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      高層建筑深基坑施工技術(shù)

      2016-10-21 18:35:46
      低碳地產(chǎn) 2016年4期
      關(guān)鍵詞:管井錨桿降水

      李 建

      李 建

      【摘 要】我國(guó)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展,地下工程越來(lái)越多,施工時(shí)都需要開(kāi)挖較深的基坑。本文結(jié)合實(shí)際工程,對(duì)高層建筑深基坑施工技術(shù)進(jìn)行探析。

      【關(guān)鍵詞】高層建筑;深基坑施工

      1 工程概況

      本工程總建筑面積44 774m2,地上為30層,地下為3 層;外檐最高 90. 5m,基礎(chǔ)平均埋深12. 3m。本工程西側(cè)緊鄰市政燃?xì)夤芫€,擬建地下結(jié)構(gòu)西側(cè)距現(xiàn)有紅線圍墻距離為1. 7~ 2. 7m,墻外為小區(qū)的道路,南側(cè)地下車(chē)庫(kù)建筑外邊線距離居民住宅僅 12m,東側(cè)為施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路和項(xiàng)目部的現(xiàn)場(chǎng)辦公房。

      1. 1 工程地質(zhì)條件

      擬建場(chǎng)地地形基本平坦,地面標(biāo)高為65.300 ~ 65. 840m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果與原位測(cè)試的綜合分析,在本次勘探深度范圍內(nèi)(最深 50. 0m)的地層。自然地坪下 1.4m的深度范圍內(nèi)主要為雜填土與素填土;自然地坪下9~1. 4m 深度范圍主要為砂質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土一類性狀接近的黏性土壤;這之下的土壤主要為細(xì)砂、卵石、圓礫等砂質(zhì)土壤。

      1. 2 水文地質(zhì)條件

      根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,場(chǎng)地下各層地下水的類型、埋深如表 1 所示。

      表 1 場(chǎng)地下各層地下水類型、埋深

      序號(hào) 地下水類型 靜止水位標(biāo)高/m 埋深/m

      第1層 層間水﹙潛水﹚ 29.11~31.890 7.5~10.5

      第2層 層間水﹝具承壓性﹞ 18.350~18.910 20.5~21.3

      根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)和工程地質(zhì)資料分析,場(chǎng)區(qū)淺層具有賦存臺(tái)地潛水的條件,一般埋深為 3~5m,主要接受大氣降水入滲、地下水側(cè)向徑流及管道滲漏等方式補(bǔ)給,以蒸發(fā)及地下水側(cè)向徑流等方式排泄,天然動(dòng)態(tài)類型屬于滲入-蒸發(fā)、徑流型。其水位年變化規(guī)律為,6—9 月水位較高,其他月份水位較低,年變化幅度一般為 2~3m。

      2 基坑工程的主要施工技術(shù)

      2. 1 土方開(kāi)挖

      在基坑北側(cè)中部留置 1 個(gè)馬道口,作為運(yùn)土車(chē)與挖土機(jī)械進(jìn)出基坑的通道,馬道上口寬>8m,坡度20°,設(shè)置 2個(gè)平臺(tái)。馬道用地表強(qiáng)度硬度較大的雜填土和部分外運(yùn)進(jìn)場(chǎng)的砂石鋪于表面。在基坑內(nèi)留置運(yùn)土車(chē)行走的循環(huán)道路,道路寬度≥5m,沿基坑周邊呈橢圓形布置。

      土方開(kāi)挖遵循“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”。土方分 4 步挖至槽底,每步挖深控制在 4m 內(nèi)。槽底預(yù)留 250mm 土人工清槽。首先開(kāi)挖基坑內(nèi)周邊土方,周?chē)练介_(kāi)挖至每步的設(shè)計(jì)標(biāo)高后為土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)工序創(chuàng)造工作面,立即進(jìn)行該步的基坑支護(hù)施工。

      2. 2 基坑支護(hù)

      1)土釘墻施工工藝

      開(kāi)挖至工作面→修整坡面→放線定位→成孔→插筋→堵孔注漿→綁扎固定鋼筋網(wǎng)→壓筋→噴射混凝土面層→面層養(yǎng)護(hù)→下步開(kāi)挖。

      其中的關(guān)鍵工藝為:成孔并質(zhì)量檢驗(yàn)合格后應(yīng)立即插筋注漿,為保證注漿飽滿,所有孔均采取二次注漿,孔口及時(shí)用水泥袋封堵;為了保證混凝土面層的剛度、強(qiáng)度,面層鋼筋網(wǎng)片外設(shè)置14 @1 500mm×1 500mm 縱、橫向壓筋網(wǎng),壓筋與鋼筋網(wǎng)片綁扎牢固;面層混凝土的施工配合比為水泥∶砂∶石屑 =1∶ 2∶2(質(zhì)量比),坍落度 40~ 60mm,噴混凝土施工時(shí)噴槍距坡面距離控制在 0. 6~ 1. 2m,自下而上噴注。

      2)護(hù)坡樁施工工藝

      施工準(zhǔn)備→樁位測(cè)量定位→鉆機(jī)就位→鉆至孔底→提鉆注壓混凝土→清理孔口→振擊插鋼筋籠→混凝土振搗→樁身養(yǎng)護(hù)→剔樁頭。

      其中的關(guān)鍵工藝為:樁位的測(cè)量定位務(wù)必要準(zhǔn)確,樁位復(fù)核無(wú)誤差后用粗鋼筋在樁中心點(diǎn)垂直打孔標(biāo)記;根據(jù)本工程巖土工程的勘察報(bào)告,樁端處于砂土層,為保證樁的有效長(zhǎng)度,實(shí)際鉆孔均比設(shè)計(jì)值深 0. 5m 以上;提鉆速度要緩,避免斷樁,注壓混凝土要及時(shí)和連續(xù),混凝土的粗骨料粒徑最大不得超過(guò) 20mm,砂率保證 45%以上;插鋼筋籠時(shí)務(wù)必保證定位準(zhǔn)確和鋼筋籠的垂直度,防止碰撞孔壁,待鋼筋籠下放至感覺(jué)遇到混凝土的助力后再啟動(dòng)振搗器,振搗時(shí)間不少于 5min。

      3)預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝

      施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位→校正孔位角度→鉆孔及抽鉆→插送桿件→注漿、補(bǔ)漿→桿體養(yǎng)護(hù)→安裝鋼梁錨具→張拉鎖定→鋼梁拆除。

      其中的關(guān)鍵工藝:鉆至設(shè)計(jì)孔深后停止進(jìn)尺,但應(yīng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆桿 1min 后再緩慢抽鉆,防止孔端部土坍塌及實(shí)際孔深不夠;注漿材料選用純水泥漿,水灰比在 0. 45 ~0. 55,水泥為 P·O32. 5,注漿管與桿體一同插至孔底,注漿開(kāi)始 2min 后隨注漿隨緩慢抽管,注漿至孔口泛出水泥漿,之后每隔 10min 反復(fù)注漿 1 次,每個(gè)孔至少 2 次注漿,保證錨桿孔注漿飽滿;錨桿孔注漿的強(qiáng)度達(dá)到 75% 以上后方可張拉鋼絞線,張拉前進(jìn)行 1 次預(yù)張拉使所有鋼絞線順直,受力均勻,正式張拉至設(shè)計(jì)荷載的 105% ~110% 后卸載鎖定,鎖定后 48h 發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失超過(guò)設(shè)計(jì)值10% 應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)張拉。

      2. 3 基坑降水

      地下水對(duì)深基坑的安全穩(wěn)定和地下工程的施工影響巨大,針對(duì)本工程的實(shí)際情況,制訂了一套安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的降水方案。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,影響本工程大面積基底的地下水為第 1 層潛水,其靜止水位埋深 8. 5m,含水層厚度 7. 2m,滲透系數(shù) 25m/d,該含水層的土質(zhì)主要為細(xì)砂中砂、卵石圓礫狀土層。第 1 層潛水層下土質(zhì)為重粉質(zhì)黏土層,它是相對(duì)的隔水層。隔水層下為第 2 層潛水(為微承壓水),靜止埋深 21m,對(duì)本工程無(wú)影響。

      根據(jù)地下工程的施工要求,本工程設(shè)定的降水目標(biāo)為將第 1 層潛水降低至基底下 1m。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)和本工程的特點(diǎn),采用環(huán)形封閉布置管井降水。

      管井降水的簡(jiǎn)要計(jì)算:基坑等效半徑 R =,F(xiàn) 為管井包圍的基坑面積取5 476m2,R =41. 8m 。

      降水井深度 H = H1+ h + iL + l,H1為井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑地面距離;h 為基坑中央最深挖掘面至降水曲線最高點(diǎn)的安全距離,取 0. 5~1m,取下限1m;i 為降水曲線坡度,本工程環(huán)狀布置管井井點(diǎn)取1 /10~1 /15;L 為井點(diǎn)管中心至基坑中心的距離,本工程近似為 R;l 為濾管長(zhǎng)度,取 1m。計(jì)算得 H =18. 98m,取 19m。

      另外,根據(jù)基坑涌水總量和單泵單井的出水能力,計(jì)算出管井?dāng)?shù)為 34. 4,考慮管井間距布置的均勻性和一定的備用系數(shù),設(shè)置 38 眼管井,井間間距8m。

      管井的施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→挖泥漿池→井位探坑→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→置換泥漿→下放井管→填埋濾料→黏土封閉→清水洗井→布排水管→架設(shè)電纜→安裝水泵→聯(lián)網(wǎng)抽水→降水維護(hù)。

      需要格外注意的是,管井位于護(hù)坡樁的區(qū)域在布置和施工時(shí)要適當(dāng)調(diào)整井位,防止護(hù)坡樁的預(yù)應(yīng)力錨桿打穿管井。同樣,在土釘墻及預(yù)應(yīng)力錨桿的區(qū)域也應(yīng)注意該類問(wèn)題。基坑中有個(gè)別電梯井、地下人防集水坑的部位,其井底坑底埋深超過(guò)大面積基底埋深,對(duì)此在電梯井、集水坑中個(gè)別打井,井深6m,單獨(dú)降水。

      2. 4 基坑監(jiān)測(cè)

      本工程根據(jù)委托的監(jiān)測(cè)單位提供的專業(yè)方案,基坑位移監(jiān)測(cè)基點(diǎn) 6 個(gè),位移監(jiān)測(cè)點(diǎn) 17 個(gè)。高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)可采用位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。本工程基坑深度為12. 3m,根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定基坑的變形監(jiān)控按一級(jí)基坑處理。

      監(jiān)測(cè)方案的主要環(huán)節(jié)為:基坑開(kāi)挖深度<2m 前應(yīng)建立完成監(jiān)測(cè)點(diǎn),確定初始值。開(kāi)挖過(guò)程中每天定時(shí)監(jiān)測(cè) 1次,如發(fā)現(xiàn)位移量較大或局部位移突變,應(yīng)每隔4h 監(jiān)測(cè) 1 次,開(kāi)挖至槽底并且邊坡穩(wěn)定后監(jiān)測(cè)周期視季節(jié)等情況安排,可 3~ 7d 1 次。坡頂?shù)乃轿灰祁A(yù)警值為:支護(hù)1區(qū) 25mm,支護(hù)2 區(qū)45mm,支護(hù) 3 區(qū) 35mm。在基坑開(kāi)挖前先行測(cè)量基點(diǎn)的高程,確定沉降的初始值,土方開(kāi)挖后每 3d 觀測(cè) 1 次沉降數(shù)值,沉降穩(wěn)定后每 7d 測(cè)量 1 次。根據(jù)規(guī)范要求,坡頂沉降量報(bào)警值為 0.3%~0.5% 的基坑深度,換算成絕對(duì)值為 25~30mm,本工程取25mm。相鄰建筑物沉降報(bào)警值取15mm,相鄰重要管線沉降報(bào)警值取 20mm。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      通過(guò)工程實(shí)踐證明了本基坑工程支護(hù)、降排水、基坑監(jiān)測(cè)等各方面都是安全、經(jīng)濟(jì)可行的。為以后類似工程提供了范例。

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