湯偉,郭勝娟
(1 云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,云南昆明 650228; 2 云南水務(wù)投資股份有限公司,云南昆明 650106)
隨著社會(huì)的進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,在城市建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)了大量基坑工程[1-2]。 很多基坑位于擁擠的城市中心,由于受周邊環(huán)境的影響,這種基坑常常采用內(nèi)支撐的方式進(jìn)行支護(hù)。 內(nèi)支撐[3]按支撐及施工順序又分為順作法及逆作法。 順作法就是基坑開(kāi)挖至底后,按從下至上的順序進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)澆筑,但澆筑過(guò)程中內(nèi)支撐需逐步拆除,耗時(shí)費(fèi)工且成本較高;逆作法是指利用主體地下結(jié)構(gòu)的全部或部分作為支護(hù)結(jié)構(gòu)自上而下施工,地下結(jié)構(gòu)與基坑開(kāi)挖交替實(shí)施的施工方法。 逆作法由于施工工藝復(fù)雜較少采用,而傳統(tǒng)的順作法內(nèi)撐豎向標(biāo)高常常受到換拆撐工況的制約。
本文結(jié)合某工程實(shí)例, 介紹一種新型支護(hù)方式——后拆撐法。 所謂后撐拆法就是基坑內(nèi)支撐施工時(shí)按順作法進(jìn)行施工,但內(nèi)支撐在地下室澆筑過(guò)程中不進(jìn)行拆除, 待地下室澆筑完成,肥槽回填過(guò)程中再行拆除(圖1)。 此種支護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)首先是內(nèi)撐豎向布置相對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)支撐作法較為靈活, 不受換撐工況的影響;其次,此方法省去了換撐和拆撐的時(shí)間。 后拆撐法不用換撐,等地下室澆筑完成后直接拆撐即可,且拆撐的時(shí)間相對(duì)靈活,可以在地下室頂板澆筑完成后的任何時(shí)段內(nèi)進(jìn)行拆除,不影響上部結(jié)構(gòu)的施工。 地下室完工后,上部結(jié)構(gòu)施工和拆撐可同時(shí)進(jìn)行,可較大程度地縮短整體工期。 此外因后拆撐法無(wú)需考慮換撐工況,設(shè)計(jì)計(jì)算工作量也大為減少,同時(shí)也避免了換撐工況考慮不足帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。 當(dāng)然,該方法也有自身的缺點(diǎn),那就是內(nèi)撐梁穿墻位置需進(jìn)行防水處理,如不妥善處理,容易形成滲水通道。 為了讓大家更好地理解后拆撐法,現(xiàn)將傳統(tǒng)內(nèi)支撐法與后拆撐法的示意圖繪制如下(圖1、圖2)。
圖1 內(nèi)撐法剖面圖
圖2 后拆撐法剖面圖
(1) 工程概況
擬建工程為商業(yè)建筑,上部結(jié)構(gòu)有5 層,地下有3 層地下室,為框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用旋挖成孔灌注樁。該工程抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.2g,設(shè)計(jì)地震分組為第三組,建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。
(2) 工程地質(zhì)條件
工程場(chǎng)地屬于坡地地貌,場(chǎng)地地形相對(duì)平坦。 根據(jù)本次鉆孔深度范圍揭露,地基巖土由上至下為:第四系人工堆積層(Q4ml)填土;第四系沖洪積相(Q4al+pl);第四系坡積相沉積層(Q4dl)紅黏土;第四系坡殘積相沉積層(Q4dl+el)紅黏土,下部為二迭系茅口組(P1q+m)灰?guī)r。
第①層填土(Q4ml):褐灰色、褐紅色、褐黃色、雜色,松散狀~可塑狀,稍濕。 以黏性土為主,不均勻混雜建筑垃圾、生活垃圾、碎石、碎磚、瓦片、炭渣及少量植物根莖等雜物。層厚0.50~6.20m,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù)N63.5=0.9~8.3 擊, 平均2.5 擊; 屬高壓縮性土層。
第②層粉質(zhì)黏土(Q4al+pl):褐紅色、褐黃色、褐灰色,可塑狀,飽和。 無(wú)搖震反應(yīng),光澤反應(yīng)稍有光滑,干強(qiáng)度中等,韌性高。 層厚0.50~6.20m,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù) N63.5=4.3~7.0 擊,平均 5.3 擊;屬中等壓縮性土層。
第②-1層粉土(Q4al+pl):褐黃色、褐紅色、蘭灰色,中密,濕。搖震反應(yīng)迅速,無(wú)光澤反應(yīng),干強(qiáng)度低,韌性低。層厚0.50~3.30m,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù)N63.5=4.9~9.9 擊, 平均7.7 擊; 屬中等壓縮性土層。
第③層紅黏土(Q4dl):褐紅色、褐黃色、灰白色,可塑狀為主、局部硬塑狀,飽和。 裂隙發(fā)育特征為富裂隙,為碎塊狀的土體結(jié)構(gòu)。 光澤反應(yīng)稍有光澤,韌性高,干強(qiáng)度高。 層厚1.20~13.80m,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù)N63.5=6.2~11.9 擊,平均8.7 擊;屬中等壓縮性土層。
第④層紅黏土(Q4dl):褐紅色、褐黃色、灰白色,可塑狀為主、局部硬塑狀,飽和,局部含3%至8%全風(fēng)化灰?guī)r角礫及殘碎塊。光澤反應(yīng)稍有光澤,韌性高,干強(qiáng)度高。層厚0.80~16.10m,標(biāo)準(zhǔn)貫入原位測(cè)試30 次,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù)N63.5=8.7~13.9 擊,平均11.0擊;屬中等壓縮性土層。
第⑤層紅黏土(Q4dl+el):褐紅色、褐黃色、灰色,硬塑狀為主、局部可塑狀,飽和。 為下伏基巖全風(fēng)化之殘積土層。 光澤反應(yīng)有光澤,韌性中等,干強(qiáng)度高。層厚0.60~18.90m,經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù)N63.5=8.3~15.6 擊,平均 12.1 擊;屬中等壓縮性土層。
第⑥-1層強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r(P1q+m):灰白色、灰色,強(qiáng)風(fēng)化,厚層狀。巖芯裂隙較發(fā)育,溶蝕現(xiàn)象較明顯,風(fēng)化破碎強(qiáng)烈,風(fēng)化差異明顯。 巖體極破碎,巖芯呈碎塊狀、角礫狀,局部全風(fēng)化為殘積土,RQD 值小于25%。 巖石完整程度屬極破碎巖,巖體基本質(zhì)量等級(jí)劃分為Ⅴ類。 經(jīng)過(guò)桿長(zhǎng)修正錘擊數(shù) N63.5=9.3~27.3 擊, 平均17.0擊。 層厚 0.50~8.50m。
第⑥層中風(fēng)化灰?guī)r(P1q+m):灰白色、灰色,中風(fēng)化,巨厚層狀;巖芯從較破碎至較完整,巖芯裂隙較發(fā)育,溶蝕現(xiàn)象較明顯,風(fēng)化差異明顯。 巖芯呈短柱狀、 柱狀, 局部碎塊狀,RQD 值約在 50~70%。 巖石堅(jiān)硬程度劃分為較硬巖,巖石完整程度屬較完整巖,巖體基本質(zhì)量等級(jí)劃分為Ⅲ類。
(3) 支護(hù)方案
該工程位于市中心,基坑三邊有市政道路,其中一邊為住宅小區(qū),周邊環(huán)境復(fù)雜,且基坑邊離用地紅線較近,無(wú)放坡空間。 基坑總體成長(zhǎng)方形(圖3),長(zhǎng)約 114m,寬約70m,深度有 16.8m,結(jié)合周邊環(huán)境及地質(zhì)條件, 擬采用旋挖成孔灌注樁+兩層鋼筋混凝土內(nèi)支撐的方式進(jìn)行支護(hù)。
圖3 基坑布置平面圖
由于該工程場(chǎng)地狹小,周邊環(huán)境復(fù)雜,施工工期緊張,如果按傳統(tǒng)的內(nèi)支撐換拆撐法,經(jīng)測(cè)算工期無(wú)法滿足要求,經(jīng)過(guò)多次討論最終采用了后拆撐法進(jìn)行支護(hù)。 針對(duì)后拆撐法支撐梁穿地下室外墻的洞口處理及外防水處理,該工程采取了后注漿結(jié)合局部補(bǔ)貼的方式妥善處理了上述問(wèn)題(圖4、圖5)。
圖4 支撐穿墻預(yù)留洞處理大樣
圖5 外防水處理大樣
設(shè)計(jì)及施工時(shí),在支撐梁穿地下室外墻的位置預(yù)留孔洞并埋設(shè)注漿管,待支撐梁拆除后,預(yù)留孔洞兩側(cè)支模后用止水對(duì)拉螺栓固定,再?gòu)淖{管注入微膨脹混凝土,等混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后再拆除模板,將預(yù)留的外防水缺口補(bǔ)齊。 工程竣工一年后,經(jīng)察看支撐梁穿墻位置無(wú)一滲水點(diǎn),預(yù)留孔位置止水效果較好。
該工程兩道支撐采用后拆撐法比傳統(tǒng)總工節(jié)省工期75d,在規(guī)定的時(shí)間里圓滿交付使用,取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
后拆撐法與傳統(tǒng)內(nèi)支撐相比不但節(jié)省時(shí)間,縮短工期,而且設(shè)計(jì)計(jì)算工作量大幅減少, 不存在因換撐工況考慮不足的風(fēng)險(xiǎn),施工工序較傳統(tǒng)內(nèi)支撐大為簡(jiǎn)化,施工安全風(fēng)險(xiǎn)也大大降低。 而此種工法主要的缺點(diǎn)就是內(nèi)支撐梁穿墻位置的洞口處理,但這一問(wèn)題可以通過(guò)后澆的方式解決。 此外由于受地下室空間的影響,在拆除過(guò)程中如果采用傳統(tǒng)的靜力爆破方式會(huì)受到一定的制約??紤]到施工安全及環(huán)境影響,拆撐時(shí)可以采用安全經(jīng)濟(jì)的繩鋸法進(jìn)行拆除,此種拆除方法靈活可靠,地下室空間對(duì)其影響較小。 總之,后拆撐法較傳統(tǒng)的內(nèi)支撐法有較大的安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及時(shí)間優(yōu)勢(shì),支撐道數(shù)越多,優(yōu)勢(shì)越明顯。 在城市建設(shè)快速發(fā)展的時(shí)代,節(jié)約時(shí)間就是創(chuàng)造效益,希望后拆撐法能在基坑支護(hù)工程中廣泛運(yùn)用。