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高层建筑深基坑支护施工技术

2015-04-17 02:24:02  归类:科技创新

吴和斌
汕头市南华建筑有限公司 广东 汕头 515000


摘  要:随着建筑行业的发展,建筑施工中的基坑开挖深度和复杂性也不断增加,这一定程度上给基坑支护施工技术提出了更高的要求。本文结合某高层建筑深基坑工程,介绍了深基坑支护的施工技术,并提出了基坑施工应急措施,有效保证了基坑和周边环境的安全,确保了施工的顺遂 顺路进行,对类似工程提供有益的借鉴和参考。


关键词:高层建筑;深基坑支护;施工技术;应急措施


  近年来,为了缓解用地紧张题目,高层建筑的建设逐渐增多。由于高层建筑上部荷载较大,为了维持结构稳固 和利用地下空间,因此,基础埋深较大,基坑支护就成为了工程施工极为关键的环节。基坑支护工程是确保主体工程基础部分顺遂 顺路实施的关键,它直接影响到工程的经济效益、工程进度、施工安全等方面,因此,对基坑支护技术的选择一定要合理、科学,而支护技术的施工质量也要严格控制,这样才能确保深基坑工程顺遂 顺路进行。


1 工程概况
  某高层建筑工程项目,地下2层,地上28层,基坑场地面积24224.40m2形状大体呈四边形,南北边长,而东西边短。基坑深约19.5~21.5m。


2 工程地质勘察
2.1 地形地貌特征
  场地原始地貌中东部地势高,其他各段地势相对较低,经局部开挖及大面积的回填与整平。周边的道路、地下管网等市政设施已成型,且高楼林立。各钻孔孔口地面工程为5.54~11.90m,最大高差6.36m。
2.2 场地水文地质条件
  场地地下水赋存于土层孔隙和基岩裂隙中,第四系上、中统为相对隔水层,其上为潜水类型,主要赋存于第四系细砂、砾砂层中,与邻近的河有水力联系,水量受季节影响,雨季时水量较大。其下为基岩裂隙水,主要赋存于基岩的强、中等、微风化岩及断裂构造带中, 由于本场地处于二种岩石的接触带,节理、裂隙发育,地下水渗透性较好,具承压性,水量较大。地下水主要靠大气降水补给及东侧河水的侧向渗流补给,总体向南排泄。水位受季节及降雨影响而变化。钻孔中稳固 水位埋深变化在2.5~5.1m 之间,标高为0.07~2.98m。该场地地下水水质对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。


3 基坑支护设计
3.1 基坑支护设计安全等级
  考虑场地的地质条件、基坑深度和周边影响状况等因素,本基坑设计安全等级为一级。
3.2 地表和地下水的控制
  根据勘察报告,地层中砂层含水性较好,且基坑开挖很深, 对基坑周围土体变形要求十分严格,所以必须采用有效的止水措施。
3.2.1 地表水处理
  为避免地表水、雨天积水、基坑土方静贮水以及少量渗水对土体产生影响, 可采用明排方案,即在基坑顶、底各设一条封闭连通的排水明沟,阻断周边来水和及时抽取开挖后的坑内积水,并经三级沉淀后排入周边市政管道。排水沟尺寸为300mm×300mm(净尺寸),同时在坑底每隔40~50m 或在基坑四角各设一集水井,尺寸为0.8m×0.8m×0.8m。为不影响支护结构,坑底集水井需离开基坑边4~5m。
3.2.2 地下水控制
  由于勘察上除填土层、砂层外,粘土层、砾质粘土层的渗透系数均较小,含水量较少,故本方案首选在支护结构桩外侧设一排或两排搅拌桩止水帷幕进行止水,在基坑中上部形成封闭的止水帷幕,必要时还要在风化岩层中采用静压注浆方法提高防渗能力。
3.3 基坑支护方案
  在基坑东、西两侧剖面段2-2、3-3、10-10的基坑底部预留上部宽10m,下部宽14m,高3.5m的土台来限制基坑位移变形,保证基坑长边中部的稳固 性。待该区域地下室内部结构完成换撑后予以挖除,如果保留此处土台则对应剖面段的最后一排锚杆不用施工,待最后需挖除土台时可采用型钢斜撑作为临时支撑,以保证挖土过程中基坑的安全。


4 深基坑支护施工技术
4.1 搅拌桩施工
  根据勘察报告反映,基坑中部以下粘土层比较坚硬,搅拌桩帷幕深度将比较有限,如果搅拌桩施工达不到设计深度,基坑开挖后发现坑外地下水位下降幅度较大,使地面沉降变形明显,可能会危及邻近建筑、道路、地下管线的安全时,要求搅拌桩桩径500mm,间距均300mm,桩间搭接距离200mm,如图1所示。

   

  搅拌桩水泥掺入比约14%,水泥采用P•O32.5,水灰比0.5~0.6。桩位允许偏差为50mm,垂直度偏差为1%,桩径允许偏差为4%,相邻桩施工间隔时间不超过20h。采用“四喷四搅”,搅拌桩施工工艺按喷浆法施工,水泥用量≥65kg/m3,控制提升速度最后一搅小于50cm/s,水泥搅拌桩的15d设计强度要求为0.5MPa、21d设计强度为0.8MPa、28d设计强度为1.0MPa。另外,搅拌桩长以实际底层的可搅性决定,搅拌桩施工直至搅不动为止,如果搅拌桩止水效果不明显可以配合旋喷及静压注浆共同使用。
  搅拌桩施工的质量控制点为桩位、桩垂直度、桩径(搅拌头外径)、桩深、搅拌头有无裹粘现象、每米水泥用量等。基坑开挖后,必须经常察看搅拌桩的实际偏斜度,并据此判断有无搅拌桩搭接不上的可能,当可能因此出现漏水现象时,要求先在搅拌桩帷幕的背后进行静压注浆堵漏处理。
4.2 预应力锚索施工
  采用5束7根φ5mm高强钢绞线作为锚筋,用锚杆专用钻机成孔,成孔直径150mm,锚索水平间距1.6m,设计张拉力为500~600kN,锁定荷载370~450kN。锚索长度及间距如图2所示。锚索采用二次注浆工艺,注浆采用水灰比0.5~0.6 的水泥浆,第一次常压注浆,注浆压力约0.8MPa,待一次注浆初凝后进行二次高压注浆, 注浆压力不小于2.0MPa 待注浆体强度达到75%以上进行张拉,锁定于锚索部位的腰梁。


4.3 土钉与喷射混凝土面板
  部分剖面段放坡采用了喷锚支护,土钉采用外径48mm厚3.25mm钢管,水平间距均为1.5m,挂φ8mm@150mm×150mm钢筋网,喷射C25细石混凝土厚150mm。
对坑顶中间段位置,采用了放坡的方法进行了优化设计和施工,减少了基坑上部的荷载,减少了基坑支护的难度。
4.4 人工挖孔桩
  桩为圆桩与方桩(有效边长为1.2m)两种,分一序圆桩、二序方桩施工,直径D1200mm,桩中心距1200mm,护壁厚150mm,紧密连接形成一个连接的墙体,作为地下室外墙使用,桩顶冠梁800mm×1200mm,桩身与冠梁混凝土等级均采用C30,锚索位置设置钢筋混凝土腰梁,锚索张拉锁定在腰梁上。
4.5 内支撑
  在基坑的东北角、东南角以及西南角设置有内支撑(见图3),内支撑共有四道,支撑截面尺寸为1200mm×800mm与1200mm×1000mm,连系梁截面尺寸为800mm×600mm,混凝土等级均采用C25。


 
5 施工应急措施
1)人工挖孔桩。挖孔过程中如出现砂层水量大情况,应根据挖孔情况采取相应的应对措施。如减少每次挖孔深度、采用钢护筒或及时堵漏防止流砂等措施,如仍无法施工,可以考虑增强桩孔周边的帷幕措施,如采用旋喷桩和注浆等手段。
2)基坑变形。在基坑开挖的过程中,如基坑周边地下水水位下降,并引起周边地面沉降加剧等情形时,则应采取如下措施:①增加或加强基坑支护的帷幕结构,阻断基坑与周边的地下水水力联系并严格控制周边地下水水位变化;②如采用前述措施地下水仍没得到较好控制,特别是由于基岩裂隙水的降低,则考虑采用高压旋喷或压力灌浆等方法对基岩裂隙水进行控制,并在变形得以控制后方可继续施工;③对于局部地段出现的变形过大等情况,还可以考虑加强锚索或设置其它支撑形式进行加强;④如出现基坑变形情况仍不能稳固 情形,应立即停止开挖,进行分析,待找出原因,再行开挖;⑤如基坑开挖过程中情况危急,应迅速停止开挖并利用挖掘机在坡脚回填土方进行反压加固,坡顶可根据具体情况进行一些卸土减荷等应急措施。
3)内支撑。开挖过程中如监测支撑内力数值过大或支撑区域变形加剧,则应考虑加密支撑布置、加支撑及连系梁截面尺寸等措施。
4)周边建筑物变形。周边建筑物的变形原因一方面可能是基坑开挖失水造成周边地下水水位下降引起的,另一方面可能是由于基坑变形牵引造成周边建筑物的附加变形,如开挖过程中周边建筑物的变形过大,必须先停止基坑开挖施工,根据周边监测数据特别是地下水水位观测资料核查场区地下水水位变化情况,对造成周边建筑物变形的基坑支护区段采取加强措施:如因地下水变化引起可以考虑增强基坑隔水帷幕设置,对可能影响建筑物周边的地基进行注浆加固、回灌地下水处理等措施;如受基坑变形影响可以考虑在基坑影响的周边土体中打入型钢、注浆加固土体等方法加强周围土体强度,从而有效控制基坑变形。
5)如果东边的路面车载过大,现有水泥路面(非载重路面)可能产生破坏,同时也会影响到地下管线的正常使用,此时可以在行车路面上铺垫钢板作为保护,或者在路面上垂直打入微型桩将荷载传入深部地层。

 

6 结语
  总而言之,高层建筑深基坑支护施工是一门实践性很强的工程,涉及领域更广,技术难度大。因此,在支护设计方面必须因地制宜,选择最优的支护方案,同时,严格按照设计和相关规范要求施工,保证了工程的质量、进度,同时还要制定严格的施工应急措施。实践证明,本工程采用的支护施工技术是有效、可行的,施工过程中及施工后一年多时间内跟踪监测的各项数据均在监测预警值以内,各项质量控制指标均满足规定要求,为同类工程的施工提供了参考。


参考文献
[1] 付国军.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].现代物业(上旬刊),2012年01期
[2] 李士辉.深基坑支护结构设计与施工[J].科技与企业.2012年第23期

 

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