李建鋒,張磊,代天恩
(西安華潤置地發(fā)展有限公司,西安710061)
如今高層建筑越來越受人們的歡迎,使得深基坑支護技術(shù)獲得了空前的發(fā)展機遇。在城市快速發(fā)展的進程中,建筑物之間的間距越來越小,基坑邊緣與現(xiàn)有建筑物之間的距離非常近,這就使得基礎(chǔ)工程的施工難度越來越大,給四周環(huán)境造成了不同程度的影響。
某大廈建筑面積為15 560 m2,地下1 層建筑的高度設(shè)置為4 m,建筑物的總高度達到了200 m,其基礎(chǔ)形式以樁筏為主;外墻基礎(chǔ)梁墊層底部是基坑挖掘深度計算的邊緣,四周承臺墊層底部是局部計算的邊緣。大廈的用地面積達到了18 000 m2,大廈包含的高層建筑物共5 棟,分別為高層建筑3 棟,超高層澆筑2 棟,同時還包括地下室、裙樓和單層或多層商業(yè)建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)是5 棟高層建筑的主要結(jié)構(gòu)類型,樁基礎(chǔ)是其基礎(chǔ)的主要形式;裙樓、單層或多層商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ)是其基礎(chǔ)的主要形式。
在地下室基坑挖掘施工的過程中,遇到的主要地層類型為第四系上更新統(tǒng)沖積、洪積(Q3a1+p1)層、上更新統(tǒng)沖積(Q3al)層、人工填積(Q4ml)層、全新統(tǒng)沖積(Q4al)粉質(zhì)黏土等?;油诰蚴┕こ霈F(xiàn)臨空面以后,上部的雜填土?xí)芯植康魤K滑落的問題出現(xiàn),在地下水的影響下,給基坑造成了嚴(yán)重的影響。在垂直挖掘擬建場地的基坑時,坑壁的穩(wěn)定性較差,需要使用截排水、支護和放坡等措施來提升基坑的穩(wěn)定性和安全性[1]。
在仔細分析場地內(nèi)承壓水頭情況以后,發(fā)現(xiàn)承壓水水位的埋深能夠達到3.5 m。地表面正負零標(biāo)高22.5 m 被設(shè)定為基坑頂面,承壓水頭處于基坑底面上部,基坑底部以下是含水層或卵石層,容易出現(xiàn)基坑底部突涌的問題。
在工程項目施工時,四周建筑物和基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性發(fā)揮著十分重要的作用?;庸こ痰奶卣骱椭ёo要點表現(xiàn)為:
1)基坑工程的特征。3 層地下室結(jié)構(gòu)的承臺深度設(shè)置為12 m,在設(shè)計單體結(jié)構(gòu)電梯井深度時,其深度要保持在16 m左右?;油诰蚴┕ど疃缺容^深,四周環(huán)境比較復(fù)雜,施工場地比較狹窄。
2)基坑支護重點。在基坑支護施工時,需要做好基坑四周市政管線和坑內(nèi)工程樁的保護工作,確?;悠麦w的穩(wěn)定性滿足相關(guān)要求。
基坑支護設(shè)計時,要高度關(guān)注基坑挖掘施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、挖掘深度和場地環(huán)境等信息。大廈的施工地點為高架橋旁邊,土質(zhì)條件非常復(fù)雜,屬于深基坑的范疇,在施工過程中,要給予高度的重視,并采取積極措施不斷提升深基坑支護的施工質(zhì)量和施工效果,確保整個工程項目能夠在規(guī)定的時間之內(nèi)完工。
在詳細分析深基坑施工技術(shù)和施工經(jīng)驗以后,發(fā)現(xiàn)基坑四周的地形比較復(fù)雜,與市政管線的距離比較近。在一級基坑挖掘施工時,使用的主要技術(shù)為鉆孔灌注樁聯(lián)合1 層或2 層內(nèi)支撐技術(shù)形式。在設(shè)計支護方案時,采取的主要形式為內(nèi)支撐+排樁+上部放坡形式,使基坑支護的安全性、穩(wěn)定性滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
鉆孔灌注樁是主要的支護樁類型,布置區(qū)域為基坑的四周,將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護樁頂部,強度等級要達到C30,平面支撐梁是內(nèi)支撐的主要構(gòu)件,包含冠梁、局部角撐梁和頂撐梁,鋼格構(gòu)是內(nèi)支撐立柱上部的主要形式,混凝土灌注樁φ800 mm 是下部結(jié)構(gòu)的主要形式。
4.3.1 上層滯水治理
雜填土中分布有上層滯水,挖掘施工時,地下水以間歇式的方式向外滲出,導(dǎo)致基坑內(nèi)會有積水出現(xiàn)。上層滯水的具體情況如圖1 所示。將排水溝設(shè)置在坡頂和溝底,將泄水孔設(shè)置在坡面位置處。
圖1 上層滯水圖示
1)截水溝設(shè)置在坡頂或坡底,具體形式為磚砌。
2)硬化場地內(nèi)的地面,使用C15 混凝土完成硬化施工任務(wù)。
3)PVC 泄水管在坡面上的間距為2 m。
4)將大量集水坑設(shè)置在基坑中,使四周地表水全部匯集到基坑中,使用潛水泵將積水排除干凈。
4.3.2 承壓水治理
詳細分析地勘報告后發(fā)現(xiàn),承壓水水頭高程為17.6~18.1 m,承壓水穩(wěn)定水位為18 m。挖掘基坑時,將承壓含水層擊穿,發(fā)現(xiàn)基坑底部會出現(xiàn)承壓水突涌的問題,所以,要全面考察下部承壓水對基坑挖掘造成的影響。
經(jīng)過全面的分析后,決定采取深層降水的方式進行基坑承壓降水,在對上層滯水進行排放時,借助泄水孔、集水坑和排水溝來完成排放任務(wù)。
4.4.1 基坑支護
該工程項目的正負零設(shè)置為22.5 m,與地面整平標(biāo)高值保持一致,在計算基坑挖掘深度時,需要計算到外墻基礎(chǔ)梁墊層底部,四周需要計算到承臺墊層底部,大面積的挖掘深度設(shè)置為12 m,基坑安全等級為一級。在設(shè)置支護方案時,采取內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式,顯著提升基坑支護工程的安全性和穩(wěn)定性。在綜合分析四周環(huán)境和地質(zhì)報告信息后,將該基坑劃分為7 個支護段開展施工任務(wù)。
1)地面整平標(biāo)高值。地面整平標(biāo)高值設(shè)置為21.7 m,在計算基坑挖掘深度時,需要計算地下室底板墊層底部標(biāo)高,基坑內(nèi)承臺墊層的標(biāo)高為16.9 m,坑中深度為5 m,普通挖掘施工深度為11.3 m,基坑安全等級設(shè)置為一級。使用的支護方案為內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式。
2)處理其他斷面。對于其他斷面來說,地面整平標(biāo)高值設(shè)置為22.5 m,在計算基坑挖掘深度時,一定要計算到基坑四周外墻基礎(chǔ)梁墊層底部位置,將基坑的安全等級設(shè)置為一級,使用的支護方式為內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式。
鉆孔灌注樁是支護樁的主要形式,其具體施工過程如圖2所示,中心距設(shè)置為13 m,樁徑設(shè)置為1 000 mm,順著基坑四周完成布置任務(wù),使用的混凝土型號為C30。在支護樁的施工過程中,具體要求為:(1)灌注樁能夠承擔(dān)的偏差值為軸線偏差,要控制在5 cm 以內(nèi),垂直度偏差要控制在0.5%以內(nèi);(2)排樁孔底沉渣的厚度要保持在15 cm 以內(nèi),立柱樁孔底部沉渣厚度要保持在5 cm 以內(nèi);(3)預(yù)埋件位置的偏差值要保持在2 cm 以內(nèi);(4)使用機械連接或者是焊接的方式處理樁身鋼筋籠接頭,嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)控制支護樁鋼筋的長度、規(guī)格和數(shù)目,主筋搭接長度要保持在10 d(d 為鋼筋直徑)以內(nèi),同一截面接頭面積要保持在50%以內(nèi);(5)在灌注施工的過程中,需要超灌50 cm 左右,在施工全部完成以后,將樁頂浮漿全部清理干凈,使樁頭的質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);(6)混凝土的充盈系數(shù)大于1;(7)在檢測支護樁時,需要對樁體的強度和完整度進行嚴(yán)格的審查,一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題,應(yīng)在樁側(cè)及時完成補樁施工。
圖2 鉆孔灌注樁施工過程圖示
3)設(shè)置支護樁樁頂冠梁。將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護樁頂部,強度等級達到C30,顯著提升支護樁整體的強度和剛度[2]。
4)設(shè)置內(nèi)支撐梁。內(nèi)支撐構(gòu)件為平面支撐析架,主要組成部分為冠梁、局部角撐梁和頂撐梁,使用的混凝土強度等級為C30。具體施工要求為:(1)支撐標(biāo)高的允許誤差要控制在3 cm以內(nèi);(2)支撐水平位置的允許誤差也要控制在3 cm 以內(nèi);(3)鋼筋混凝土支撐的尺寸設(shè)置為+8 mm、-5 mm;(4)支撐兩端的標(biāo)高差要保持在2 cm 以內(nèi)。
5)設(shè)置內(nèi)支撐立柱及立柱樁。鋼格構(gòu)是立柱上部結(jié)構(gòu)的主要形式,下部使用的混凝土灌注樁必須要滿足設(shè)計要求,在鋼筋混凝土底部與立柱樁連接位置處設(shè)置鋼板止水帶,使地下室底板滲水問題得到高效的處理。具體施工要求為:(1)立柱樁與立柱平面位置的允許誤差要控制在1 cm 以內(nèi);(2)立柱的垂直度誤差要控制在1/300 左右;(3)樁的垂直誤差要控制在1/200 左右。
6)噴射面層混凝土施工。噴射面層混凝土施工時,具體要求為:將鋼板網(wǎng)掛設(shè)在支護樁、平臺和坡面中間,并將土釘設(shè)置好,C20 護面的噴射厚度要保持在7 cm 左右。
4.4.2 地下水治理
1)在挖掘基坑以前,采取表面硬化的措施處理坡頂1 m以內(nèi)的區(qū)域,反坡是該硬化層的主要形式。
2)使用機制磚和水泥砂漿完成集水井和排水溝的施工任務(wù),涂抹的水泥砂漿厚度為2 cm,使用素混凝土墊層澆筑溝底,厚度為5 cm,從而使溝內(nèi)的水能夠被及時排放出去。
3)降水井的數(shù)量為11 個,井管口徑為25 cm,鉆孔口徑為50 cm,井的深度設(shè)置為22 m,單井出水量能夠達到8 m3/h。
4)在對大街一側(cè)進行處理時,在支護樁外側(cè)設(shè)置止水帷幕,止水帷幕的主要材質(zhì)為三管高壓旋噴樁,使用32.5 號水泥完成澆筑施工。具體參數(shù)要求為:水泥漿水灰比設(shè)置為1.0,噴射水和噴射漿的壓力分別設(shè)置為20~40 MPa 和2~3 MPa。在使用旋噴樁施工以前,要事先將現(xiàn)場試驗工作完成好,使其各項參數(shù)得以確定,確保搭接量與樁徑滿足設(shè)計要求。
高層建筑施工時,深基坑施工技術(shù)發(fā)揮著重要作用。施工時,要將支護工程施工放在核心位置,確保整個工程項目的施工質(zhì)量達到設(shè)計要求。做好深基坑支護工程的安全控制措施和穩(wěn)定性評價,為高層建筑工程項目的順利完成做好充分的準(zhǔn)備工作,使各種質(zhì)量問題得到高效處理,促使整個工程項目能夠保質(zhì)保量地完工。