凌 海

(海南第一建設工程有限公司,?？?570216)

某預應力錨索+鋼管樁+粉噴樁基坑支護工程

凌 海

(海南第一建設工程有限公司,?？?570216)

海南宜欣商業(yè)廣場項目位于市中心,現(xiàn)場施工場地狹小,四周又臨街道,基坑只能采用垂直開挖。經(jīng)比較采用了預應力錨索+鋼管樁+粉噴樁作為基坑支護,降低了工程造價,縮短了工期,保證了安全,又很好地解決了上述實際問題。實踐證明該基坑支護方案是成功的。

深基坑; 預應力錨索+鋼管樁+粉噴樁; 施工及監(jiān)測

隨著?？谑械慕?jīng)濟發(fā)展,城市化進程不斷加快,地下室從以前的負一層增加到負二層。如何降低深基坑支護工程的造價,提高經(jīng)濟效益,是我們迫切需要探討的問題,預應力錨索+鋼管樁+粉噴樁三者合一支護就是解決問題的辦法之一。它具有造價低廉、施工迅捷、工期短、噪音少、安全可靠的優(yōu)點。筆者通過2004年宜欣商業(yè)廣場的基坑支護工程施工,淺談自己的一些體會。

1 工程概況

宜欣商業(yè)廣場工程位于?？谑袊Q(mào)區(qū)金龍路明珠路的交叉處,四周臨道路,管線繁多。地上四層、地下二層(其中負一層為商場,負二層為地下車庫),總建筑面積約8.5萬m2。地上為4萬m2,地下為4.5萬m2,負二層地下室開挖深度9.5 m,最大挖深10.5 m(集水井處),基坑總延長約500 m。

2 工程地質(zhì)條件

第1層為雜填土,主要為粘土、中粗砂、玄武巖碎塊及少量混凝土碎塊、生活垃圾。

第2層為中砂,成分以石英質(zhì)中粗砂為主。

第3層為淤泥,流塑-軟塑狀。

第4層為粘土,軟塑局部可塑狀。(此層為粉噴樁的深度,作為隔水層)

第5層為強風化玄武巖,由強風化原巖碎塊和粘土組成。(此層為鋼管樁設計要求入巖2 m)

第6層為中風化玄武巖,隱晶質(zhì)結(jié)構、微氣孔狀構造。

地下水埋深在0.85～3.5 m,基坑開挖深度范圍內(nèi)有1層雜填土,2層中砂為孔隙潛水含水層,透水性強,對基坑施工有影響。

3 方案比較

方案1:單排直徑?600鉆孔灌注樁+500×300混凝土腰梁一道+預應力錨索(水平間距是2.1 m,垂直間距是3.5 m)+掛網(wǎng)噴射混凝土+頂部現(xiàn)澆800×400 mm的C25混凝土壓頂。

方案2:二排粉噴樁(直徑500 mm,深11 m,后插2?18鋼筋)作為止水圍幕+鋼管樁(直徑250 mm,深13 m,要求入巖2 m,水平間距2 m)+預應力錨索(水平間距是2 m,垂直間距是2.5 m,配32b槽鋼腰梁)+掛網(wǎng)噴射混凝土+頂部現(xiàn)澆800×400 mm的混凝土壓頂梁,連成整體以增加整體的剛度。

方案1比較經(jīng)常用,但施工周期長,造價也相對較高;方案2相對施工周期短,造價也相對低些。根據(jù)場地的具體情況和類似工程的施工經(jīng)驗,基坑支護反復對方案進行論證和優(yōu)化,在保證基坑支護安全的前提下,為了節(jié)省投資,綜合考慮周邊環(huán)境以及土質(zhì)透水性特點,最終選定方案2。

4 基坑支護設計與施工

4.1 支護設計

采用的方案2支護設計:二排粉噴樁(直徑500 mm,深11 m,后插2?18鋼筋)作為止水圍幕+鋼管樁(直徑250 mm,深13 m要求入巖2 m,水平間距2 m)+(32b槽鋼腰梁)預應力錨索(水平間距是2 m,垂直間距是2.5 m)+掛網(wǎng)噴射混凝土+頂部現(xiàn)澆800×400 mm的混凝土壓頂梁,連成整體以增加整體的剛度。平面圖見圖1,支護設計見圖2。

4.2 施工流程

嚴格按照施工標準、規(guī)范要求進行施工,施工順序為:測放基坑開挖邊線→深層攪拌樁(后插2?18鋼筋2 m長)→鋼管樁施工→布設坑口變形觀測點→壓頂混凝土冠梁施工→開挖第1層土方至分層設計深度→施工第1層預應力錨索至完成第2層噴射混凝土施工→開挖第2層土方至分層設計深度→施工第2層預應力錨索至完成第2層噴射混凝土施工→開挖第3層土方至分層設計深度→施工第3層預應力錨索至完成第3層噴射混凝土施工→開挖第4層土直至坑底→坑底排水溝施工及支護周邊固化。

其中,施工第i層預應力錨索至完成第i層噴射混凝土施工的具體流程如下:

施工第i層預應力錨索→安裝第i層腰梁槽鋼灌漿、張拉、鎖定→修整第i層坑壁、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土施工。

4.3 各工序施工時控制重點

1)深層攪拌樁施工時,為了達到止水效果,現(xiàn)場施工技術人員認真分析地層變化,在止水樁施工過程中嚴格控制攪拌速度和注漿濃度。①水泥攪拌樁防滲帷幕按《基坑工程設計規(guī)程》及《地基處理技術規(guī)程》的有關規(guī)定執(zhí)行;②防滲帷幕采用連續(xù)搭接的施工方法,嚴格控制樁位和樁身的垂直度,并確保足夠的搭接長度和形成連續(xù)的墻體;③防滲帷幕水泥攪拌樁完成二周后方可進行地面2.5 m以下深度的大面積開挖;④施工過程中嚴格控制水泥摻量,噴漿時控制提升速度,并做好旁站記錄;⑤開挖過程中對樁身的強度和水密性進行監(jiān)測,對于漏水點及時進行修補。

2)每根攪拌樁施工完后,立即插入2條?18鋼筋(長2 m),作為攪拌樁和壓頂梁的結(jié)構錨固聯(lián)結(jié)點,接下來綁扎壓頂梁鋼筋、安裝模板和澆筑壓頂梁混凝土。

3)鋼管樁施工:先用地質(zhì)鉆孔機鉆好?300孔洞,再把?250鋼管放入(單根鋼管不夠長,連接采用焊接方法),把鋼管壓到設計標高后,鋼管中間以及孔洞和鋼管樁之間隙再用高壓灌注C25細石混凝土進行填充。

4)基坑在開挖過程中,對基坑支護結(jié)構按規(guī)范要求進行水平位移和豎向位移的監(jiān)測,開挖至第2層錨索設計深度時,在挖過程中嚴格遵循分段、分層開挖的原則,每次開挖段長約20 m。為防止產(chǎn)生群釘負效應,錨索施工根據(jù)孔位編號應采取分段、跳鉆的施工方法(跳鉆間距不小于1孔,如先施工編號為單號的錨索,再施工編號為雙號的錨索)。錨桿成孔采用地質(zhì)鉆機鉆進,成孔直徑不小于150 mm,成孔角度為25度。

5)錨索鉆孔深度滿足設計圖紙外,入巖深度也要符合設計要求,鉆孔到設計深度并經(jīng)監(jiān)理方驗收合格后,先通過鉆桿注入清水進行洗孔,直至流出清水為止,并邊洗孔邊提升鉆桿,并立即插入錨索和灌漿。注漿體強度不低于25 MPa;漿液應攪拌均勻,并過篩,隨攪隨用,應在初凝前用完。錨索注漿分為一次常壓注漿和二次高壓注漿兩個步驟,錨索安放入孔后0.5 h內(nèi)應進行一次常壓注漿,從孔底向上直至孔口溢漿為止,待漿面下降至一定位置后進行補漿,以保證注漿飽滿;二次高壓注漿在一次常壓注漿形成的水泥結(jié)石體強度達到5.0 MPa(一般為36～48 h)后進行,且二次注漿達到孔口或地面冒漿后方可停止注漿。采用高濃度的水泥漿和細小碎石進行注漿,水灰比達到0.5,并在水泥漿中加放了減水劑和早強劑,同時在水泥漿中還加入了膨脹劑,保證了錨索的拉力效果。

6)在錨索注漿體砼強度達到張拉值時,并安裝腰梁槽鋼后方允許張拉,錨索正式張拉前,應取20%的設計張拉荷載,對其預張拉1～2次,使其各部位接觸緊密,鋼絞線完全平直,張拉值達到設計要求后,持荷15 min后卸荷至鎖定荷載進行鎖定,鎖定后若發(fā)現(xiàn)明顯預應力損失應進行補償張拉。在以后施工過程中要注意定期對已完成的錨索進行張拉,及時彌補錨索損失的應力,減少支護樁變形。

7)清理坑壁表面并鋼筋網(wǎng)片綁扎:①鋼筋網(wǎng)片可采用綁扎,并按設計規(guī)定的保護層厚度要求牢固固定在邊壁上,使之在混凝土噴射下不出現(xiàn)振動;②土釘端部的井字襯墊、鋼筋網(wǎng)片及連系鋼筋相互間應可靠焊牢,井字襯墊應壓在鋼筋網(wǎng)片上,并壓住連系鋼筋。

8)噴射混凝土面層:①噴射混凝土應滿足《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》的有關規(guī)定;②為確保施工時噴射混凝土厚度達到規(guī)定厚度,可在邊壁面上垂直打入短的鋼筋段作標志。

以上工序完后,可進行第二層土方開挖,在第二層設計深度的土質(zhì)時又重復以上工序,直至挖到設計要求的基坑標高。

5 基坑監(jiān)測

由于地質(zhì)條件的復雜性,以及設計時使用參數(shù)的局限性,加上地下水的影響和不確定因素的作用,通過監(jiān)測手段對基坑開挖時的變形進行現(xiàn)場測量,根據(jù)變形的發(fā)展規(guī)律和數(shù)值大小,有效地控制有害變形的發(fā)展,以確保基坑支護體系的安全、可靠。

由于該工程基坑開挖較深,為保證基礎施工的順利進行以及鄰近管線建筑物和道路的安全,工程的監(jiān)測包括支護結(jié)構和鄰近建筑物的位移和沉降,以及時了解支護結(jié)構的工作情況和鄰近建筑物和道路的影響情況。

該工程共設置監(jiān)測點20個,在基坑四角10 m處布置多個基準觀測點,對支護結(jié)構的位移和鄰近建筑物的沉降進行了觀測。位移觀測按一級位移變形觀測的要求進行,沉降觀測基準網(wǎng)按二級水準的要求觀測,沉降觀測點按三級水準的要求進行觀測。各監(jiān)測點的累積沉降、位移值都小于控制值,并且施工過程中對周邊管線及建筑物無不良影響,可見該基坑工程采用的復合式支護體系是成功的。

6 結(jié) 語

海南宜欣商業(yè)廣場項目的基坑周邊環(huán)境復雜,周邊地下管線并且基坑與周邊道路距離過小,使得基坑工程的施工難度較大。該工程根據(jù)工程實際情況,因地制宜地綜合采用了預應力錨索+鋼管樁+粉噴樁三者合一和掛網(wǎng)噴混凝土面支護,并在施工過程中全方位監(jiān)測位移和沉降,實現(xiàn)信息化施工,在保證基坑工程的安全性和可靠性的基礎上,降低了工程造價,縮短了工期,取得了良好的成本效益、工期效益和社會效益。

由于基坑工程的多樣性和復雜性,單一的支護形式已經(jīng)遠遠不能滿足工程需要。該工程案例很好地論證了復合支護形式的安全可靠性、實用性和經(jīng)濟性,為深基坑支護形式的推廣提供了很好的范例。該工程于2004年1月開始土方開挖,至2005年3月地下室回填土方,基坑變形、沉降等在允許值內(nèi)。實踐證明該基坑支護方案切實可行,對類似基坑支護工程具有借鑒意義。

[1] 汪正榮.建筑工程施工手冊(3版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[2] GB 50086—2001.錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范[S].

[3] 李豐林.深基坑支護開挖的質(zhì)量控制探討[J].城市建設理論研究,2012(12):586-588.

[4] GB 50497—2009.建筑基基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范[S].

[5] JGJ 120—2012.建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

[6] 黃 迪.深基的特點及其施工技術研究[J].中國新技術新產(chǎn)品,2010(12):203.

A Foundation Pit Supporting Project of Prestressed Anchor Cable+Steel Pipe pile+Powder Spray Pile

LING Hɑi
(Hainan First Construction Engineering Co,Ltd,Haikou 570216,China)

The Hainan Yixin commercial square project located in the downtown with the narrow construction site and around streets,the pit excavation can only be adopted vertical cut.By comparison,use the prestressed anchor cable+steel pipe pile+powder spray pile for foundation pit supporting,this reduces the project cost,shorten the time limit for a project,ensure the safety,and to solve the actual problem.Practice shows that the foundation pit supporting scheme is successful.

deep foundation pit; prestressed anchor cable+steel pipe pile+powder spray pile; construction and monitoring.

2014-06-15.

凌 海(1969-),高級工程師.E-mail:931121782@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.031