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复杂场地的基坑支护施工难点及降水技术探讨
时间:2014-04-29 16:48

 

由于工程地质条件较差,使基坑支护工程施工难度增大,为保证深基坑边坡安全,本文通过工程实例介绍了该类场地上的支护施工方案,通过采用钻孔灌注桩+钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。

实践说明以上支护方案在居民区复杂基坑工程中是切实可行的,可为位于居民区复杂场地的基坑支护工程提供借鉴。

 

1 施工技术概况及难点
  (1)本工程开挖面积较大,且为不规则多边形。天然地基浅基础,距离围护结构外边线最近处仅2.6m。同时,某些建筑长边方向平行于基坑,对基坑开挖产生的变形及沉降非常敏感,极易产生裂缝等不利状况。

2 施工围护方案及要求
  (2)本工程地下结构施工临近居民区和保护建筑,最近处 根据本工程基坑的周边环境特点,经专家论证,采用钻不到3 m,场地较为狭窄,可利用的空间较为有限。(3)工期紧,要求4个月完成±0.00以下的施工。(4)清障难度高,有未拆除的老房地基、废弃的人防地下室及其它不明的地下障碍物。
  孔灌注桩+钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。
  (1)挡土体系。基坑围护体系采用 750@l000mm钻孔灌注桩+1道钢管支撑,桩端人土深度为13.0~17.0m;其余地段的围护体系采用 700@900mm钻孔灌注桩+1道钢管支撑,断面为1200mm×700mm,支撑轴线相对标高为一0.650m。同时,外围水泥土搅拌桩止水帷幕,人土深度为10.7m。东侧搅拌桩与灌注桩的布置形式为2排700@l000mm水泥土搅拌桩内套打 750@l000mm钻孔灌注桩,其余部位灌注桩外围采用采用1排 700@900mm水泥土搅拌桩作为隔水帷幕,人土深度为10.7m。
  (2)内支撑系统。基坑内部分设置1道内支撑。根据基坑实际形状,支撑采用对撑+角撑的形式。
  (3)支撑立柱。钢立柱截面尺寸为400mm×400mm,采用4L125mm×l0mm钢格构柱,立柱桩采用 700mm灌注桩,桩端人土深度坑底以下16.0m。同时,因本工程采用灌注桩施工,且支撑立柱桩布置刚好与工程重合,故支撑立柱灌注桩可以利用工程桩而不用重新打设。
  (4)其它。坑内局部落深处(电梯井和集水井),应根据其落低的深度、范围及位置作加固处理,以搅拌桩加固为主。
  3 钻孔灌注桩施工
  根据施工条件及施工经验,本工程的钻孔灌注桩施工采用正循环回转钻进成孔,人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁,正循环二次清孔除渣,导管回顶法灌注水下混凝土成桩的施工工艺。
  其具体施工顺序为:测量放线一护筒埋设一钻机安装就位一成孔钻进一一次清孔一钢筋笼的制作与安放一下导管一二次清孔一水下混凝土灌注。
  4 混凝土圈梁施工
  4.1定位放灰线
  以轴线坐标为控制点,用经纬仪准确测出圈梁位置并打好白灰线,经验收后,再通知挖土。标高控制应以高程为控制点,用水准仪测出圈梁顶标高,然后向下开挖l000mm,高底差不超过15mm;梁槽挖好后测出模板边线,确保圈梁截面尺寸,模板支好后,再用水准仪测出模板顶标高,高差不应超过5ramo
  4.2挖土施工
  因自然地面到圈梁顶高存在一定的高差,所以,基坑外侧以1:0.8放坡至圈梁顶标高后,垂直挖土至梁底标高,再用人工按经纬仪测定的圈外梁边线,槽底按水准仪测定的标高修整,以保证底标高一致。留出用以绑钢筋、支模板、材料水平运输和预留钢筋的空间。挖出的土方暂时堆放在场地内,待圈梁施工好后部分用做回填。
  4.3钻孔灌注桩超高部分凿除
  对于钻孔灌注桩超出标高的以上部分(为保证钻孔灌注桩混凝土质量,会有超灌部分),需人工对其进行凿除。
  4.4钢筋制作
  钢筋加工及堆放应在现场进行。制作配料时, 16~22ram的水平钢筋采用闪光对焊, 长度不超过20m。22mm以上水平钢筋的连接,按不同部位,分别采用直螺纹、冷压套筒及手工电弧焊连接。小直径钢筋采用搭接。钢筋接头位置、搭接长度、锚固长度等应符合设计要求和施工规范:圈梁主筋、外侧主筋不可在支座处搭接、内侧主筋不可在跨中搭接;其它搭接长度应满足规范要求≥30d,圈梁主筋采用焊接接头,符合规范。
  钢筋绑扎要求规格正确,所扎钢筋不应受泥土污染,一旦受污染则要及时清理,支撑梁的钢筋要与立柱连在一起。底钢筋要在垫层上分好尺寸就位,以保证支撑梁位置准确,确保保护层厚度满足设计要求。
  4.5支模板工程围护钻孔灌注桩桩隙间的地模不再铺设底模板,而应铺
  垫l00mm厚砂石垫层,并用20ram 1:3的水泥砂浆找平,然后刷1层隔离剂,并铺设1层油毡作为底模,以保证在下次挖土时顺利脱模。底模施工时应注意其标高控制,使每个支撑杆件中心线保持在同一水平线上。
  钢筋笼制作、安放好后,按混凝土圈梁的边线,在两边架设木模板,并用钢管、扣件固定。安装结束后,复核垂直度、中心线、标高及各部位的几何尺寸,保证结构部位的几何尺寸和相临位置的正确。验收合格后,方可进行后续的混凝土浇注作业。支模完成后,应将工作面内的垃圾清理干净。混凝土浇注时,应有专人护模,经常检查模板、支撑等是否有移位、松动和变形等不良现象,一旦出现,须及时修复处理,保证混凝土外形美观。
  4.6混凝土浇注和养护
  混凝土浇注前,所有机具设备必须齐全,并已全面维修保养,以确保混凝土浇灌过程中所有机具设备运转正常。合理组织好劳动力,向施工人员做好安全技术、质量、操作规范交底,以确保安全生产、工程质量和各项技术经济指标的全面完成。
  混凝土采用商品混凝土,根据每次浇捣部位,制定出浇捣流向及泵车布置位置,采用泵车接软管、硬管布料。浇捣前,必须事先与搅拌站取得联系,要求提供混凝土配合比单及有关水泥等材质证明单后,方可浇筑。
  振捣时依次均匀振捣,应做到不漏振、不紧靠模板和钢筋,待混凝土表面无气泡出现即拔出进入下一振点,不能松手使棒头入土。应防止蜂窝麻面、露筋等质量缺陷产生。浇筑过程中,设置专人检测坍落度,发现异常情况,应及时与搅拌站取得联系,采取措施。每隔7d,需制作试块以检测围护体系是否达到80%强度。
  4.7拆模
  拆模后应把模板清理干净,刷好油堆放好,并把固定的对拉螺栓拔出以便于下段圈梁周转使用。
  4.8回填土
  考虑到其它工序的施工,圈梁板拆除后,除预留钢筋的位置外,其它部位均应回填。填土前,将坑内的积水排除,并将垃圾清理干净。填土必须分层进行,采用蛙夯进行夯实。
  5 钢支撑施工
  支撑结构由 609mm钢管支撑、混凝土围檩、型钢立柱等所组成,每道支撑形成一个平面支承系统,以平衡由围檩所传递的水、土侧向压力。本工程的钢支撑体系呈网格状分布,按照“先撑后挖”的原则,先开槽安装好钢支撑后再进行土方开挖。在施工中需特别注意:各个连接件的位置应正确,连接牢固、可靠、稳定。
  (1)钢支撑安装技术要求。钢支撑安装时,应确保支撑端头同围檩均匀接触,并设置防止钢支撑端部移动、脱落的构造措施。支撑的安装应符合钢支撑轴线竖向偏差±30mm、支撑轴线水平向偏差±30ram、支撑两端的标高差不大于20mm和支撑长度的1/600、支撑的挠曲度不大于1/1000的规定。
  (2)支撑立柱桩顶部处理。在挖土过程中,同时将钢格构柱内的混凝土由上自下分段凿除,并在钢管连接位置下焊接托架。在型钢立柱上焊牛腿以支承钢管。钢管采用分段人工开槽安装,焊接在支撑格构柱的托架上。在必要时,可在某些相邻支撑立柱桩之间加槽钢剪刀斜撑,以增加整个支撑体系的纵向稳定性。
  (3)安装支撑。安装支撑前,先将预埋铁凿出,通过水准仪及控制线测出支撑两端与围檩的接触点,并作好标记,以保证支撑与墙面垂直且位置准确。在围檩预埋件上焊接钢牛腿,钢牛腿面标高为该钢支撑底标高。安装钢管支撑,将其接头处法兰螺丝拧紧。对于斜撑和对撑端头需与预埋铁焊接,焊缝要满焊牢固,焊缝高度≥l0mm,并应保证端头板面与支撑垂直。由于构件较长,采用了4点吊点,根据预先配置连接好的支撑,整根吊装就位。在检查支撑安装符合要求后,采用液压千斤顶进行单端或两端同时施加预应力。在施加预应力时,要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况,所加预应力值应满足设计要求,并及时压紧固定斜口钢锲。
  (4)预应力施工及复加施工。用油压千斤顶在钢管支撑的端部施加顶紧力,最好两端同时进行。加轴力前,约束钢管侧向变形,但不影响轴向变形。加好轴力后,在钢管端部焊上八字撑,并将钢管交叉处的上、下抱箍焊死。为方便施工并保持千斤顶顶伸力一致,2台千斤顶应用专用托架固定成整体,接通油管后,即可开泵施工预应力。预应力施加到设计要求后,在活络头子中用锲型钢板垫块填塞活络头子中间的空隙,应保证紧密接触,防止预应力损失。然后回油松开千斤顶,解开起吊钢丝绳,完成该根支撑安装和预应力施加。
  钢支撑应根据挖土进度随挖随撑,挖好一小段土方后,要立即安装好相应位置的钢支撑,并施加预应力。然后加强对支撑预应力的观察,在第一次加预应力后12h内,观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计值。当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值。当墙体水平位移速率超过警戒值时,可在支撑轴力和挡墙弯矩设计容许范围内,适当增加支撑轴力以控制变形。
  6 降水工程
  本工程采用轻型井点,降水深度控制在坑底或局部落深区以下1.0m。应保持在土方开挖后,降低地下水位到基底500mm以下,以防止地下水扰动地基土体。降水井点相对均匀布置于基坑内,设5套。除坑内降水措施外,地面及坑内应设排水措施,及时排除雨水及地面流水。在降水期间,应测报抽水量及坑内外水位。
  成孔时如遇地下障碍物,可以跳开一井点,钻下一井点。井点管滤水管部分必须埋人含水层内。井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故,因此,一般应设双路供电,或备用1台发电机。
  7 结语
  根据本项目在实施过程的监测数据,围护墙顶级水平位移、墙体内的倾斜或水平位移例斜)、支撑轴力、立柱沉降、坑外地下水位、周边建筑物的沉降、坑外地表沉降的变化均没有超出报警值。在施工过程中,规范施工、动态管理、信息化施工,并结合现场实际情况,特制定了应急抢险措施。实践证明,在居民密集区、带有老房基础、形状不规则的多边形深基坑施工,采用钻孔灌注桩+钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,是成功可行的。


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