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        淺析地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合式基坑支護(hù)

        2015-06-29 10:36:35
        四川水泥 2015年1期
        關(guān)鍵詞:槽段泥漿泥土

        周 階

        (廣西建工集團(tuán)第三建筑工程有限責(zé)任公司 531000)

        淺析地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合式基坑支護(hù)

        周 階

        (廣西建工集團(tuán)第三建筑工程有限責(zé)任公司 531000)

        基坑支護(hù)就是為保證基坑開挖,基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行及基坑周邊環(huán)境的安全,對基坑側(cè)壁以及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。基坑支護(hù)體系是臨時結(jié)構(gòu),安全儲備較小,具有較大風(fēng)險,基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性。不同水文,工程地質(zhì)環(huán)境條件下基坑工程的差異很大?;庸こ汰h(huán)境效應(yīng)復(fù)雜,基坑開挖不僅要保證基坑本身的安全穩(wěn)定,而且要有效的控制基坑周邊地層移動以及保護(hù)周圍環(huán)境。

        本文作者通過欽州污水提升泵站建設(shè)經(jīng)驗(yàn),綜合闡述槽板式地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁在施工實(shí)踐的組合式使用。分析了地下連續(xù)墻+水泥攪拌樁組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和使用價值。

        地下連續(xù)墻+水泥土攪拌樁;組合式地下連續(xù)墻;基坑支護(hù)

        引言:地下連續(xù)墻+水泥攪拌樁組合式支護(hù)施工,綜合了地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁的優(yōu)點(diǎn),此施工方法具有施工方便、施工效率高、避免環(huán)境污染、加快工程進(jìn)度及保證基坑安全的優(yōu)點(diǎn),又具有節(jié)約成本、工程質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn),能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

        1.工程概況

        1.1 工程簡介

        欽州江二橋頭(西邊)建設(shè)污水提升泵站,是欽州城市污水管網(wǎng)改造A干線的一部分。目的是將原來流向江邊的污水,通過收集后提升到較高管網(wǎng)排放讓其自流到污水處理廠。污水提升泵站建設(shè)地點(diǎn)東近欽州江,南靠濱江一巷,西臨110萬伏變電站(如圖)。建筑結(jié)構(gòu)為框架二層,檐高11.2米,建筑面積280平方米。污水池9米×12米開挖深度-8.40,為地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu),地下連續(xù)墻同時作為污水提升泵站的基礎(chǔ)。

        1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

        1.2 .1 工程地質(zhì)層分布與特征

        欽州市建筑規(guī)劃設(shè)計研究院提供的巖土工程勘察報告,建設(shè)地點(diǎn)黃海高程為8.07米,建筑結(jié)構(gòu)±0.000相對黃海高程點(diǎn)8.37米,地質(zhì)分布與特征見表:

        序號 土層結(jié)構(gòu) 土層厚度(M) 土層特征描述1 一 1.40 素填土,黃褐~深褐,土質(zhì)不均,成分以粘性土為主,局部含少量灰渣及磚瓦碎塊等,2 二 2.10 淤泥質(zhì)土,淺灰黃色~灰白色,沖積粉質(zhì)粘土及砂類土3 三 4.50細(xì)砂,灰黃色,成份以石英、長石為主,云母片及暗色礦物次之,局部下部夾中砂透鏡體或含較多中砂顆粒4 四 1.60 砂礫,黃褐~灰黃色,局部頂部夾粉細(xì)砂透鏡體。級配差。較密實(shí)5 五 2.20強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,棕黃~淺棕紅,土質(zhì)較均勻,具塊狀結(jié)構(gòu)(標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)平均值N=36.5-61.0)6 六 中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖

        1.2 .2 水文地質(zhì)條件

        ①建筑地點(diǎn)地下水位-4.50,距離欽江邊約50米,處在欽州江出??冢艹毕绊懙叵滤粫鄳?yīng)變化。

        ②水質(zhì)PH值=6.8,有弱腐蝕性。

        1.3 地質(zhì)條件分析

        素土層,該層土組成物質(zhì)復(fù)雜,顆粒粒度極不均勻,土性差異大,結(jié)構(gòu)松散,含磚塊、混凝土塊對機(jī)械作業(yè)不利。

        細(xì)砂層,在地下水位以下,極不穩(wěn)定水下開挖時,會隨著水的沖擊而跨坍,對泥漿保護(hù)膜層形成極為利。

        2.地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工的選定

        2.1 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

        2.1 .1 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)分析

        ①施工時振動小,噪音低,非常適于在城市施工。

        ②墻體剛度大,用于基坑開挖時,極少發(fā)生地基沉降或塌方事故。

        ③防滲性能好。

        ④可用于逆作法施工。

        ⑤適用于多種地基條件。

        ⑥可用作剛性基礎(chǔ)。

        ⑦占地少,可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間,充分發(fā)揮投資效益。

        ⑧工效高,工期短,質(zhì)量可靠,經(jīng)濟(jì)效益高。

        2.1 .2 地下連續(xù)墻的缺點(diǎn)分析

        ①在一些特殊的地質(zhì)條件下(如很軟的淤泥質(zhì)土,含漂石的沖積層和超硬巖石等),施工難度很大。

        ②如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊,接頭處理困難可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對齊和漏水的問題。

        ③地下連續(xù)墻如果用作臨時的擋土結(jié)構(gòu),比其它方法的費(fèi)用要高些。

        ④在城市施工時,廢泥漿地處理比較麻煩。

        2.2 水泥土攪拌樁適用條件和優(yōu)點(diǎn)

        ①適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土;

        ②對周邊建筑物無影響(或很?。?;

        ③攪拌時無振動、無污染、無噪音、可在市區(qū)密集建筑群中施工;

        ④不會產(chǎn)生附加沉降;

        ⑤節(jié)約成本。

        2.3 地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工的綜合分析

        2.3 .1 施工條件分析

        ①本工程按設(shè)計標(biāo)高污水池底在第四層砂礫層上,中間有約4.5米的砂層,砂層中水滲透性強(qiáng),不易形成表面泥漿膜;

        ②污水池基礎(chǔ)與110萬伏變電站建筑物的距離較近,開挖深度與變電站的距離比為8.4:10,在濱江一巷路邊有一條高壓埋地電纜,在開挖范圍內(nèi)。屬于一級基坑;

        ③現(xiàn)場不宜開放式降水作業(yè),但可在周邊做降水帷幕;

        ④施工場地較小不具備泥漿制作條件;

        ⑤市區(qū)內(nèi)清運(yùn)費(fèi)泥漿成本較高;

        2.3 .2 地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合

        充分利用地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁的優(yōu)點(diǎn),

        ①利用水泥土攪拌樁的適用多種地下土質(zhì)條件,在緊靠地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)邊線做連續(xù)嚙合的雙排水泥土攪拌樁做為隔水帷幕;(如圖)

        ②地下連續(xù)墻板槽在開挖時利用水泥土攪拌樁做護(hù)壁,免去制作泥漿、不用處理費(fèi)泥漿從而不造成新的環(huán)境污染,節(jié)約成本,提高社會效益。

        ③利用水泥土樁邊作為導(dǎo)墻免去導(dǎo)墻的制作,干式挖土,提高效率節(jié)約成本。

        3.施工組織設(shè)計

        3.1 施工場地布置

        為清理素土層中磚塊和水泥塊對水泥土攪拌樁的影響,確保樁的平面位置和垂直度,將素土層再刨低1米,清理土中的塊狀物;

        清理素土層操作面要保證施工機(jī)械的操作和回轉(zhuǎn)所需要的場地;設(shè)置連續(xù)封閉式圍擋,進(jìn)行封閉式施工。

        3.2 水泥土攪拌樁施工工藝

        ①采用濕法攪拌樁施工方法,雙排樁支護(hù)樁徑直φ500,兩樁之間咬合搭接150,攪拌深度為9米,樁底到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化巖層;

        ②施工放線定位攪拌樁的軸線,一般對中誤差不超過2.0cm,攪拌軸向偏差不超過1.0%;

        ③樁機(jī)移動要平穩(wěn),攪進(jìn)過程中注意觀察和調(diào)整鉆桿垂直;

        ④海潮漲潮時停止攪拌施工;

        ⑤漿液配制:采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5,每米摻入量55kg/m,相當(dāng)于每立方米土摻加水泥量280kg/m3,按水泥摻加量3%摻入木質(zhì)素磺酸鈣減水早強(qiáng)劑,水灰比 0.45~0.50;因該場地地下水豐富地質(zhì)又以砂層為主,所以水泥摻入值取得比較大確保凝結(jié)效果。

        ⑥按“二噴三攪”法攪拌,在提升噴漿時提升速度不得大于0.5m/min,水泥漿必須充分拌和均勻;

        ⑦根據(jù)施工的實(shí)際需要,取樣養(yǎng)護(hù)送檢,檢查28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為合格。3.3地下連續(xù)墻施工工藝

        ①攪拌樁經(jīng)28天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行地下連續(xù)墻施工,首先清理攪拌樁浮在上面的泥漿露出樁頂;采用MHL-60100AY型、液壓抓斗和KH180履帶式起重機(jī)配套的槽壁挖掘機(jī)。

        ②利用攪拌樁作導(dǎo)墻直接開挖,由于兩邊有水泥土攪拌樁支護(hù),所以無需泥漿護(hù)壁,開挖時嚴(yán)遵守“開槽支撐、隨挖隨撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖。”的原則施工,雖有水泥攪拌樁支護(hù),但為了施工人員的安全有必要增加內(nèi)支撐,內(nèi)支撐主要由φ48鋼管、頂托、松木方條、大板組成,支撐點(diǎn)水平距離2.5米,垂直距離2.5米,上面第一排支撐從地面下1米開始。結(jié)構(gòu)見附圖;

        ③地下連續(xù)墻支承在強(qiáng)風(fēng)化層上,入強(qiáng)風(fēng)化層1m,實(shí)際從地面起開挖深度8m,墻厚800mm;

        ④根據(jù)擬定的槽段施工順序開挖(如圖)。

        開挖時一般先兩端后中間,使抓斗兩端的阻力平衡。使用接頭管時抓斗一側(cè)插入時應(yīng)切鎖口管外緣,不宜超挖,也不能欠挖。成槽后,應(yīng)檢查槽位、槽深等,合格后進(jìn)行抓斗清槽。

        ⑤如有少量存水可有潛水泥漿泵抽走,并清理基槽;槽段開挖好后進(jìn)行平面位置、深度、壁面垂直度、端面垂直度檢測,不符合進(jìn)行修整;

        ⑥鋼筋籠的吊放過程中,一定要經(jīng)過仔細(xì)研究推敲,以確保鋼筋籠起吊的絕對安全。插入鋼筋籠時,使鋼筋籠的中心線對準(zhǔn)槽段的縱向軸線,徐徐下放;

        ⑦槽段接頭清刷:用吊車吊住刷壁器對槽段接頭工字鋼壁進(jìn)行上下刷動,以清除工字鋼壁上的雜物;

        ⑧混凝土澆搗按混凝土施工規(guī)范要求進(jìn)行。

        4.基坑穩(wěn)定性分析

        4.1 地下連續(xù)墻基槽穩(wěn)定性驗(yàn)算

        本工程基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁組合結(jié)構(gòu),在施工過程當(dāng)中先需要驗(yàn)證地下連續(xù)墻基槽開挖時的穩(wěn)定性?;鄣姆€(wěn)定性驗(yàn)算主要是對支護(hù)結(jié)構(gòu)(水泥土攪拌樁)進(jìn)行抗滑移,抗傾覆驗(yàn)算。

        4.1 .1 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算(見圖)

        根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012重力式水泥土墻的抗滑移穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定:

        G—水泥土墻自重=0.85×9×1.5=11.475t/m×10=114.75kn/m

        C—水泥土墻底面下土層的粘聚力,查本工程地質(zhì)勘察報告=11.2kpa

        Φ—內(nèi)摩擦角,查本工程地質(zhì)勘察報告=350

        B—水泥土墻底面寬度=0.85m

        代入公式計算

        滿足安全要求。

        4.1 .2 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算(見圖)

        根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012重力式水泥土墻的抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定:

        式中:Kov—抗滑移安全系數(shù),其值不應(yīng)小于1.3

        代入公式計算

        滿足安全要求。

        4.2 基坑穩(wěn)定性分析

        本工程基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁組合結(jié)構(gòu),支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是兩個工法穩(wěn)定性的疊加,支護(hù)結(jié)構(gòu)之一的水泥土攪拌樁穩(wěn)定性滿足施工要求,即可判定基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。同時,基坑的底部落在砂礫層上,支護(hù)結(jié)構(gòu)落在強(qiáng)風(fēng)化巖上,可不進(jìn)行基坑底隆起,抗?jié)B流穩(wěn)定性,管涌等各種穩(wěn)定性驗(yàn)算。

        5.結(jié)論

        (1)在地下連續(xù)墻成槽施工前采用水泥攪拌樁加固施工方法,對地下連續(xù)墻周圍的土體進(jìn)行加固,使后續(xù)地下連續(xù)墻成槽過程中,槽壁穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。克服了地下連續(xù)墻施工過程中常見的問題。

        (2)水泥攪拌樁、地下連續(xù)墻組合式支護(hù)施工效果比較理想。因此被廣泛應(yīng)用到支護(hù)工程中,特別在市區(qū)建筑較密集地區(qū)開挖深基坑,和不良地質(zhì)條件下施工。

        (3)地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工工藝,增加了攪拌樁的費(fèi)用,但在施工過程中,減少了導(dǎo)墻施工工序、減少了泥漿的制備和廢泥漿的處理、槽段開挖可干式作業(yè)提高效率,對環(huán)境無污染具有良好的社會效益。(4)在施工過程中要加強(qiáng)技術(shù)管理和培訓(xùn),加強(qiáng)對質(zhì)量通病的防范,不斷的總結(jié)和改進(jìn),對工期、造價、質(zhì)量有著更重要意義。

        [1]王圣濤《沿海地區(qū)填石層地段地下連續(xù)墻施工技術(shù)》安徽建筑;2009年 02期

        [2]中國建筑工程總公司.地基與基礎(chǔ)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn).中國建筑工 業(yè)出版社,2003

        [3]叢靄森。地下連續(xù)墻的設(shè)計施工與應(yīng)用。中國水利水電出版社, 2001

        [4]中化人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012,中國建筑工業(yè)出版社,2012

        [5]中化人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ94-2008,中國建筑工業(yè)出版社,2008

        TQ172

        B

        1007–6344(2015)01–0032–02

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