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        多排高壓旋噴加筋排樁在深基坑支護中的應(yīng)用

        2017-05-18 01:09:26
        四川建筑 2017年2期
        關(guān)鍵詞:工程施工

        姚 平

        (西南科技大學(xué)土木工程學(xué)院, 四川綿陽 621000)

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        多排高壓旋噴加筋排樁在深基坑支護中的應(yīng)用

        姚 平

        (西南科技大學(xué)土木工程學(xué)院, 四川綿陽 621000)

        廣元某深基坑由于地下室范圍發(fā)生變化,大部分原有的支護樁在新開挖范圍內(nèi),周邊的建筑已建成,場地受限。文章通過研究分析采用多排高壓旋噴加筋排樁支護形式,介紹深基坑采用多排高壓旋噴加筋排樁支護設(shè)計和施工工藝,結(jié)果表明支護效果好,并且有止水的效果,為類似工程提供經(jīng)驗。

        深基坑; 高壓旋噴; 多排加筋排樁; 施工工藝

        多排高壓旋噴加筋旋噴排樁支護結(jié)構(gòu)是介于水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)與排樁墻圍護之間的結(jié)構(gòu)[1]。水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用中常釆用深層攪拌法,或釆用高壓噴射注漿法施工形成,常用于軟粘土地區(qū)支護深度小于6.0 m的基坑工程,而將高壓噴射注漿法施工用于以卵石為主的地層少有見報[2]。典型實例為目前我國西南地區(qū)最深的德陽二重廠熱處理車間新增淬火爐裝置超深基坑工程,其開挖深度達到37.4 m[3-5]。而插入鋼筋可視為弱排樁結(jié)[6],排樁墻圍護結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用較廣泛的一種深基坑圍護結(jié)構(gòu)。釆用高壓噴射注漿法施工形成旋噴排樁,再插入鋼筋形成的多排高壓旋噴加筋排樁支護體系,樁與樁之間搭接咬合,呈梅花形(圖1),能起到支護與止水的雙重作用。

        圖1 GH段多排高壓旋噴加筋排樁水平剖面

        1 基坑工程概況

        某深基坑開挖深度8.15~9.05 m,安全等級為一級。由于地下室范圍發(fā)生變化如下:(1)基坑北側(cè):由于新的開挖線在支護樁范圍內(nèi);(2)基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè):大部分支護樁在開挖線內(nèi),原支護樁將作廢。

        基坑周邊環(huán)境情況:(1)基坑北側(cè):室外步行街,步行街距基坑開挖線距離為7.0 m,寬約14.5 m;(2)基坑?xùn)|側(cè):城市廣場用地;(3)基坑南側(cè):已建2層商業(yè)樓,無地下室,基礎(chǔ)埋深為1.5~1.7 m,商業(yè)樓距基坑開挖線最近距離約5,0 m?;悠矫鎴D見圖2。

        由于周邊大部分主樓已經(jīng)建成(2層地下室),場地受限的原因,大型設(shè)備將無法在基坑周邊進行施工,而人工挖孔樁風(fēng)險較大,目前基本已經(jīng)禁用,故本次設(shè)計采用多排高壓旋噴加筋排樁進行支護。

        2 水文地質(zhì)概況

        根據(jù)工程地質(zhì)測繪以及查閱原始地形資料,擬建場地地貌為嘉陵江支流南河岸一級階地中~前緣工程地質(zhì)區(qū)??辈旖衣兜貙佑傻谒南等陆y(tǒng)人工填土層及第四系全新統(tǒng)沖洪積層組成,土層從上而下劃分為:①層:素填土,褐黃~褐灰色,厚度0.50~4.20 m;②層:粉質(zhì)黏土,褐黃色、淺黃色,可塑,稍濕~濕,厚0.30~4.50 m;③層:粉質(zhì)黏土,褐色~灰黑色,軟塑,厚0.40~2.10 m;④層:中砂,灰色、灰黃~黃灰色,松散~稍密,厚0.60~2.40 m;⑤層:卵石,雜色,稍密~中密,按密實度可以分為三個亞層;⑥層:粉砂質(zhì)泥巖,紫紅色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),根據(jù)其風(fēng)化程度分為兩個亞層,⑥-1:強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,巖質(zhì)軟,頂板埋深為12.50~16.60 m,厚0.3~0.8 m,⑥-2:中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,巖質(zhì)較硬,該層未揭穿。由于基坑已建兩年,排水良好,地下水位位于基坑底面以下。

        3 基坑支護設(shè)計

        由于場地受限的原因,本工程基坑支護采用自然放坡和多排高壓旋噴加筋排樁支護(圖2、圖3)。

        自然放坡坡度為45°,坡高1.0 m。多排高壓旋噴加筋排樁分4段:(1)GH段:基坑深9.05 m,設(shè)計4排加筋高壓旋噴樁進行支護,樁徑0.5 m,樁間距1.0 m,樁長12.0 m,共設(shè)置547根,樁內(nèi)放置3φ25鋼筋;(2)HI段:基坑深9.05 m,設(shè)計5排加筋高壓旋噴樁進行支護,樁徑0.5 m,樁間距1.0 m,樁長12.0 m,共設(shè)置519根,樁內(nèi)放置3φ25鋼筋;(3)IJ段:基坑深8.55 m,設(shè)計4排加筋高壓旋噴樁進行支護,樁徑0.6 m,樁間距1.0 m,樁長11.5 m,共設(shè)置112根,樁內(nèi)放置3φ25鋼筋;(4)JK段:基坑深8.15 m,設(shè)計4排加筋高壓旋噴樁進行支護,樁徑0.6 m,樁間距1.0 m,樁長10.5 m,共設(shè)置547根,樁內(nèi)放置3φ25鋼筋。

        圖2 基坑平面

        圖3 GH段多排高壓旋噴加筋排樁垂直剖面

        樁間支護設(shè)計:(1)樁間支護:面層采用噴射混凝土與鋼筋網(wǎng)組成的鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)型式,土方開挖時,樁間壁宜開挖成凹弧形,噴射混凝土采用細石混凝土,混凝土強度等級為C20,壁面噴射混凝土厚度不小于80 mm;(2)樁間錨固:為了增加樁間掛網(wǎng)穩(wěn)定性,樁間設(shè)置短土釘,長度為0.8 m,水平間距為同樁間距,豎向間距為1.5 m。

        排樁呈梅花形(圖1),旋噴樁心間距1.0 m。排樁采用90型錨桿鉆機成孔、高壓旋噴噴漿方式成樁,施工的順序為按圖定點、機具就位、90型錨桿鉆機成孔、下PVC管和鋼筋、貫入噴射管、噴射注漿、拔管和沖洗。

        4 施工方案

        高壓旋噴樁排樁呈梅花形布置,按次序施工。旋噴樁樁徑0.5 m、0.6 m,旋噴深度為設(shè)計標高到地面,采用90型錨桿鉆機引孔,引孔完成后立即下放薄型PVC管對成孔進行保護,防止孔壁垮塌,下放鋼筋,并在當(dāng)天完成高壓旋噴作業(yè)。當(dāng)噴嘴達到設(shè)計標高,先用低壓水測試噴嘴有無堵塞現(xiàn)象,若無則開始自下而上旋噴施工。為了多排的旋噴樁形成整體其支護作用,并且由于高壓旋噴加筋排樁支護完成后,原降水井作廢,排樁支護外不設(shè)降水井,此支護體系要起到止水作用,成孔過程中保證旋噴樁的定位準確和垂直度至關(guān)重要。鉆孔位置允許偏差為±50 mm,孔斜率小于1 %。

        注漿材料采用PO42.5普通硅酸鹽水泥制備的純水泥漿,漿液水灰比0.8~1.2,高壓注漿壓力大于20 MPa,流量大于30 L/min,氣流壓力大于0.7 MPa,噴嘴提升速度為0.1~0.2 m/min,全土層采用復(fù)噴工藝。

        在施工過程中,若遇到旋噴管無法放置到孔底時,必須重新進行成孔后再進行旋噴施工。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm。旋噴樁注漿完畢后,迅速拔出噴射管,為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂高程,在原孔位采用冒漿回灌或第二次壓漿。噴射孔與高壓注漿泵距離不大于50 m。

        5 支護效果

        基坑開挖監(jiān)測過程重點關(guān)注排樁樁頂?shù)乃轿灰?。基坑工程完工,原有支護樁破除和開挖狀況良好,水平位移大多都在2.0~4.0 mm。實際監(jiān)測水平位移的最大值出現(xiàn)在樁頂,為5.1 mm,滿足規(guī)范要求[7-8]。在開挖過程中排樁位移發(fā)展緩慢,基坑穩(wěn)定性良好,說明了多排高壓旋噴加筋排樁起到很好的支護作用;并且由于樁間距過小、高壓旋噴注漿技術(shù)和多排旋噴樁,沒有出現(xiàn)漏水的情況,起到了止水效果。從工程施工結(jié)果看,旋噴樁在卵石土中的固結(jié)體平均強度達5.0 MPa,完全滿足基坑支護的強度要求。

        6 結(jié)束語

        旋噴樁的優(yōu)點:無噪聲、無振動、無污染、成本低、速度快、工期短,可以在十分狹窄的場地作業(yè)而不需要拆遷被加固的已成建筑物,場地受限的因素,使采用的旋噴排樁支護形式將越來越受重視。本文通過對廣元某深基坑的支護設(shè)計和支護效果分析,證明了此支護體系的有效性。

        [1] 李立軍.雙排樁支護結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析與現(xiàn)場試驗研究[D]. 太原理工大學(xué), 2013.

        [2] 崔雙利.高壓旋噴注漿技術(shù)在基坑擋土墻工程中的應(yīng)用[J].探礦工程,2011(2):48-53.

        [3] 任鵬,鄧榮貴,王永翔.德陽二重廠超深圓形基坑分析[J].路基工程,2010(6):85-87.

        [4] 張家國,肖世國,鄒力,等.砂卵石地層圓形深基坑排樁支護結(jié)構(gòu)受力特征[J].地下空間與工程學(xué)報,2015,11(6):1603-1610.

        [5] 徐亞維,楊雪林.管井降水與高壓旋噴樁+排樁墻截水帷幕結(jié)合在超深基坑中的應(yīng)用[J].四川建筑,2013,33(3).

        [6] 侯景軍,何俊,湯正俊,等.軟土基坑中內(nèi)插H型鋼重力式擋土墻支護的變形及穩(wěn)定性的有限元研究[J].巖土力學(xué),2014 (6):4341-436.

        [7] JGJ 120-2012建筑基坑支護設(shè)計規(guī)程[S].

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

        姚平(1989~),男,碩士研究生,研究方向為巖土工程。

        TU94+2

        B

        [定稿日期]2016-12-23

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