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        試析建筑深基坑支護(hù)及土方開挖施工技術(shù)

        2020-04-09 02:58:08李春
        河南建材 2020年3期
        關(guān)鍵詞:土釘土方深基坑

        李春

        中國水利水電第十一工程局有限公司(451000)

        0 前言

        隨著建筑層數(shù)的增多,基坑支護(hù)及土方開挖的工作量也在增加,人們對(duì)其質(zhì)量和安全要求也越來越嚴(yán)格,施工企業(yè)需結(jié)合現(xiàn)場施工環(huán)境,采用合理施工技術(shù),如地下連續(xù)墻的構(gòu)建、土釘墻施工技術(shù)等,以此來促進(jìn)基坑施工的順利進(jìn)行,降低不良因素的影響。

        1 深基坑工程

        深基坑指的是開挖深度超過3m(含3m)的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)、降水過程,或者開挖深度不超過3m,但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜,或影響毗鄰建(構(gòu))筑物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)、降水工程。深基坑支護(hù)及土方開挖作業(yè)是深基坑工程中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),兩者相輔相成,相互配合,可有效保證建筑地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

        深基坑具有的特征有:首先,深基坑支護(hù)體系屬于臨時(shí)性工程項(xiàng)目,風(fēng)險(xiǎn)性較高,安全設(shè)備齊全性較差;其次,區(qū)域性較強(qiáng),在支護(hù)及土方開挖作業(yè)中需要對(duì)現(xiàn)場地質(zhì)情況進(jìn)行勘查,因地制宜制訂合理的施工方案;再次,深基坑工程施工中存在的影響因素較多,工程困難性較大;最后,深基坑工程的綜合性較強(qiáng),要求施工技術(shù)人員不但要了解巖土工程相關(guān)知識(shí),還需要掌握力學(xué)理論、測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面知識(shí)。

        2 工程案例

        2.1 工程概況

        河南省三門峽市師家渠佳苑工程B地塊處于三門峽市湖濱區(qū)經(jīng)一路西側(cè),北側(cè)為擬建道路、A地塊和隴海鐵路,農(nóng)行家屬院坐落于工程的南側(cè),擬建經(jīng)二南路位于工程的西側(cè),該工程建筑面積為71447.01m2。B地塊工程包括3棟住宅樓,住宅共31層,1、2層商業(yè)2棟,配電室1棟,2層地下車庫,有商業(yè)和配套設(shè)施。該工程建筑抗震烈度7度,結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí),工程采用鋼混剪力墻結(jié)構(gòu)。

        2.2 工程地質(zhì)概況

        擬工程項(xiàng)目的建設(shè)區(qū)域地勢(shì)平坦,局部有未拆民宅,且堆放大量的建筑垃圾,地表高程為382.0~385.5m。對(duì)基坑支護(hù)影響較大的地質(zhì)層是上面4層,分別為:黃土狀粉土,為黃褐色粉粒,土層中混雜磚塊、碎石和混凝土塊,揭露層厚度為0.5~4m;黃褐色粉粒狀且質(zhì)地較為均勻的黃土狀粉土,土質(zhì)表面有較多孔隙,有部分白色網(wǎng)膜、姜石,該層的濕陷性較為明顯,揭露層厚度為3.5~5.9m;黃褐色粉粒狀且質(zhì)地較均勻的黃土狀粉土,表面有大量的0.1~0.2mm孔隙,混雜小姜石,局部有較為明顯的濕陷性,揭露層厚度為3.2~5.5m;黃褐色粉粒為主要物質(zhì)且質(zhì)地較為均勻的黃土狀粉土,小孔隙較多,局部濕陷性較強(qiáng),土層為中等濕度,揭露層厚度為3.6~6.5m。

        3 支護(hù)施工

        圖1 基坑支護(hù)剖面圖1

        圖2 基坑支護(hù)剖面圖2

        3.1 土釘墻施工流程

        3.1.1 修坡

        如圖1及圖2所示,基坑開挖施工中,要嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)的規(guī)范完成放坡,處理邊坡時(shí)需先完成開挖和支護(hù)施工,中間部分可采用分層開挖方式,采取掛線定位的方式保證噴射混凝土面層的平整度滿足施工要求。

        3.1.2 鑿孔

        結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和工程地質(zhì),以設(shè)計(jì)孔位為基準(zhǔn)測(cè)量方向,明確孔位,之后結(jié)合設(shè)計(jì)中所要求的孔長、俯角和孔徑完成鑿孔處理。施工中作好驗(yàn)收記錄,兩側(cè)土釘?shù)母叨炔顟?yīng)為0.2m,一側(cè)鉆孔角度需高于設(shè)計(jì)值,一側(cè)鉆孔角要低于設(shè)計(jì)值。

        3.1.3 土釘安放

        按設(shè)計(jì)規(guī)范完成桿體加工。為確保土釘位置滿足工程施工要求,需焊接居中支架,支架的間距為2.5m,隨后在孔內(nèi)置入土釘。

        3.1.4 注漿

        將純水泥漿注入設(shè)置土釘鋼筋的孔中,水泥強(qiáng)度在M20以上,土釘和孔壁間不留空隙,由內(nèi)而外注漿,注漿管與孔底相距0.5~1m,使用編織袋封堵孔口,避免漿液外溢,若有條件還可在水泥砂漿中加入適量膨脹劑。

        3.1.5 掛鋼筋網(wǎng)片

        基于設(shè)計(jì)的要求,在邊坡面上間隔綁扎鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)的規(guī)格為 φ6@175×175 或 φ6@250×250,鋼筋搭接的長度在300mm以上。完成網(wǎng)片鋼筋綁扎施工后使用φ14鋼筋連接土釘頭,將其焊接在桿體上,焊接施工中需確保焊點(diǎn)的牢固性。

        3.1.6 噴混凝土

        完成工程驗(yàn)收后方可噴射混凝土,面層混凝土設(shè)計(jì)厚度為 100mm,水泥、石和砂配合比為 1∶2∶2,采用P.C32.5R水泥,水泥強(qiáng)度為C20。

        3.2 微型樁施工流程

        3.2.1 鉆機(jī)就位

        搭設(shè)就位鉆機(jī)后,應(yīng)及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī),讓轉(zhuǎn)盤的中心與護(hù)筒中心保持一致。然后起吊鉆頭,移動(dòng)鉆機(jī),使鉆頭的中心與樁位對(duì)應(yīng)[2]。樁位偏差不得超過20mm,直樁體的垂直度偏差在1%以內(nèi),并按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整斜樁的傾斜度,鉆機(jī)底盤的水平度滿足要求后方可開展鉆孔施工。

        3.2.2 成孔

        成孔時(shí)主要應(yīng)用小型鉆機(jī),孔率應(yīng)在1%以內(nèi),孔深誤差在50mm,樁徑誤差不得超過10mm。微型樁施工中,需采取有效措施避免發(fā)生穿孔和漿液損失等問題。對(duì)此,施工人員可采取跳孔施工、間歇施工等施工方式,也可在漿液中添加適量速凝劑。

        3.2.3 插管

        在中間位置插入鋼管,且在鋼管下段1/3的位置配置梅花眼,在注漿施工前使用彈性橡膠作好密封處理。

        3.2.4 回填石料

        采用粒徑為0.5~1cm的碎石回填,在回填施工中避免異物進(jìn)入孔內(nèi)。為提高回填的密實(shí)度,可適度振動(dòng)鋼管,以體積計(jì)算法明確碎石填充量。工作人員要先計(jì)算鉆孔的容積,進(jìn)而明確單孔使用的碎石量。鉆孔容積計(jì)算的過程中容易出現(xiàn)誤差,且投放時(shí)空隙也會(huì)發(fā)生較大變化,投放量誤差要控制在10%~20%。其中,縮徑和級(jí)配不良是導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)的主要因素。

        3.2.5 注漿

        注漿材料主要使用純水泥漿,注漿壓力在0.8 MPa以上,水灰比在0.45~0.55,采用高速攪拌機(jī)拌制水泥砂漿。隨后將其移至低速攪拌儲(chǔ)漿桶中,攪拌和注漿同時(shí)進(jìn)行,水泥砂漿從管外流出后方可拔管。做好鋼管端部的密封工作,并嚴(yán)格按照施工要求加壓,水泥漿液自管外流出后方可停止加壓。

        4 土方開挖

        4.1 土方開挖的注意事項(xiàng)

        土方開挖的順序和方法應(yīng)當(dāng)符合工程設(shè)計(jì),始終秉承開槽支撐和先撐后挖的原則。在開挖施工中應(yīng)分層開挖,以防超挖。深基坑挖土后土體回彈變形超過規(guī)定范圍,進(jìn)而出現(xiàn)地基卸載等問題[3]。

        該工程B區(qū)塊施工中主要分為東西兩個(gè)區(qū)域,在開挖施工時(shí)要從中向東西兩側(cè)分層開挖。在1#樓及3#樓東側(cè)開設(shè)土外坡道,坡道口位置基坑的深度為5.5m。且主要應(yīng)用后退式開挖,開挖的深度與基底標(biāo)高相同,車庫基礎(chǔ)形式為天然地基聯(lián)合獨(dú)立基礎(chǔ)。基坑邊采用分層開挖施工方式,單層開挖的深度要與設(shè)計(jì)錨桿豎向間距相同。詳見表1。

        基坑周邊開挖施工中,應(yīng)堅(jiān)持開挖和支護(hù)協(xié)同進(jìn)行的原則。開挖施工后需及時(shí)支護(hù)坡面,相同坡面上層支護(hù)體施工的時(shí)間與下層土開挖的時(shí)間間隔在5d以內(nèi),基坑四周3m以內(nèi)的位置不可堆放土方,并做好土方轉(zhuǎn)運(yùn)工作,防止土方集中放置破壞邊坡的穩(wěn)定性。為避免反鏟下坑開挖,基坑中部土層開挖采用一次性開挖施工方式,反鏟和土方運(yùn)輸通道通常設(shè)置于基坑的中部。

        表1 土方開挖質(zhì)量要求

        4.2 土方開挖方法

        單層土方開挖施工中,務(wù)必嚴(yán)格按照工程施工要求預(yù)留運(yùn)輸通道,土方運(yùn)輸車輛不可在邊坡上部平臺(tái)上運(yùn)行。

        土方開挖施工前,避免生活用水和雨水滲入基坑。為此,可在基坑外側(cè)設(shè)置截水溝,采用紅磚和砂漿砌筑排水溝斷面,排水溝側(cè)面基地面抹面施工中使用1:2的水泥砂漿,以強(qiáng)化現(xiàn)場的排水效果。再者,仔細(xì)檢查挖土和運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備是否就位,如設(shè)備無法安全運(yùn)行,則要與相關(guān)單位采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

        挖樁間土的過程中,大型挖掘機(jī)開挖高度為1.5m,且其與樁的距離為0.2m。小型挖掘機(jī)主要處理樁前和樁間的土方,挖掘機(jī)開挖時(shí)需預(yù)留10 cm的樁間土,樁間土開挖時(shí)預(yù)留0.06m,在清理和平整施工中配以人工處理方式。

        土方開挖中必須高度重視錨桿基坑護(hù)坡施工,采取分段開挖方式,以免超挖。規(guī)定每段長10m,每一層的開挖深度為1~2m。支護(hù)施工完成,且混凝土面層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后,方可進(jìn)行下層土方開挖和下層錨桿施工。

        土方開挖時(shí)應(yīng)在施工區(qū)域開挖高程控制方格網(wǎng),以高程控制點(diǎn)為基礎(chǔ)在網(wǎng)格木樁上確定標(biāo)高,使用卷尺或水準(zhǔn)儀嚴(yán)格控制下挖深度。

        采用挖掘機(jī)開挖時(shí),施工人員需仔細(xì)檢查挖掘機(jī)的性能。前后行走的過程中要明確是否存在障礙物。采用機(jī)械回轉(zhuǎn)式挖掘機(jī),施工人員需明確四周是否有物料和行人。輔助人員要明確挖點(diǎn)和回轉(zhuǎn)區(qū)域,不可在禁區(qū)作業(yè)。

        機(jī)械無法完成開挖的位置可配合人工開挖,同時(shí)將松土運(yùn)送至機(jī)械作業(yè)區(qū)域內(nèi)后用機(jī)械運(yùn)出。

        支護(hù)施工與土方開挖施工需保持協(xié)調(diào)關(guān)系,維護(hù)施工現(xiàn)場安全。施工人員先要處理基坑周圍的土方,后處理基坑中部的土方,做到土方和支護(hù)施工互不干涉。完成支護(hù)施工后,繼續(xù)挖掘預(yù)留土方,以提高工程施工質(zhì)量。

        4.3 基坑排水

        深基坑工程中,排水設(shè)施一般設(shè)置在基坑上口位置、底部、內(nèi)部等區(qū)域內(nèi)。施工人員在基坑上口位置可設(shè)置截水墻,在底部位置可設(shè)置排水溝和集水坑等設(shè)施。在規(guī)劃過程中,排水系統(tǒng)與基坑邊緣位置的距離要控制在大于1.5m的位置上。在設(shè)置底部排水溝和集水坑時(shí),要作好防滲處理,避免沉降等問題的產(chǎn)生?;觾?nèi)部在開挖過程中需設(shè)置臨時(shí)排水系統(tǒng),與底部排水系統(tǒng)協(xié)同作業(yè),及時(shí)將基坑開挖中存在的水有效排出。臨時(shí)排水系統(tǒng)與基坑邊緣位置要控制在0.5m以上。在排水設(shè)施選用上,要以大功率潛水泵和污水泵為主,尤其是雨量較大區(qū)域內(nèi),應(yīng)加強(qiáng)大功率排水設(shè)備的應(yīng)用,以削弱洪澇災(zāi)害的影響,降低深基坑施工難度。

        5 基坑支護(hù)安全技術(shù)措施

        5.1 基坑開挖安全措施

        在基坑開挖作業(yè)前,對(duì)現(xiàn)場情況及開挖周邊環(huán)境特征進(jìn)行了解,搞清楚建筑基礎(chǔ)埋設(shè)深度,根據(jù)工程建設(shè)要求合理規(guī)劃基坑開挖施工方案,規(guī)劃科學(xué)施工流程,作好安全防護(hù)措施,減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

        5.2 孔樁安全技術(shù)

        孔口周邊要設(shè)置防護(hù)圈,安排專人對(duì)孔口內(nèi)施工予以監(jiān)督和控制。在吊裝過程中,應(yīng)采用科學(xué)防護(hù)措施,避免墜落傷人事故的發(fā)生。在孔樁開挖過程中,如果深度不足5m可直接借助井外照明設(shè)施輔助施工,如果深度超過5m則需設(shè)置井下照明設(shè)備。施工前檢查水泵質(zhì)量和性能,要求施工人員使用安全防護(hù)設(shè)備。檢查電纜線路的質(zhì)量,確保其無破損。成孔過程中要加強(qiáng)施工環(huán)境的通風(fēng)效果,減少有害氣體堆積對(duì)施工人員安全造成威脅??讟妒┕ぶ屑哟笥^察力度,及時(shí)解決存在的問題,改進(jìn)施工質(zhì)量。

        5.3 做好土方開挖監(jiān)管工作

        土方開挖前務(wù)必做好開挖方案的制訂及技術(shù)交底工作。開挖過程中,可安排技術(shù)人員做好從旁指導(dǎo),確保開挖深度、基坑坡度。尤其是在使用土釘墻施工技術(shù)時(shí),要嚴(yán)格控制開挖深度,以免降低基坑穩(wěn)定性,引發(fā)滑移等問題。

        5.4 做好支護(hù)質(zhì)量控制

        工作人員需完善支護(hù)施工質(zhì)量檢驗(yàn)制度,并將其落實(shí)到具體工作中。在施工前對(duì)支護(hù)材料及支護(hù)結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行檢查和驗(yàn)收,保證原材料、成品及半成品質(zhì)量與實(shí)際要求相符。

        6 結(jié)語

        基坑支護(hù)及土方開挖是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在實(shí)際施工作業(yè)中,必須嚴(yán)格按照方案要求有順序地開展施工作業(yè),且做好施工中的監(jiān)督和管控工作,以減少質(zhì)量問題的產(chǎn)生,有效提高深基坑施工的整體質(zhì)量,增大建筑工程安全系數(shù)。

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