基坑重力壩與放坡支護(hù)體系接合處加固措施

袁甲 陳同俊 龐鵬理

摘 要：基坑支護(hù)設(shè)計(jì)既要滿足工程施工安全，又要降低基坑支護(hù)體系的費(fèi)用。因此，使同一個(gè)基坑選擇多種支護(hù)體系是最佳的選擇，但在兩種支護(hù)體系接合的位置容易出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，多種因素的疊加也會(huì)造成基坑支護(hù)體系產(chǎn)生較大變形，因此，需要對基坑采取加固措施進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：軟土加固；拉森鋼板樁；攪拌樁；壓頂板

中圖分類號(hào)：TU753 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）02-0028-03

1工程概況

重固鎮(zhèn)社區(qū)文化活動(dòng)中心項(xiàng)目，本工程共有3個(gè)單體，依次為1#樓劇院，共計(jì)3層；2#樓體育健身區(qū)，共計(jì)4層；3#樓活動(dòng)區(qū)，共計(jì)4層；地下室一層，開挖深度約6.45 m。

本工程基坑設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁重力壩+護(hù)坡的支護(hù)形式，在南側(cè)局部采用護(hù)坡支護(hù)，其余三邊采用重力壩支護(hù)。具體如圖1所示。重力壩及護(hù)坡典型剖面如圖2所示。

2結(jié)合部位的位置與施工環(huán)境

由于本工程場地狹小，施工道路無法貫通，中間部位的道路、材料無法運(yùn)輸，故在2#門位置修筑施工便道進(jìn)行材料運(yùn)輸，中部平臺(tái)位置作為材料堆放加工場地。此處位于兩種支護(hù)體系的結(jié)合處，本身屬于支護(hù)體系下薄弱部位，故進(jìn)行加固處理。

3基坑加固處理方案

3.1 道路路面加固

本工程位于軟土地區(qū)，對施工道路進(jìn)行水泥攪拌樁加固，在道路大門口及行駛坡道進(jìn)行加固處理，確保施工車輛荷載直接傳遞到基坑坑底以下土層位置。在水泥土復(fù)合道路的兩側(cè)水泥攪拌樁中插入長度為6 000 mm的鋼管，內(nèi)部水泥攪拌樁插入長度為1.5 m 的插筋。在水泥攪拌樁上部設(shè)置鋼筋混凝土壓頂板，確保復(fù)核土體的整體穩(wěn)定性。

3.2 結(jié)合部位加固

在南側(cè)及東側(cè)基坑重力壩位置插打拉森鋼板樁，鋼板樁長度為12 m，拉伸鋼板樁樁頂標(biāo)高為-1.1 m。在施工道路的東側(cè)同樣設(shè)置12 m的拉森鋼板樁，東西兩側(cè)的鋼板樁采用C25@1000 mm的拉筋，保證道路的穩(wěn)定性，降低拉森鋼板樁的撓度變形。在此部位基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鋼板樁的周圍采用C20混凝土進(jìn)行回填加固。角支撐體系采用A609×16型鋼管，內(nèi)側(cè)圍檁雙拼H400型鋼梁，外側(cè)與拉筋連接鋼梁采用H400型鋼梁。

3.3 降低基坑位移的影響

為保證施工道路及場地利用，針對基坑重力壩與護(hù)坡支護(hù)結(jié)合處，采用拉森鋼板樁+鋼結(jié)構(gòu)角支撐體系，保證基坑的穩(wěn)定性。加大基坑承受的施工荷載，經(jīng)復(fù)核，確認(rèn)其完全滿足施工車輛荷載要求。

施工期間加大此處深土層位移的監(jiān)測頻率，在地面沉降觀測點(diǎn)，在基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，荷載控制在20 t以內(nèi)，待基礎(chǔ)底板換撐達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%以上，可以允許荷載35 t的車輛通過。保證基坑位移及沉降在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

4主要施工技術(shù)

4.1 道路加固處理

4.1.1水泥攪拌樁施工

本工程基坑重力壩與被動(dòng)區(qū)加固設(shè)計(jì)采用雙軸水泥攪拌樁，故道路加固也采用雙軸水泥攪拌樁施工。

雙軸水泥攪拌樁施工前，將加固部位的場地進(jìn)行平整，清除施工區(qū)域內(nèi)的表層雜物和施工堆放材料[1]，保證地基承載力滿足雙軸水泥攪拌樁機(jī)的施工荷載。對現(xiàn)場所有電纜和其他管線，要全部清理干凈。對靜壓樁孔洞回填，防止施工人員掉落到孔洞內(nèi)。且要進(jìn)行壓實(shí)處理，土質(zhì)不好的地方要鋪設(shè)走道板或鋼板。水泥攪拌樁施工流程如圖3所示。

測量放樣時(shí)，根據(jù)樁基位置，采用全站儀進(jìn)行測量放線，并撒白灰線，四周坐標(biāo)位置做臨時(shí)保護(hù)標(biāo)志。測量放線后根據(jù)實(shí)際位置編輯測量技術(shù)復(fù)核單，報(bào)請監(jiān)理工程師復(fù)核驗(yàn)收，確認(rèn)開挖線無誤后進(jìn)行開挖施工。

溝槽開挖時(shí)，根據(jù)基坑圍護(hù)邊控制線，圍護(hù)控制線宜外放10 cm。采用PC200型挖掘機(jī)開挖土體復(fù)合部位的溝槽，鑿除場地250 mm厚混凝土表層，溝槽開挖深度約0.5 m左右。開挖溝槽中的土，應(yīng)及時(shí)運(yùn)出施工場地，以保證設(shè)備能夠及時(shí)就位正常施工。開挖溝槽時(shí)，若遇到地下電纜或管線，應(yīng)立即停止施工，報(bào)建設(shè)單位及管線所有單位關(guān)部門查清處理后方可施工[2]。

按照設(shè)計(jì)要求，將該工程水泥土深層復(fù)合攪拌樁樁直徑設(shè)為700 mm，搭接長度200 mm。雙軸攪拌樁根據(jù)這個(gè)尺寸，在平行溝槽部位打樁，并且拉設(shè)白色尼絨線，再用紅油漆劃線定位，保證樁位的準(zhǔn)確。

待攪拌機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行后，啟動(dòng)雙軸水泥攪拌樁機(jī)鉆桿上部的兩臺(tái)攪拌電機(jī)，并松開樁機(jī)鉆桿鋼絲繩，使樁機(jī)鉆桿沿導(dǎo)向桿旋轉(zhuǎn)攪拌切土下沉，根據(jù)本工程所在場地進(jìn)行試鉆數(shù)據(jù)，鉆桿下沉速度0.8 ～1.0 m/min，具體鉆進(jìn)速度根據(jù)樁機(jī)電流監(jiān)測表數(shù)位進(jìn)行調(diào)整控制。如遇粘稠度較大的土層導(dǎo)致下沉速度太慢，可以采用輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給水泥漿，降低土體粘稠度阻力，有利于鉆桿鉆進(jìn)[3]。

水泥漿制備是在水泥土攪拌機(jī)開始鉆進(jìn)前，按水泥漿按設(shè)計(jì)和試驗(yàn)確定的配合比制備水泥漿，按照比例計(jì)算的水泥倒入集料斗中，同相應(yīng)比例的水進(jìn)行混合攪拌。水泥漿攪拌時(shí)間為10 min，制備好的水泥漿不得有結(jié)塊等其他現(xiàn)象。水泥漿在倒入儲(chǔ)漿池時(shí)，采用篩過濾以免結(jié)塊。制備好的水泥漿必須在2 h以內(nèi)用完，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能用完則廢棄水泥漿[4]。

提升噴漿攪拌是在水泥土攪拌機(jī)鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開啟注漿泵，將水泥漿沿鉆桿中間的注漿管壓入土體中。同時(shí)兩根鉆桿的鉆頭對土體進(jìn)行攪拌，并按0.4 m/min的提升速度提升攪拌機(jī)鉆桿[5]，直至到達(dá)設(shè)計(jì)要求的樁頂標(biāo)高以上500 mm位置，保證水泥攪拌樁頭質(zhì)量。攪拌水泥漿與土體混合的上升速度應(yīng)在0.4 m/min以內(nèi)，其數(shù)據(jù)是按照現(xiàn)場試樁的比對確定的施工數(shù)據(jù)。按照此提升速度，保證水泥漿用量與設(shè)計(jì)最為接近，確保水泥攪拌樁樁身強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)要求。在水泥土攪拌樁施工過程中，遇到障礙物應(yīng)立即停止施工，要在相鄰樁完成10 h內(nèi)采取補(bǔ)漿措施，補(bǔ)漿搭接長度不小于1.5 m[6]。

重復(fù)下沉是為了保證已噴入土中的水泥漿與土體充分?jǐn)嚢?，二次下沉對土體與水泥漿進(jìn)行攪拌。重復(fù)攪拌時(shí)鉆頭下沉速度為0.5 m/min[7]，二次攪拌提注漿攪拌水泥漿與土體混合，鉆桿攪拌上升速度為0.4 m/min。當(dāng)土體粘度及硬度較大時(shí)，在提升時(shí)未能將應(yīng)注入的水泥漿全部噴完時(shí)，則在重復(fù)下沉與提升攪拌，并在下沉?xí)r予以補(bǔ)噴水泥漿，以保證樁身水泥漿摻量的均勻性。若在注漿過程中較少水泥漿，很容易導(dǎo)致樁身不能均勻分布，所以在二次噴漿時(shí)，水泥漿的用量不應(yīng)過少，可控制在單樁水泥漿總用量45%[8]。

停止注漿，開始對水泥樁第三次攪拌，鉆頭攪拌下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鉆頭攪拌提升至地面等待壓入鋼管。再次攪拌，下沉速度控制在0.8 m/min以內(nèi)，上升攪拌速度控制在0.4 m/min以內(nèi)。將鉆頭提升至距離地面7 m的位置，樹立鋼管并觀察鋼管的垂直度，緩慢放下鉆桿對準(zhǔn)鋼管，利用鉆桿自重壓入鋼管、鋼筋至設(shè)計(jì)標(biāo)高內(nèi)。

將樁機(jī)移位至新的樁位，進(jìn)行下一幅水泥攪拌樁施工。樁機(jī)移位轉(zhuǎn)向時(shí)，保證樁機(jī)行走穩(wěn)定。導(dǎo)軌要平整，確保樁機(jī)垂直地面不傾斜。相鄰的水泥攪拌樁施工時(shí)間間隔不大于12 h，若超過12 h，在搭接部位采取高壓旋噴樁機(jī)進(jìn)行注漿。

4.1.2 壓頂板施工

壓頂板施工步驟如下：重力壩施工→插入豎向鋼筋、鋼管→綁扎水平鋼筋→支設(shè)邊緣模板→澆筑混凝土

重力壩壓頂施工要點(diǎn)：①重力壩豎向插筋及鋼管需在成樁后16 h以內(nèi)完成，φ48鋼管、C12鋼筋插入壩體內(nèi)深度分別為6.0 m、7.0 m和1.5 m。②綁扎C10@200單層雙向鋼筋網(wǎng)片，確保其與插入壩體的鋼管、鋼筋進(jìn)行有效連接。③支設(shè)邊模采用15 mm厚膠合木模板，外插C16@1000 mm鋼筋進(jìn)行固定，鋼筋插入土體內(nèi)不少于500 mm，以確保模板穩(wěn)定性。④澆筑混凝土?xí)r注意澆筑均勻，振搗密實(shí)。澆筑期間防止將鋼筋網(wǎng)片與插入壩體鋼筋鋼管踩踏脫落，澆筑完成后灑水養(yǎng)護(hù)。

4.2 支撐施工

4.2.1拉森鋼板樁施工

拉森鋼板樁施工要先打設(shè)西側(cè)拉森鋼板樁，然后打設(shè)東側(cè)的拉森鋼板樁，依次施工。根據(jù)圖紙對拉森鋼板樁的起始點(diǎn)及拐點(diǎn)進(jìn)行測量定位。

第一根鋼板樁插打是用樁機(jī)打開機(jī)頭夾板夾住拉森鋼板樁的一端，起吊拉森鋼板樁，并采用人工配合對鋼板樁進(jìn)行定位扶正，經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度及方向矯正后，通過打樁機(jī)的液壓振動(dòng)錘將拉森鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置[3，9]。

后續(xù)鋼板樁插打是在第一根樁施工完畢后，后續(xù)拉森鋼板樁沿前一根樁扣槽插入，及進(jìn)行垂直度及方向校正完畢后，打至設(shè)計(jì)深度，直至形成封閉的基坑角部鋼板樁圍護(hù)體系。在轉(zhuǎn)角處用大扣方式連接[10]。

在鋼板樁施工中，鋼板樁的樁頂標(biāo)高、軸線位置偏差以及垂直度必須符合規(guī)范要求，邊施工邊進(jìn)行測設(shè)，超出規(guī)范要求及時(shí)機(jī)型糾正處理，確保拉森鋼板樁的施工質(zhì)量，為后續(xù)的鋼支撐安裝打下基礎(chǔ)。

4.2.2角支撐及圍檁施工

拉森鋼板樁施工完畢，進(jìn)行道路東西兩側(cè)拉森鋼板樁采用H400圍檁與鋼板樁焊接，中部道路壓頂板底部穿設(shè)C25拉筋，兩端與外側(cè)圍檁焊接，搭接焊長度不少于10 d。

內(nèi)側(cè)基坑土方開挖至圍檁設(shè)計(jì)標(biāo)高，焊接圍檁底部牛腿固定圍檁，并于鋼板樁焊接固定，采用A609×16鋼管兩端接頭與圍檁焊接，形成角支撐，圍檁與拉森鋼板樁空隙部位采用C30混凝土進(jìn)行填充，確保圍檁與拉森鋼板樁之間壓力傳遞均勻，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中，破壞型鋼結(jié)構(gòu)。

5基坑變形監(jiān)測

本工程基坑加固時(shí)間在2021年8月完成施工，2021年11月此部位底板基礎(chǔ)開始施工，2021年12月拆除角支撐及拉森鋼板樁，路面最大沉降量為30 mm，南側(cè)重力壩最大深土層位移為15 mm。在地下室底板澆筑時(shí)位移達(dá)到最大，此后基本無位移變形。

6結(jié)語

在地下室施工期間的6個(gè)月中，從基坑開挖、底板及換撐混凝土澆筑、地下室主體施工，直到基坑土方回填施工結(jié)束，此施工道路的最大沉降量為50 mm，最大深土層位移在換撐澆筑前達(dá)到30 mm，滿足基坑變形設(shè)計(jì)要求，滿足施工道路的受力工況。同時(shí)最大程度的降低工程造價(jià)，節(jié)約工程施工成本，最大限度的利用現(xiàn)場施工場地。

隨著城市建設(shè)用地的日趨緊張，施工場地狹小、基坑造價(jià)最大限度地節(jié)約，導(dǎo)致越來越多的基坑采用多種支護(hù)體系相結(jié)合的方式，考慮的場地利用的因素繁多，是將來城市建設(shè)施工面臨的一個(gè)大挑戰(zhàn)，本項(xiàng)目采用因地制宜、節(jié)約造價(jià)對基坑進(jìn)行加固，有效利用施工現(xiàn)場。

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