水帷幕、基坑支護(hù)兩部分。根據(jù)現(xiàn)場情況,施工分兩大分項工程,進(jìn)行流水作業(yè)控制施工:

第一部分:止水帷幕。主要施工內(nèi)容是:高壓旋噴樁施工。

第二部分:基坑支護(hù)。主要施工內(nèi)容包括:鋼管樁施工、土石方開挖、錨桿鉆孔安裝及注漿加固、腰梁肋梁及鋼筋網(wǎng)安裝、噴射混凝土面層、錨桿預(yù)應(yīng)力施工等。

高壓旋噴樁的施工方法及質(zhì)量要點(diǎn):在施工軸線上按設(shè)計要求進(jìn)行放線定位,各孔采用統(tǒng)一編號,孔位樁打入地面下0.1 m,妥善保護(hù)。高噴分兩序施工(間隔噴漿),先鉆Ⅰ序孔,為確保鉆孔垂直度,選用SGZ-Ⅲ型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔,該鉆機(jī)具有機(jī)身重,鉆桿粗,回轉(zhuǎn)運(yùn)行穩(wěn)定,成孔垂直高等優(yōu)點(diǎn),用于高噴造孔較100型、150型地質(zhì)鉆機(jī)及振動成孔有明顯優(yōu)勢。鉆具采用水沖巖芯鉆具,鉆孔孔徑127mm,鉆進(jìn)采用泥漿循環(huán)護(hù)壁,鉆至設(shè)計深度結(jié)束。首先按設(shè)計要求布孔,然后按Ⅰ序、Ⅱ序鉆孔,鉆孔前應(yīng)將鉆機(jī)放置水平,鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時利用水平尺檢查鉆機(jī)水平狀況,以保證垂直度,偏斜不大于孔深的1%。鉆孔結(jié)束后測量孔斜率及孔斜方位,并做好記錄,對施工中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及時報告,以便采取相應(yīng)措施,確保質(zhì)量。

灌漿:保證漿液各項指標(biāo)符合設(shè)計要求,同時啟動高壓水泵、空壓機(jī)、攪拌機(jī)、泥漿泵等配套設(shè)備,將各項工藝參數(shù)調(diào)整到設(shè)計要求,開始噴射,待孔口返漿后按設(shè)計要求速度開始提升,這樣就自下而上形成了高壓噴射灌漿防滲板墻。在灌漿過程中,隨時檢查漿液比重,隨時注意孔口冒漿現(xiàn)象,如孔中出現(xiàn)不返漿,說明地層中有大空隙或集中漏水通道,此時應(yīng)立即停止提升,采取充砂或摻加速凝劑等措施,保證返漿以確保防滲墻的連續(xù)性,噴射過程中應(yīng)隨時檢查設(shè)備運(yùn)行狀況,做好各環(huán)節(jié)配合,避免中斷,如中斷應(yīng)視中斷時間長短采取補(bǔ)救措施。

采用高壓噴射灌漿,通過試驗落實各項施工參數(shù)。Ⅰ序孔、Ⅱ序孔灌漿間隔時間不小于7 d,遇特殊情況,及時進(jìn)行處理,確保板墻連續(xù)完整性。從孔口冒出的部分漿液,除了被切割的地層顆粒外,大部分為水泥漿,將冒漿導(dǎo)入沉淀池,使地層中粗顆粒沉淀,并盡快將沉淀后的水泥漿泵送回攪拌機(jī)回收利用,這樣既節(jié)約水泥、節(jié)省投資,又保護(hù)了環(huán)境。

回灌:待噴射管提到設(shè)計高程后,噴射灌漿結(jié)束,然后向孔內(nèi)不斷灌入合乎質(zhì)量要求的水泥漿,直到漿液不再下沉為止。

因停電、機(jī)械故障造成停噴時間達(dá)24 h以上,繼續(xù)噴射時則應(yīng)將噴頭下插50cm開噴,確保板墻在高度上的連續(xù)性。

封孔:采用回漿回灌封孔,上部不滿部位采用粘土回填夯實封孔。

棄漿排放:舍棄的漿液排放至指定地點(diǎn)。

根據(jù)本工程的特點(diǎn),采用XY-300型工程鉆機(jī)進(jìn)行鋼管樁鉆孔施工,樁孔終孔后,利用泥漿將沉渣沖出,直至孔內(nèi)沉渣厚度小于100mm,為了保證施工質(zhì)量,必要時進(jìn)行二次清孔,鋼管樁所選用鋼管為直徑168壁厚5mm的無縫鋼管,鋼管長度根據(jù)孔深及地面標(biāo)高、樁頂標(biāo)高確定,鋼管焊接必須平直,不得有局部彎曲,鋼管樁的傾斜度小于1%,施工平面位置誤差為±10cm,每根鋼管樁均用砂漿填滿,管樁頂300×300冠梁連接,φ 168鋼管樁6.0m長,整根無需焊接;φ 168鋼管樁12.0m 長,內(nèi)襯焊接,樁內(nèi)灌注純水泥漿水灰比0.5,純水泥漿摻入適量黃砂,膨脹劑摻入量根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

待高壓旋噴樁結(jié)合鋼管樁形成的止水帷幕達(dá)到要求強(qiáng)度,即可進(jìn)行帷幕內(nèi)土石方開挖,嚴(yán)格分層開挖,分層支護(hù),基坑邊坡支護(hù)主要內(nèi)容有:錨桿成孔、桿體安裝及注漿加固,腰梁、肋梁及鋼筋網(wǎng)安裝、噴射混凝土面層、施加錨桿預(yù)應(yīng)力等。錨桿鉆孔前,根據(jù)設(shè)計要求和土層條件,定出孔位,做出標(biāo)記,按設(shè)計要求制作錨桿,為使錨桿處于鉆孔中心,應(yīng)在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架(粗鋼筋桿體沿軸線方向每隔2.0m設(shè)置一個定中架)。安放錨桿桿體時,應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎,注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi),管端距孔底為50mm～100mm,桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致,安好后使桿體始終處于鉆孔中心。注漿材料選用水灰比0.40～0.45的純水泥漿,必要時可加入一定量的外加劑或摻合料,漿液硬化后不能充滿錨固體時,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿,注漿量不得小于計算量,其充盈系數(shù)為1.1～1.3。注漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈,并保護(hù)好。肋梁及腰梁截面為300×300,混凝土C20,配筋為4Φ 20,主筋通長配置,箍筋φ 6@200。鋼筋質(zhì)量符合規(guī)范要求,采用綁扎或焊接施工,鋼筋網(wǎng)緊貼巖面并與錨桿連接牢固。噴混凝土采用濕噴法施工工藝,用TK-961型混凝土噴射機(jī)自上而下分層噴射,人工噴水養(yǎng)護(hù)。網(wǎng)噴混凝土施工工藝采用:施工準(zhǔn)備→巖面沖洗、驗收→噴基層混凝土(3cm～5cm)→鉆孔→注漿→錨桿安裝→掛網(wǎng)→面層分層噴混凝土→回彈料清理→灑水養(yǎng)護(hù)。

為了基坑工程施工的安全,順利按計劃進(jìn)行,保證工程質(zhì)量,并且在施工過程中,使周圍已有建筑物、市政設(shè)施、地下管線等不受損傷、少受干擾,必須對基坑工程全過程進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測。在施工過程中,隨時掌握基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、沉降、受力水平及周圍建筑物的動態(tài)(沉降或傾斜),以科學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù),做到信息指導(dǎo)施工,對可能出現(xiàn)的工程隱患及時預(yù)報以采取相應(yīng)措施,防患于未然。

帷幕形成后基坑采用明排降低地下水位,具體施工方法為:在基坑四周開挖排水溝,在基坑四角設(shè)置集水井抽水。

3 結(jié)語

根據(jù)該工程實際效果,高壓旋噴樁止水帷幕+鋼管樁+錨桿噴射混凝土相結(jié)合的復(fù)合基坑支護(hù)方案在地下水位較高,基坑開挖坡度較大的深基坑支護(hù)中能夠起到良好的止水及護(hù)坡作用,也是目前工程中常采用的基坑支護(hù)方案。

[1]CECS 22∶2005,巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

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

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

[4]GB 50086-2001,錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[5]GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[6]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[7]DBJ 14-024-2004,建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)程[S].