謝冀松 梁成華 王 振
(1.濟(jì)南市中心醫(yī)院,山東 濟(jì)南 250013; 2.山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司濟(jì)南分公司,山東 濟(jì)南 250100)
基坑支護(hù)體系施工技術(shù)
謝冀松1梁成華2王 振2
(1.濟(jì)南市中心醫(yī)院,山東 濟(jì)南 250013; 2.山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司濟(jì)南分公司,山東 濟(jì)南 250100)
以濟(jì)南市中心醫(yī)院醫(yī)職配套樓項目為例,主要介紹了該工程基坑支護(hù)體系所采取的工藝工法及其施工技術(shù),通過對工藝工法的合理穿插安排及其施工技術(shù)控制實施,達(dá)到了較好的支護(hù)和截水效果。
支護(hù)樁,高壓旋噴樁,截水帷幕,錨索,支護(hù)體系
近20年來,我國城市建設(shè)規(guī)模越來越大,施工場地狹小的地方,建筑物越來越高,地下開挖深度越來越深,周圍的環(huán)境極其復(fù)雜,牽扯到深基坑支護(hù)與截水的問題也越來越突出。針對現(xiàn)有場地,采用可靠的施工技術(shù),進(jìn)行合理地安排和組織施工,是現(xiàn)代施工技術(shù)人員必然面臨的問題。
濟(jì)南市中心醫(yī)院醫(yī)職配套樓基坑支護(hù)項目采用了支護(hù)樁與高壓旋噴樁兩種工藝工法相結(jié)合,輔以錨索張拉和坑內(nèi)水疏干的方式,形成支護(hù)與截水體系,達(dá)到了深基坑邊坡支護(hù)穩(wěn)定和坑內(nèi)疏干、阻截坑外地下水的目的。
1.1 工程簡介
濟(jì)南市中心醫(yī)院醫(yī)職配套樓項目,位于濟(jì)南市解放路105號,歷山東路以西,解放路以北,濟(jì)南市中心醫(yī)院院內(nèi)西北角;擬建工程由1棟醫(yī)職配套樓(21層,地下-3層)及地下車庫(-4層)組成,建筑設(shè)計±0.00=41.50 m。本次支護(hù)范圍為樓座及地下車庫周圍,基坑形狀大體呈不規(guī)則矩形,東西長約58.00 m,南北寬約53.70 m。場地地勢較平坦,總體呈南高北低,場地自然地面標(biāo)高為40.20 m~40.88 m。基坑開挖深度約為5.95 m~12.45 m,基坑支護(hù)總長度約237 m。
1.2 場地周邊環(huán)境條件
1.2.1 周邊建筑
場區(qū)位于老城區(qū),周邊環(huán)境復(fù)雜。經(jīng)調(diào)查東側(cè)有防空洞,距基坑邊2.8 m~4.5 m;西側(cè)有泄洪溝,距離基坑12.5 m(泄洪溝寬約4.1 m~6.5 m,深約6.0 m)。周邊建筑具體情況如下:
基坑底邊線北側(cè)距圍墻約9.6 m,向內(nèi)設(shè)置了10號樓人行安全通道,寬約3.7 m,余5 m寬的場地,擬設(shè)為木工加工區(qū)和鋼筋加工區(qū),距離基坑底邊線約1.0 m。
基坑?xùn)|側(cè)距3棟5層磚混建筑物約6.4 m~9.0 m。
基坑南側(cè)距5層磚混建筑物約16.6 m,該區(qū)域基坑外有臨舍,距基坑邊約3.1 m。
基坑西側(cè)距圍墻最近處7.2 m,場地擬建臨舍;基坑西北側(cè)距5層磚混建筑物(10號樓)4.2 m。
1.2.2 周邊道路及地下管線
基坑北側(cè)圍墻外為一條寬約5.5 m人行巷道;東南面為一條醫(yī)院內(nèi)行道路。西側(cè)開挖線內(nèi),現(xiàn)狀路面及綠化帶下埋設(shè)有污水管道和雨水管溝。東側(cè)通道路面及綠化帶下埋設(shè)有污水管道。
1.3 巖土工程條件
1.3.1 地層結(jié)構(gòu)
根據(jù)勘察報告,影響基坑支護(hù)的地層分為8層,分述如下:
①雜填土:雜色,稍濕,松散,主要由磚塊、灰渣、碎石及粘性土等建筑垃圾組成。
②素填土:褐黃色,稍濕,松散,以粉質(zhì)粘土為主,含少量碎石。
③粉質(zhì)粘土:褐黃色,可塑,局部硬塑,含鐵錳氧化物,含少量小徑姜石。普遍分布,層厚1.10 m~4.50 m,平均3.12 m。
④粉質(zhì)粘土:棕紅色、棕褐色,可塑~硬塑,含3%~5%姜石,局部分布,層厚1.40 m~3.60 m,平均2.25 m。
⑤粘土:棕紅色,硬塑~堅硬,見鐵錳結(jié)核,含姜石、碎石。普遍分布,層厚:1.20 m~3.70 m,平均2.07 m。
⑤-1碎石:黃灰色,飽和,中密,碎石主要成分為石灰?guī)r,棱角狀、次棱角狀,粒徑3 cm~5 cm,碎石含量約50%~70%,局部可達(dá)80%,粘性土填充。局部分布,層厚1.70 m。
⑥殘積土:灰黃色~灰綠色,主要呈土狀,局部手捏具砂感,由輝長巖風(fēng)化殘積形成,含云母片等風(fēng)化殘積物,局部夾輝長巖硬塊層,普遍分布,層厚:5.70 m~11.70 m,平均9.82 m。
⑦全風(fēng)化輝長巖:灰綠色,原巖組織結(jié)構(gòu)已完全破壞,巖芯呈砂狀,局部土狀,手捏即碎。
1.3.2 地下水
場區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水,地下水穩(wěn)定水位埋深5.20 m~6.02 m。地下水水位變化幅度為2.0 m~3.0 m。
施工工藝順序安排:支護(hù)樁→截水帷幕→降水井→冠梁→第一層土方、第一層錨索、噴面,降水→第二層土方開挖、第二排錨索、噴面(按此順序)直至挖土至設(shè)計標(biāo)高的順序進(jìn)行施工;支護(hù)樁施工為高噴創(chuàng)造作業(yè)面,高噴為冠梁創(chuàng)造工作面,土方開挖為錨索及噴面施工創(chuàng)造作業(yè)面,開挖一層,錨索施工一層。分段形成流水作業(yè),互不影響。
高壓旋噴樁與支護(hù)樁間有效搭接200 mm,封閉和加固支護(hù)樁之間的土體,起到截水作用,旋噴樁與支護(hù)樁形成整體加固支護(hù)和截水體系(見圖1)。
施工重點為支護(hù)樁與止水帷幕旋噴樁的施工、難點為土方開挖與錨索的配合施工。確保支護(hù)樁、旋噴樁、錨索的施工質(zhì)量是本工程必須重點控制的問題。
1)支護(hù)樁及旋噴樁的施工定位。
工程支護(hù)樁內(nèi)側(cè)與地下室筏板邊間距為0.6 m~0.8 m,支護(hù)樁及旋噴樁的垂直度偏差較大,會造成基坑底部施工空間不足,截水不嚴(yán)密。
2)旋噴樁的試噴施工。
截水帷幕施工技術(shù)參數(shù)直接影響本工程的截水效果。開工前進(jìn)行試噴,開挖查驗,收集和修正施工技術(shù)參數(shù)。
3)合理安排土方開挖工作。
基坑支護(hù)需要土方開挖的配合,開挖面積較小,分層多,開挖與施工配合不好,超挖會導(dǎo)致基坑支護(hù)系統(tǒng)的整體或局部失穩(wěn)。
4)錨索施工嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。
采用帷幕截水、內(nèi)部疏干方式,錨索施工會打穿帷幕造成索孔滲水或溢水,確保水下注漿質(zhì)量是施工關(guān)鍵;錨孔封堵不好,將降低錨索抗拔力和帷幕截水效果。
支護(hù)樁采用旋挖成孔,導(dǎo)管水下灌注混凝土成樁工法。截水帷幕采用三重管高壓旋噴工藝。錨索采用1860級鋼絞線,錨索采用全螺桿噴水鉆進(jìn)成孔工藝、一次注漿連續(xù)化、二次壓力注漿工法。
5.1 支護(hù)樁施工工藝技術(shù)
1)支護(hù)樁施工工藝流程見圖2。
2)支護(hù)樁施工技術(shù)。
a.測量放線。
對測量基準(zhǔn)線、點復(fù)核、放樣,組織驗收,填寫放線記錄表。
b.護(hù)筒埋置要求與泥漿制備。
根據(jù)工藝特點及地質(zhì)條件,埋設(shè)護(hù)筒直徑大于樁徑5 cm~10 cm,埋設(shè)準(zhǔn)確、穩(wěn)定,深度不小于2 m,護(hù)筒四周用粘土填實,中心與樁中心偏差不大于5 cm,垂直安放,高出地面20 cm,上部固定。
設(shè)一個二級沉淀池進(jìn)行泥漿制備及回收,容積約30 m3。用粘土制備泥漿,性能指標(biāo):漏斗粘度20 s~28 s、比重1.15~1.25、含砂率小于6%。
c.鉆機就位。
場地平整,穩(wěn)固,施工中不傾斜、不移動。鉆具中心與樁孔中心重合,偏差不大于20 mm。
d.鉆進(jìn)成孔。
就位后對鉆機進(jìn)行調(diào)平對正,施工中隨時通過水平儀檢查鉆機水平;開孔時對深度儀進(jìn)行歸零,施工中隨時校正。施工中保持孔內(nèi)泥漿面高度不低于孔口1.0 m,且高于地下水位2 m;嚴(yán)格控制泥漿性能,及時排放和清運廢漿,保證泥漿性能達(dá)到規(guī)定要求。
旋挖鉆機成孔采用跳挖方式,一般間隔不少于5根樁。鉆斗倒出的渣土距樁孔的最小距離大于4 m,及時清除外運。
保持鉆桿垂直穩(wěn)固,位置準(zhǔn)確;粘土層使用斗齒鉆頭,碎石層及巖石層采用截齒鉆頭。鉆進(jìn)速度根據(jù)地層變化情況及時調(diào)整;鉆進(jìn)過程中,隨時清理孔口積土。根據(jù)地層情況,合理選擇鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)(見表1),提高鉆進(jìn)效率。
表1 鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)表
鉆孔到設(shè)計深度時,進(jìn)行清孔,孔口保護(hù),進(jìn)行孔深測量,做好記錄。
e.鋼筋籠制作與安裝。
鋼筋籠加工程序:鋼筋進(jìn)場→原材及焊接件檢測合格→單根加工→鋼筋籠成型→鋼筋籠檢查合格→安裝、固定鋼筋籠。鋼筋加工須在水平平臺上進(jìn)行,存放場地要平整。鋼筋籠擺放不出現(xiàn)籠身架空彎曲現(xiàn)象。
鋼筋籠安裝:起吊鋼筋籠時三點著力,平衡吊起。水平轉(zhuǎn)垂直,下入孔口。用吊筋結(jié)合特制插桿進(jìn)行鋼筋籠定位固定,防止籠子浮動和偏移。
f.灌注成樁。
鋼筋籠安放完畢,對鋼筋籠進(jìn)行隱驗,驗收合格后開始導(dǎo)管安放。采用φ259鋼制導(dǎo)管,每節(jié)長度約2.60 m,短節(jié)為1.5 m,1.0 m,底管長度不小于4.0 m,絲扣連接,接頭處設(shè)“O”形密封圈。灌前導(dǎo)管底部至孔底的距離不大于0.5 m。
商品混凝土進(jìn)場后測試其坍落度(18 cm~22 cm),灌注標(biāo)高比設(shè)計樁頂標(biāo)高高0.50 m~0.70 m。澆灌完畢后,提出導(dǎo)管,清洗導(dǎo)管內(nèi)外的混凝土殘漿,妥善放好,防絲扣碰撞變形。留取試塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。
5.2 高壓旋噴樁施工工藝技術(shù)
1)高壓旋噴樁施工工藝流程見圖3。
2)高壓旋噴樁施工技術(shù)。
a.高噴施工。
確定樁位、鉆機就位、校對垂直度,誤差不大于1.0%,位置的偏差不大于30 mm。引孔直徑不小于110 mm,使用XY-300型鉆機施工。水泥漿制備。采用普通硅酸鹽水泥,強度等級P.O42.5,進(jìn)場復(fù)檢合格后使用。制備好的水泥漿入池前經(jīng)篩網(wǎng)過篩,網(wǎng)格間距1 mm,用帶刻度的水桶進(jìn)行用水定量,水泥漿攪拌時,時間不得少于2 min,不大于1 h,水灰比0.9~1.1。
噴射孔與高壓注漿泵的距離不大于50 m,經(jīng)地面試噴,調(diào)試壓縮氣等各項參數(shù),下噴射管。噴射管下到設(shè)計深度,驗收認(rèn)可后開噴。噴射過程發(fā)生中斷時間超過30 min時,在中斷部位向下復(fù)噴0.5 m,保證高度方向上的連續(xù)性。
合理利用回漿,做好沉淀過濾工作,防堵塞管道。
單孔終噴后,立即進(jìn)行回灌,保證孔內(nèi)漿液面高度不下降為止。
嚴(yán)格控制提升速度和旋轉(zhuǎn)速度,每米水泥用量900 mm樁不少于450 kg,1 100 mm樁500 kg。
b.高壓旋噴施工參數(shù)。
選三處試噴作業(yè),開挖進(jìn)行檢測,檢查工藝的施工質(zhì)量、成樁直徑等,取定施工參數(shù)(見表2,圖4)。
表2 高壓旋噴施工參數(shù)表
5.3 錨索施工工藝技術(shù)
1)錨索施工工藝流程見圖5。
2)錨索施工技術(shù)。
a.測量放線。
根據(jù)設(shè)計文件標(biāo)高,準(zhǔn)確定出各錨孔位置,定位精度:縱、橫向小于50 mm。
b.成孔。
采用螺旋鉆頭,濕成孔,采用隔兩錨三序施工工法。鉆頭定位準(zhǔn)確,成孔位置偏差不大于20 mm,鉆頭直徑146,軸線偏斜率不大于錨桿長度的2%。預(yù)應(yīng)力錨索與水平向夾角為(20/30)°,孔深允許偏差均為50 mm。
錨索成孔采用鉆噴注連續(xù)化施工方法,成孔后及時下桿,下桿后在最短的時間內(nèi)一次注漿,使錨孔內(nèi)充滿水泥漿,一次注漿8 h~24 h后進(jìn)行二次高壓注漿,壓力控制在2.0 MPa~5.0 MPa之間。
c.錨索桿體制作與安放。
錨索桿體采用3-sφ15.2/4-sφ15.2鋼絞線制作。用切割機切斷,錨固端端頭處將錨索綁扎并焊接牢固、錨固段長度范圍內(nèi)避免油脂、泥土等污染,自由段桿體外套塑料波紋管,套管端口做好隔漿措施,防止灌漿材料侵入自由段。
沿桿體每隔1.5 m設(shè)置一個對中支架,一次注漿管與桿體綁扎牢固,底端距孔底50 mm~100 mm;二次注漿管用20 mm聚乙烯管與錨桿體相綁扎,做好標(biāo)記,底端以上5 m范圍內(nèi)鉆梅花形孔,孔徑2 mm~5 mm,塑膠帶密封,底端距孔底100 mm~200 mm。
鋼絞線下料長度為孔深加上預(yù)留長度,預(yù)留長度1.2 m,下料誤差不大于50 mm。
桿體安放入鉆孔前,檢查桿體、注漿管綁扎的加工質(zhì)量,確保滿足設(shè)計要求;安放桿體時,防止扭壓、彎曲,自由段隔離層完好,插入孔內(nèi)的深度不得小于桿體長度的98%,孔外預(yù)留長度1.2 m,保證在預(yù)應(yīng)力損失時能進(jìn)行補償性張拉。
d.壓力注漿。
錨索采用一次全長注漿、二次壓力注漿,注漿材料為水灰比0.6的純水泥漿,注漿壓力為2.0 MPa~5.0 MPa。
注漿設(shè)備有足夠的漿液生產(chǎn)能力和所需的額定壓力,能在1 h內(nèi)完成單根錨桿的連續(xù)注漿。注漿液隨攪隨用,初凝前用完。當(dāng)孔口溢出漿液時可停止注漿,并緩慢勻速拔出一次注漿管。
二次注漿分段依次由下而上進(jìn)行,確保注漿后不滲水。如個別錨孔滲水嚴(yán)重,采取引水管進(jìn)行引流,外部用堵漏靈對錨索口進(jìn)行封堵,待封口凝固后將注漿管反彎后綁扎。
e.張拉。
腰梁采用兩根25a槽鋼,槽鋼間距離為120 mm,每隔1.5 m采用鋼板焊接連接;臺座采用鋼板焊接體,分為加強肋、下墊板;預(yù)應(yīng)力錨索錨頭采用承壓鋼墊板+臺座+錨具。
張拉設(shè)備配套標(biāo)定,注明標(biāo)定時的壓力表號,使用中不得調(diào)換。壓力表損壞或拆裝千斤頂后,重新標(biāo)定。
每只千斤頂配用的壓力表數(shù)量兩塊,表的精度不低于1.5級,常用讀數(shù)不宜超過表盤刻度的75%。
安放千斤頂時,錨具底座頂面與鉆孔軸線垂直,確保錨索張拉時千斤頂出力與錨索在同一軸線上。錨索張拉有序進(jìn)行,張拉順序考慮臨近錨索的相互影響,間隔進(jìn)行張拉,以免發(fā)生群錨效應(yīng)。
預(yù)應(yīng)力錨索錨固段強度大于15 MPa并且不小于設(shè)計強度的
80%時,進(jìn)行張拉,為防止預(yù)應(yīng)力損失,錨索施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計鎖定荷載的1.1倍后保持10 min,鎖定。最后一次張拉完成后,夾片將錨索鎖定于錨具上,保護(hù)好錨索外露段。
f.基本實驗。
錨桿試驗包括基本試驗和驗收試驗。基本試驗最大的試驗荷載不宜超過錨桿桿體承載力標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。預(yù)應(yīng)力錨索施工前進(jìn)行錨索基本試驗,同一條件下試驗數(shù)量各不少于3根,用作基本試驗的錨索參數(shù)、材料及施工工藝必須和施工工況一致。
g.驗收試驗。
錨索軸力標(biāo)準(zhǔn)值為331.37 kN~511.17 kN。每層錨索隨機抽取總數(shù)的5%(不少于3根)進(jìn)行張拉檢測,取不小于1.4倍錨索軸力標(biāo)準(zhǔn)值作驗收試驗終止等級。錨索張拉中做好錨索伸長及受力記錄,核實伸長與受力是否相符,與第三方監(jiān)測單位作好交接觀測試驗數(shù)值記錄,以備交驗。
基坑監(jiān)測工作由第三方具備監(jiān)測資質(zhì)的施工單位進(jìn)行,在整個施工期內(nèi)定期對基坑周邊進(jìn)行巡視,巡視檢查的內(nèi)容主要有:1)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、周邊建筑物沉降、坑邊地面沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、錨桿拉力、地下水位變化監(jiān)測等項目;2)地質(zhì)條件是否與勘察報告相符、施工情況是否與設(shè)計一致、基坑周邊地面有無超載等;3)周邊管道有無破損、泄漏情況、周邊建筑有無新增裂縫出現(xiàn)、周邊道路(地面)有無裂縫、沉陷、鄰近基坑及建筑的施工變化情況等。
該支護(hù)體系工藝工法及其施工技術(shù)通過在濟(jì)南市中心醫(yī)院醫(yī)職配套樓項目中的應(yīng)用和實施,達(dá)到了較好的截水效果,加快了工程施工進(jìn)度,無滲水現(xiàn)象,施工質(zhì)量可靠;基坑開挖降水時不影響基坑外的水位,確保周圍建筑的安全,有較好的社會效益和環(huán)境效益。更為重要的是,為周圍環(huán)境復(fù)雜、場地狹小的深基坑支護(hù)截水工程,提供了較好的施工技術(shù)借鑒意義(見圖6)。為此,我們總結(jié)此質(zhì)量有保證、安全可靠、工效較高的施工方法。
[1] 鄭俊平.灌注樁與高壓旋噴樁聯(lián)合止水施工技術(shù)[J].山西建筑,2013,39(33):62-65.
[2] 劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
[3] 孫冬青.高壓旋噴樁在基坑開挖支護(hù)施工中的應(yīng)用分析[J].山西建筑,2013,39(24):77-78.
Construction technology of the foundation support system
XIE Ji-song1LIANG Cheng-hua2WANG Zhen2
(1.JinanMunicipalCenterHospital,Jinan250013,China;2.JinanBranchOffice,ShangdongZhengyuanConstructionEngineeringCo.,Ltd,Jinan250100,China)
Taking Jinan municipal center hospital building project as an example, the paper mainly introduces the construction methods and construction technologies applied in the engineering foundation support system. Through rationally arranging construction technologies and construction control measures, it achieves better support and cutoff effect.
support pile, high-pressure jet grouting pile, cutoff curtain, anchor cable, support system
1009-6825(2014)11-0083-04
2014-02-07
謝冀松(1975- ),男,工程師; 梁成華(1969- ),男,高級工程師; 王 振(1986- ),男,工程師
TU463
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