陳國才
(福建宏業(yè)建設(shè)監(jiān)理有限公司,福建 福州 350000)
城市地下空間的開發(fā)和利用是城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一,是社會生產(chǎn)力和城市發(fā)展到一定階段而產(chǎn)生的客觀要求,深基坑支護(hù)技術(shù)在這一背景下得到了的快速發(fā)展?;娱_挖土層的自穩(wěn)能力和承載力十分有限,噴錨護(hù)坡作為基坑支護(hù)的一種方式,對保護(hù)基坑穩(wěn)定性尤為重要。本文結(jié)合工程實(shí)例,針對深基坑在開挖過程中的噴錨支護(hù)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析探討。
該工程位于福州市閩清縣坂東鎮(zhèn)。工程場地的地基土除表層填土外,因施工需要進(jìn)行了必要的場地回填平整。該工程共設(shè)一層地下室,基坑開挖深度1.5~5.6m,平均土方開挖挖深4m?;觽?cè)壁安全等級為二級,基坑側(cè)壁重要系數(shù)取1.0。該工程的地基土依次由雜填土、粉質(zhì)黏土、角礫、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(砂土狀)、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(碎塊狀)、中風(fēng)化花崗巖等組成?;又ёo(hù)采用錨管加鋼筋網(wǎng)素砼面形成土釘墻支護(hù)形式??又锌硬捎猛玲敿咏M合木樁(鋼板樁)支護(hù)形式,以確保開挖安全。
該工程圍護(hù)體系組成為采用放坡法和錨桿支護(hù)形式并結(jié)合坑內(nèi)木樁加固,以控制基坑變形。由于北部多樁承臺位置開挖得較深,為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全,土方開挖施工過程中如遇透水時,需停止施工,待另行降水后(降水控制在開挖面以下500mm),確保土方開挖安全。
基坑土方開挖較深,承臺底標(biāo)高最深處為-8m,形成坑中坑,采用放坡法施工,施工坑中坑部分時,其中不超過1.6m的采用坑內(nèi)放坡加木樁組合支護(hù),坡面素噴混凝土面層,電梯井以及集水井位置較深的坑中坑采用密排鋼板樁支護(hù),且按照要求此段鋼板樁長度不<6m,鋼板樁采用H400×400×13×21型鋼。主要參數(shù)如下:
(1)鋼管:錨管Ф48@1000(1200、1500)L=9000(6000)R=50kN,鋼管壁厚2.5mm;
(2)鋼筋:鋼筋網(wǎng)規(guī)格:Ф6.5@200×200(300×300)鋼筋網(wǎng)、Ф16、Ф20;
(3)混凝土:C20砼厚80mm;
(4)鋼板樁:采用H400×400×13×21型鋼。
基坑支護(hù)剖面見圖1所示。
圖1 基坑支護(hù)剖面圖
(1)土方開挖量約5萬m3,由于受支護(hù)需閉合形成整體受力特點(diǎn)限制,無法大范圍留置斜坡道作為土方運(yùn)輸通道;
(2)該工程土方約在6~8月份開挖完成,剛好處在汛期頻繁的季節(jié),對施工不利;
(3)北側(cè)為鄉(xiāng)村水泥路、東側(cè)為水泥路、南側(cè)為民德路、西側(cè)為民宅,施工場地較狹窄?;又ёo(hù)應(yīng)有效保障地下室結(jié)構(gòu)安全施工,避免基坑周邊沉降變形。
現(xiàn)場支護(hù)施工工藝流程為:放線測量→挖土→修坡→噴砼→打孔(同時制作錨管)→安裝錨管→掛網(wǎng)→焊接骨架以及焊接錨管連接件→復(fù)噴→注漿和養(yǎng)護(hù)→型鋼插入→型鋼拔出。
水泥、錨管、鋼筋網(wǎng)、H型鋼等原材料,使用前供貨方應(yīng)按照相關(guān)要求,提供出廠合格證、質(zhì)量保證單等質(zhì)量證明文件,必要時并現(xiàn)場取樣送檢。水泥采用強(qiáng)度為P·O32.5R普通硅酸鹽水泥及4.5%的速凝劑。H型鋼采用400×400×13×21;檢查全螺旋鉆機(jī)鉆桿直徑、計量系統(tǒng)、配電功率、水泥漿自動拌漿機(jī)、儲漿灌1個(帶攪拌功能)、砼噴射機(jī)、空壓機(jī)、電焊機(jī)、切割機(jī)等。
根據(jù)支護(hù)的設(shè)計要求,采取開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴(yán)禁超挖:
(1)放線測量及復(fù)核:根據(jù)業(yè)主提供的作業(yè)條件和該工程現(xiàn)場特點(diǎn)及支護(hù)基坑布置圖、平面控制點(diǎn),檢查樁點(diǎn)控制線,著重加強(qiáng)轉(zhuǎn)角點(diǎn)、交接樁位控制;
(2)修坡頂,挖坡頂明溝及集水井、制作降水井;
(3)第一次開挖土深約2m;
(4)掛設(shè)鋼筋網(wǎng),修坡,制作泄水管,植入固定鋼筋,噴射混凝土。并預(yù)留土方轉(zhuǎn)運(yùn)出入口;
(5)進(jìn)行拉拔試驗;
(6)向下開挖第二層土方,并挖到第二層錨管下方300mm,間距1.2m,打入錨管,錨管長度為6~9m;
(7)第三次土方開挖到第三層錨桿下300mm;
(8)錨桿注漿,鋪掛鋼筋網(wǎng);
(9)噴射砼,放置泄水管,噴射C20砼厚50~80mm;
(10)土方開挖,隨挖隨運(yùn),嚴(yán)禁將土方堆放基坑四周和堆荷超過15kN/m2;
(11)坑中坑施工質(zhì)量控制?;又ёo(hù)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度之后,塔吊基礎(chǔ)承臺開挖,采用密排鋼板樁內(nèi)支撐。型鋼插入的質(zhì)量控制:型鋼樁長檢查,并注意預(yù)留后期拔出長度,檢查型鋼的焊接質(zhì)量,檢查型鋼表面,型鋼表面應(yīng)滿涂起拔減摩劑,應(yīng)有1mm厚度,插入垂直度不應(yīng)>1/200。
3.4.1 設(shè)備材料進(jìn)場檢查
檢查錨桿鉆機(jī)、空壓機(jī)、注漿泵等性能參數(shù),以及設(shè)備的外觀質(zhì)量完整性。檢查鋼筋、鋼管、水泥等質(zhì)保資料,并現(xiàn)場見證取樣,送檢復(fù)驗。依據(jù)工程地質(zhì)情況,結(jié)合設(shè)計要求,確定錨管抗拔力。錨桿鉆機(jī)應(yīng)形成整體跟進(jìn),避免因各工序無法連貫作業(yè),相互影響造成間歇施工。
3.4.2 錨管施工質(zhì)量控制
(1)鉆進(jìn)成孔質(zhì)量控制。根據(jù)設(shè)計意圖,選取三處具有代表性基坑斷面,進(jìn)行鉆進(jìn)試驗,并將實(shí)測結(jié)果及時反饋設(shè)計人員,以調(diào)整施工的技術(shù)參數(shù),改進(jìn)施工工藝,及時優(yōu)化施工方案。
基坑開挖前,控制土體開挖高程,檢查排水溝及集水井的降排水措施和設(shè)置完整性;檢測復(fù)核錨管鉆機(jī)孔位,鉆機(jī)就位后控制桿體與土體的角度。
①鉆機(jī)選擇:根據(jù)地質(zhì)勘察報告、地質(zhì)特點(diǎn)及鉆進(jìn)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)和施工工藝的特性,選用全螺旋清水循環(huán)鉆進(jìn)成孔工藝。
②鉆孔前,根據(jù)設(shè)計圖要求及地質(zhì)條件,標(biāo)注記錄孔位標(biāo)識。一排錨管孔位在水平方向控制在50mm誤差,各孔位垂直方向控制在100mm誤差。傾斜度為桿長3%。
③隨時檢查鉆頭尺寸,確保成孔符合設(shè)計要求。
④根據(jù)施工工藝要求,嚴(yán)控施工過程,禁止采用泥漿循環(huán)鉆進(jìn),該工程采用清水循環(huán)鉆進(jìn)。
⑤鉆孔完成后,應(yīng)確保終孔深度,超出設(shè)計孔深度0.45m,便于施工時桿體順利進(jìn)入土層。
⑥螺旋鉆進(jìn)施工時,防止孔內(nèi)坍塌,堵塞孔洞,使用套管護(hù)擋孔壁確保鉆桿軸體順利放入。
⑦在錨管注漿前,應(yīng)避免套管隨意拆除,造成孔內(nèi)坍塌。
⑧嚴(yán)控鉆孔眼施工順序,為了避免鉆桿震動對相鄰的成孔孔壁造成松動,鉆孔時應(yīng)間隔三個孔間距,并控制鉆孔的水壓,防止對土層造成影響。
⑨鉆孔至設(shè)計深度后,應(yīng)及時清孔并遮蓋孔口,防止雜物堵塞孔洞。
(2)錨管制作和安裝質(zhì)量控制。
①應(yīng)對加工制作錨管的鋼管材質(zhì)性能進(jìn)行檢測,并進(jìn)行焊接試驗,檢測合格后方能開始制作。
②Ф48鋼管外觀應(yīng)圓滑直順無油污、污染及銹蝕的痕跡。錨管選用Ф48鋼管,壁厚應(yīng)>3mm,錨管的管壁開鉆孔洞作為水泥出漿孔。
③孔眼沿管的四周角度為120°,放射狀布置。距離基坑邊坡壁孔口處約三分之一錨桿長度范圍內(nèi),不開鉆孔眼。錨管接長采用端口對接焊,并在接頭縫隙處焊拼補(bǔ)強(qiáng)鋼筋3Φ16。在鋼管側(cè)幫焊接角鋼,沿鋼管周圍開鉆小孔成梅花狀。水泥注漿液沿鋼管內(nèi)通過開鉆孔洞注入。
④錨管貫入作業(yè):錨管機(jī)擊入或采用強(qiáng)力壓入基坑被支護(hù)土層。進(jìn)入土層后,及時封閉距離錨管口30cm范圍。完成封層施工時間超過一天一夜,方可進(jìn)行壓力注漿施工。
⑤每道工序完成后,應(yīng)作好防護(hù),注意貫入錨管后應(yīng)當(dāng)及時對坡面進(jìn)行保護(hù),嚴(yán)禁碰撞錨管,并及時對坡面噴漿。自由段采用隔離劑處理,確保分離水泥形成固化體。鉆桿體與水泥注漿管嚴(yán)禁相互纏繞。仔細(xì)檢查桿體外觀質(zhì)量,是否存在質(zhì)量缺陷;避免因設(shè)備帶病作業(yè),出現(xiàn)間斷施工。
⑥錨桿體放置時,做好臨時場地的設(shè)置,應(yīng)嚴(yán)防因放置不當(dāng)造成桿體彎曲變形。確保桿體進(jìn)深作業(yè)要連續(xù)不間斷。隨時鉆進(jìn)隨時測量記錄孔內(nèi)深度,當(dāng)測量數(shù)據(jù)達(dá)到鉆桿長度的95%,放置桿體。放置完成后,嚴(yán)禁在鉆桿上懸掛重物,不得人為隨意敲擊碰撞桿體。
⑦注意設(shè)計剖面圖標(biāo)識尺寸,不同地質(zhì)選用錨管長度不同,對加工完成的錨桿做好標(biāo)識。
⑧錨管抗拉試驗。完成錨管施工后,應(yīng)檢查鋼筋、鋼管及水泥砂漿試件強(qiáng)度報告等質(zhì)保資料;綜合擾動土體固結(jié)時間,基坑沉降檢測信息及設(shè)計要求等相關(guān)信息資料后,對錨管采取抗拔力試驗,試驗抽檢數(shù)量達(dá)到1%錨管數(shù)。試驗時每一次加載的載荷不超過總載荷30%,且抗拔力實(shí)驗結(jié)果需滿足表1所示的設(shè)計要求。
表1 錨管抗拔力值
3.4.3 注漿質(zhì)量控制
(1)注漿作業(yè)前,應(yīng)對制漿水泥進(jìn)行取樣抽測送檢試驗。進(jìn)場水泥堆放場地要有防雨排水措施。
(2)應(yīng)仔細(xì)檢查注漿管完整性、確保注漿管通暢。管體清洗采用清水洗刷濕潤,在管內(nèi)連續(xù)不間斷流出清水為止。根據(jù)設(shè)計單位對錨管參數(shù)的設(shè)計要求,該工程采取一次性水泥凈漿灌注,為了加速凝固,增添粒徑不大于2mm的砂子。
(3)注漿壓力控制在0.5MPa左右,水灰比0.5,注漿時間一般為20min~1h。水泥凈漿外摻早強(qiáng)劑,需進(jìn)行水泥相溶性試驗、凈漿凝結(jié)試驗,用量控制在水泥使用量的0.05%。
注漿過程中壓力值達(dá)到設(shè)計要求數(shù)值時,排氣管停止排出氣體,繼續(xù)持壓180s時(因漿液注滿孔口并溢出時),說明孔內(nèi)漿液飽滿,可停止注漿。
(4)注漿液應(yīng)在灰漿攪拌機(jī)中隨攪隨用,攪拌均勻,在初凝前要使用完漿液,并做好儲漿灌遮蔽工作。嚴(yán)防雜物混入,注漿完后,采用清水沖洗注漿泵和注漿管路。
(5)同一排錨管應(yīng)采用跳躍式注漿,單孔采用全孔一次注漿[1]。注漿時間選取在套管拔出前。當(dāng)注漿過程中發(fā)現(xiàn)注漿壓力突然降低,瞬間增大注漿量時,應(yīng)及時停止注漿,檢查是否存在冒漿、跑漿。
3.4.4 噴射砼及鋼筋網(wǎng)
(1)施工工藝流程:測量放樣→開挖→清理邊坡→鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)→泄水管安裝→砼噴射→養(yǎng)護(hù)坡面→下一層土方開挖。
(2)噴射砼及鋼筋網(wǎng)施工質(zhì)量控制。檢查砼噴射機(jī)、空壓機(jī)等全套設(shè)備性能參數(shù)及運(yùn)行情況。檢查水泥、鋼筋等材料合格證及質(zhì)保書。石子及中粗砂級配比及含泥量符合配合比規(guī)定的要求。
①錨管施工與土方開挖應(yīng)分層分段進(jìn)行,采用反鏟開挖,嚴(yán)禁超挖。水泥材料放置臨時場地,靠近攪拌設(shè)備附近。
②在放線完成后,坡面開挖采取機(jī)械開挖和人工修整相結(jié)合,坡面采用人工修坡,嚴(yán)禁機(jī)械對已形成坡面造成破壞。每一層土開挖深度不超過2m,長度不超20m且間隔施工。開挖坡面完成后應(yīng)進(jìn)行初噴,僅要求達(dá)到完全覆蓋土體表面。按照開挖一層支護(hù)一層,開挖一段支護(hù)一段。在錨管施打完成及鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)完成后,再次進(jìn)行細(xì)石混凝土層噴射,并確保達(dá)到設(shè)計細(xì)石混凝土噴射厚度。
③細(xì)石混凝土強(qiáng)度為C20,水灰比為0.5,細(xì)石混凝土厚度為80mm,分兩次噴射施工。第一次噴混凝土不<50mm厚度,對坡面進(jìn)行覆蓋。
④為了盡快使水泥混凝土終凝,可摻入速凝劑縮短早強(qiáng)時間。初凝和終凝時間分別應(yīng)不超過5min和10min。
⑤噴射砼作業(yè),嚴(yán)格按照已簽認(rèn)方案及交底進(jìn)行分段有序施工。同段內(nèi)砼噴射作業(yè)采用從下向上順序,并保證混凝土噴射厚度。并在施工噴射坡面上打入垂直短鋼筋,作待噴細(xì)石混凝土厚度控制標(biāo)記。
⑥細(xì)石混凝土噴射完成,且過了終凝時間后,應(yīng)及時養(yǎng)護(hù),保持混凝土表面濕潤。持續(xù)養(yǎng)護(hù)時間不少于120h?;炷敛扇》侄危妫﹪娚渥鳂I(yè)時,噴頭與噴射面垂直。并與噴射作業(yè)面距離保持最佳。嚴(yán)格控制噴射混凝土的水灰比,水泥與砂石的重量比及砂率。
⑦進(jìn)行第二次混凝土噴射作業(yè)前,應(yīng)用水預(yù)先濕潤待噴面。并及時清理第一次噴射完成砼面層上松散顆粒和浮漿粉塵。
⑧鋼筋網(wǎng)間距為200mm×200mm,采用Φ6.5mm鋼筋制作,加強(qiáng)筋采用Ф20螺紋鋼筋制作。網(wǎng)格之間網(wǎng)筋、加強(qiáng)鋼筋與網(wǎng)格鋼筋和錨管芯之間連接均采用焊接的方式,單面焊縫長度不小于鋼筋直徑的10d。
⑨鋼筋網(wǎng)格片間的搭接長度均應(yīng)>300mm,可采用綁扎的方式。進(jìn)行加固焊接錨管隔排采用2Φ20?;由线呇氐匿摻罹W(wǎng)應(yīng)從頂面反折覆蓋坡頂表面。坡頂表面鋼筋網(wǎng)格長度不<0.5m。
泄水管采用800DN50PVC管,用重壓擊法打進(jìn)邊坡土體里面。分步放置梅花狀泄水管,間距為2~2.5m。一般選擇布置在不同類土層中間,如黏土和雜填土結(jié)合面處。
3.4.5 基坑支護(hù)監(jiān)測的信息化成果
深基坑本身及周邊環(huán)境的穩(wěn)定與安全集中表現(xiàn)為土體的沉降移位情況,因此采取信息化監(jiān)測技術(shù),可為土體變位的控制提供可靠信息[2]。如監(jiān)測坡頂水平位移和豎向位移、深層水平位移、支撐內(nèi)力、周邊地表豎向位移;周邊建筑豎向位移、傾斜和水平位移、周邊建筑和地表裂縫以及周邊管線變形等。基坑支護(hù)過程中通過監(jiān)測設(shè)施的詳細(xì)檢查記錄,未出現(xiàn)異常。
該工程工期緊,場地狹小,開挖較深。通過對錨管制作、鉆孔、壓漿、掛網(wǎng)噴漿等關(guān)鍵工序的嚴(yán)格質(zhì)量管控,從拉拔試驗成果,基坑周邊環(huán)境的沉降變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測等各項信息化指標(biāo)可知,噴錨護(hù)坡基坑支護(hù)施工符合設(shè)計變化范圍,結(jié)果達(dá)到預(yù)期要求。