黃立寶,王懷生,樊 樂,劉 洋
(中交第三公路工程局有限公司建筑工程分公司 北京 100009)
深基坑施工是建設(shè)項目施工流程中十分關(guān)鍵的基礎(chǔ)部分,其質(zhì)量和安全性直接影響整個工程的順利開展,在深基坑工程實踐過程中,將支護設(shè)計、施工與監(jiān)測緊密結(jié)合仍是目前保障工程安全實施的有效措施[1],為了確保建筑施工的安全性以及質(zhì)量,工作人員需要重視開挖技術(shù)與支護技術(shù)的實施[2]。根據(jù)基坑的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境,對基坑支護進行優(yōu)化設(shè)計,可降低工程造價,縮短施工周期[3]。在軟土地區(qū)的深基坑開挖過程中,因地質(zhì)條件構(gòu)成相對比較復(fù)雜[4],常面臨軟土粘聚力低,內(nèi)摩擦角小且含水率高等問題,若不妥善處理,將會造成深基坑施工過程中諸多安全隱患,采取針對性的基坑支護施工方案,做好優(yōu)化和動態(tài)調(diào)整工作,有效保證圍護樁施工的質(zhì)量以及整個支撐構(gòu)件在地下基礎(chǔ)施工中的安全性[5-7],減少了對周邊建筑構(gòu)成的危害,為以后類似工程項目的實施提供參考。
某項目地處廣東汕頭龍湖區(qū),阿里山路與汕澳路的交匯處,項目總建筑面積約108 747 m2,其中地上面積約79 553 m2,地下室面積約29 194 m2。本工程有兩處地塊,一塊地塊基礎(chǔ)為地下1層,整體自然地面標(biāo)高約-0.15 m(實際測量),基坑整體挖深5.05 m;另一塊地塊基礎(chǔ)為地下2層,整體自然地面標(biāo)高約-2.75 m(實際測量),基坑整體挖深6.6 m。
工程地處廣東省汕頭市,為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),常年氣溫較高,夏熱冬暖,工程場地受山地和海岸氣候影響,春夏多鋒面雨,夏秋多臺風(fēng)雨,也常出現(xiàn)春旱夏澇,一般潮濕系數(shù)大于1。場地區(qū)域內(nèi)大部分是空地、建筑堆土等,地形相對平緩,原始地形為濱海灘涂,后經(jīng)過人工填海造地現(xiàn)已形成陸地。根據(jù)勘探中揭示的區(qū)域,巖土層從上到下分為人工填地層、第四系海積層、第四系海陸位置交互的沉積層、第四系殘積層、燕山三期花崗巖等共五大類。具體巖土特性及分布如表1所示。
本工程基坑挖深約5.0~7.0 m,由于在基坑挖深范圍內(nèi)有較深厚軟土層分布,建筑物采取了剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。綜合對比軟土地區(qū)基坑支護方案,常用基坑支護結(jié)構(gòu)方案[8-11]優(yōu)缺點如表2所示。
表2 常用基坑支護結(jié)構(gòu)方案分析Tab.2 Analysis of Common Foundation Pit Supporting Structure Schemes
根據(jù)本工程地基開挖深度和地質(zhì)要求,地基上部由素填土,砂土和淤泥質(zhì)土組成,其施工受周圍建筑物影響,為適應(yīng)施工工期和地基開挖穩(wěn)定條件,基坑支護一般選用雙排?800 mm 或?700 mm 鉆孔灌注樁+雙排?700 mm 水泥土攪拌樁,前排鉆孔灌注樁有效樁長25~28 m,后排鉆孔灌注樁有效樁長20~28 m,鉆孔灌注樁沿基坑周長方向間距1.6~2.1 m。雙排鉆孔灌注樁中間布置二排?700 mm水泥土攪拌樁,水泥土攪拌樁自壓頂板面計算樁長13.5~14.0 m,部分采用4~6 排水泥土攪拌樁呈格構(gòu)式,坑頂卸土至1.5 m(-1.65 m 標(biāo)高),自壓頂板面計算樁長9.0~15.5 m,沿外側(cè)設(shè)置?150 mm 加筋樁。基坑支護結(jié)構(gòu)某剖面如圖1所示。
圖1 基坑支護結(jié)構(gòu)某剖面詳圖Fig.1 Detailed Drawing of a Section of Foundation Pit Supporting Structure
3.2.1 水泥土攪拌樁施工
水泥土攪拌樁使用強度等級不低于42.5R 號水泥,水泥摻比為18%(水泥土容重按1.8 t∕m3計算),水灰比限制在0.45~0.60;澆筑時用二次噴漿成樁,攪拌頻次不應(yīng)低于4次,最大提升速率不得超過0.5 m∕min。在砂層和淤泥層交界處,應(yīng)注意適當(dāng)增加水泥摻入比和減小提升速度以確保成樁質(zhì)量。
水泥土攪拌樁的施工方式采取四攪二次噴漿澆筑。施工工藝為:定位?下沉鉆進攪拌噴漿?提升噴漿攪拌?再次下沉噴漿攪拌?再次提升攪拌噴漿?清洗噴頭?移動機器?重新開始下一根攪拌施工。具體操作如下:
⑴定位工作:將攪拌機對準(zhǔn)樁點,調(diào)節(jié)機臺水平,準(zhǔn)備好噴漿施工池,按摻入配合比報告?zhèn)浜盟嗪蜏p水劑,進行開拌之前的準(zhǔn)備工作。
⑵沉噴漿施工攪拌:通過啟動電機,使攪拌機下沉攪土噴漿,直至設(shè)計的樁底。
⑶提升噴漿攪拌:當(dāng)鉆孔下降至設(shè)計深度后,嚴(yán)格按提升速度、調(diào)整噴漿施工壓力,并提高攪拌鉆頭,同時啟動漿泵,調(diào)節(jié)好噴漿壓力、提升攪拌速率后,邊上升邊噴漿,至設(shè)計樁頂標(biāo)高。
⑷重復(fù)下沉攪拌:為使土體與水泥漿充分拌和均勻,反復(fù)將攪拌鉆頭下沉,同時啟動灰漿泵,噴漿混勻至設(shè)計濃度。
⑸重復(fù)提升:再提起攪拌鉆頭,噴漿至工程設(shè)計高度。
⑹沖洗:向已排空的集料斗中加入少許水,然后開啟灰漿沖洗管道中剩余的水泥漿,并清洗攪拌時鉆頭上粘附的水泥團。
⑺移位:多次重復(fù)以上⑴~⑹步,進入下一根樁的施工過程。
攪拌樁的澆筑過程及質(zhì)量管理規(guī)定:①水泥漿作為為固化劑,漿體拌和后應(yīng)及時噴漿,以免引起漿液的離析現(xiàn)象。②在澆筑中因一些原因停漿時,要使攪拌頭下降至停漿點下500 mm,待重新供漿時再進行攪拌提升。③澆筑時停漿面要高于樁頂?shù)脑O(shè)計高度處500 mm,待樁頂壓梁,再將該多余部分挖除。④樁身與樁間的搭設(shè)間距施工時不應(yīng)超過12 h,若時間間隔過久,搭設(shè)質(zhì)量無法保障時,宜采用局部的補樁及注漿措施。⑤必須對每一個樁做好時間記錄,且深度記錄誤差宜<10 mm,時間記錄誤差<5 s。
3.2.2 鉆孔灌注樁施工
鉆孔灌注樁施工要求:
⑴本工程鉆孔灌注樁直徑采用?800mm(?700mm)。
⑵樁身混凝土級別為C25,宜選用中粗砂,最高坍落度限制在160~200 mm 以內(nèi),必要時也可采用減水劑。樁身縱筋如需連接應(yīng)滿足受拉要求,對應(yīng)縱筋單面焊12d,相鄰接頭錯開不小于35d。
⑶在澆筑時應(yīng)采取有效措施提高樁體混凝土的澆注質(zhì)量,孔底沉渣厚不得>50 mm。單樁樁位水平容許誤差范圍為50 mm,而樁體垂直度誤差<1%。
⑷鉆孔灌注樁應(yīng)采取間隔鉆孔施工,以保證成樁質(zhì)量。
鉆井開啟前必須埋設(shè)護筒,以確保鉆機沿樁位的垂直方向正常工作以及保護孔口并增加樁孔內(nèi)的泥漿水頭。護筒用8 mm 厚度的鋼材制成,由角鋼片固定,高度大約為1.2 m,隨地質(zhì)狀況的差異進行護筒高度的調(diào)節(jié)。護筒埋設(shè)牢固密實,在護筒與坑壁之間用粘土分層夯實,以防漏水。護筒設(shè)一個溢漿口,便于泥漿溢出流回泥漿池,進行回收和循環(huán)。技術(shù)要求如下:
⑴護筒中心誤差<20 mm,且傾斜度<1%,高于地面100 mm為宜。
⑵護筒的長度埋深1.0~1.2 m,遇障礙物清除后分層夯實回填素土后即可埋設(shè)。
⑶護筒的埋設(shè)穩(wěn)固密實,在護筒和坑壁間用粘土分層夯實,防止?jié)B漏。
⑷做好復(fù)測記錄。
清孔工作共分兩次,在樁孔成孔后,應(yīng)開始第一次的清孔工作,清孔時要把鉆具提離孔底約0.3~0.5 m,慢慢回轉(zhuǎn)增加泵量,應(yīng)間隔10 min 停泵一遍將鉆具提升3~5 m 并來回串動數(shù)次,然后開泵清孔保證第一次清孔后孔內(nèi)無泥塊,泥漿質(zhì)量指標(biāo)控制為:漿液占比≤1.2、含砂率≤4%。鋼筋籠、導(dǎo)管下好后,要用導(dǎo)管完成第二次清孔工作,第二次清孔時間不少于30 min。第二次清孔注入漿占比約為1.1,二次清孔后泥漿指標(biāo)控制為泥漿比重≤1.03~1.10、含砂率<2%。
攪拌樁施工允許偏差如下:樁身垂直度0.5%,樁位偏差<50 mm,樁徑偏差<4%,樁頂標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高>500 mm,樁底標(biāo)高應(yīng)超深100~200 mm。
3.2.3 樁頂連梁施工
雙排鉆孔灌注樁之間采用連梁連接,采用750 mm×700 mm(局部650 mm×600 mm)的C25鋼筋混凝土,樁頂壓頂板厚度250 mm。連梁施工流程如圖2所示。
圖2 連梁施工流程Fig.2 Connection Beam Construction Flow Chart
基坑整體施工過程中,應(yīng)對基坑的位移、沉降進行定時監(jiān)測,施工過程若發(fā)現(xiàn)超常的變形量,應(yīng)立即停止基坑施工,找出原因并制定相應(yīng)措施后方可繼續(xù)施工。
⑴在基坑施工前,應(yīng)邀請有關(guān)專業(yè)單位對基坑周圍路面和已建構(gòu)筑物等情況進行現(xiàn)狀調(diào)查,并設(shè)置沉降觀測點,進行全過程的監(jiān)測。
⑵為保證建筑施工安全與開挖順利進行,在整個地下室的施工過程中應(yīng)做好現(xiàn)場監(jiān)控,采用信息化方式進行施工。
⑶監(jiān)測預(yù)警指標(biāo):支護結(jié)構(gòu)水平位移≤40 mm(安全等級一級),安全等級二級時≤60 mm。周圍地面沉降彎形≤30 mm(安全等級一級),安全等級二級時≤50 mm。
⑷基坑施工階段必須進行監(jiān)控工作,挖土?xí)r每日必須提供至少1 次監(jiān)測數(shù)據(jù),有異常情況時應(yīng)當(dāng)增加監(jiān)控頻次,并報相關(guān)單位,做好雨天和雨后的監(jiān)控與巡查。
⑸各測點(孔)在埋設(shè)前,要注意檢查電纜、通訊線等管道布置狀況,以保證施工安全。
⑹監(jiān)測人員對監(jiān)測值的進一步發(fā)展與變動必須有評述,在達到報警限值時應(yīng)盡快通知現(xiàn)場監(jiān)理工作單位與甲方,請相關(guān)監(jiān)管部門重視,在監(jiān)測完成時進行監(jiān)測的最終總結(jié)報告。
為提高深基坑支護技術(shù)的應(yīng)用效果,本文通過綜合系統(tǒng)分析軟土地區(qū)的工程地質(zhì)和水文條件,優(yōu)選了最適合于軟土地區(qū)建筑物基坑開挖支護方法,提高了深基坑支護結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性,使工程施工順利進行,為同類型工程施工提供參考。