【摘 要】我国随着经济建设和城市建设的快速发展,地下工程越来越多,施工时都需要开挖较深的基坑。本文结合实际工程,对高层建筑深基坑施工技术进行探析。
【关键词】高层建筑;深基坑施工
1 工程概况
本工程总建筑面积44 774m2,地上为30层,地下为3 层;外檐最高 90. 5m,基础平均埋深12. 3m。本工程西侧紧邻市政燃气管线,拟建地下结构西侧距现有红线围墙距离为1. 7~ 2. 7m,墙外为小区的道路,南侧地下车库建筑外边线距离居民住宅仅 12m,东侧为施工现场临时道路和项目部的现场办公房。
1. 1 工程地质条件
拟建场地地形基本平坦,地面标高为65.300 ~ 65. 840m。根据现场勘探、室内土工试验结果与原位测试的综合分析,在本次勘探深度范围内(最深 50. 0m)的地层。自然地坪下 1.4m的深度范围内主要为杂填土与素填土;自然地坪下9~1. 4m 深度范围主要为砂质黏土、粉质黏土、黏质粉土一类性状接近的黏性土壤;这之下的土壤主要为细砂、卵石、圆砾等砂质土壤。
1. 2 水文地质条件
根据岩土工程勘察报告,场地下各层地下水的类型、埋深如表 1 所示。
表 1 场地下各层地下水类型、埋深
根据区域水文地质和工程地质资料分析,场区浅层具有赋存台地潜水的条件,一般埋深为 3~5m,主要接受大气降水入渗、地下水侧向径流及管道渗漏等方式补给,以蒸发及地下水侧向径流等方式排泄,天然动态类型属于渗入-蒸发、径流型。其水位年变化规律为,6—9 月水位较高,其他月份水位较低,年变化幅度一般为 2~3m。
2 基坑工程的主要施工技术
2. 1 土方开挖
在基坑北侧中部留置 1 个马道口,作为运土车与挖土机械进出基坑的通道,马道上口宽>8m,坡度20°,设置 2个平台。马道用地表强度硬度较大的杂填土和部分外运进场的砂石铺于表面。在基坑内留置运土车行走的循环道路,道路宽度≥5m,沿基坑周边呈椭圆形布置。
土方开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”。土方分 4 步挖至槽底,每步挖深控制在 4m 内。槽底预留 250mm 土人工清槽。首先开挖基坑内周边土方,周围土方开挖至每步的设计标高后为土钉墙、预应力锚杆的支护工序创造工作面,立即进行该步的基坑支护施工。
2. 2 基坑支护
1)土钉墙施工工艺
开挖至工作面→修整坡面→放线定位→成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎固定钢筋网→压筋→喷射混凝土面层→面层养护→下步开挖。
其中的关键工艺为:成孔并质量检验合格后应立即插筋注浆,为保证注浆饱满,所有孔均采取二次注浆,孔口及时用水泥袋封堵;为了保证混凝土面层的刚度、强度,面层钢筋网片外设置 14 @1 500mm×1 500mm 纵、横向压筋网,压筋与钢筋网片绑扎牢固;面层混凝土的施工配合比为水泥∶砂∶石屑 =1∶ 2∶2(质量比),坍落度 40~ 60mm,喷混凝土施工时喷枪距坡面距离控制在 0. 6~ 1. 2m,自下而上喷注。
2)护坡桩施工工艺
施工准备→桩位测量定位→钻机就位→钻至孔底→提钻注压混凝土→清理孔口→振击插钢筋笼→混凝土振捣→桩身养护→剔桩头。
其中的关键工艺为:桩位的测量定位务必要准确,桩位复核无误差后用粗钢筋在桩中心点垂直打孔标记;根据本工程岩土工程的勘察报告,桩端处于砂土层,为保证桩的有效长度,实际钻孔均比设计值深 0. 5m 以上;提钻速度要缓,避免断桩,注压混凝土要及时和连续,混凝土的粗骨料粒径最大不得超过 20mm,砂率保证 45%以上;插钢筋笼时务必保证定位准确和钢筋笼的垂直度,防止碰撞孔壁,待钢筋笼下放至感觉遇到混凝土的助力后再启动振捣器,振捣时间不少于 5min。
3)预应力锚杆施工工艺
施工准备→钻机就位→校正孔位角度→钻孔及抽钻→插送杆件→注浆、补浆→杆体养护→安装钢梁锚具→张拉锁定→钢梁拆除。
其中的关键工艺:钻至设计孔深后停止进尺,但应继续旋转钻杆 1min 后再缓慢抽钻,防止孔端部土坍塌及实际孔深不够;注浆材料选用纯水泥浆,水灰比在 0. 45 ~0. 55,水泥为 P•O32. 5,注浆管与杆体一同插至孔底,注浆开始 2min 后随注浆随缓慢抽管,注浆至孔口泛出水泥浆,之后每隔 10min 反复注浆 1 次,每个孔至少 2 次注浆,保证锚杆孔注浆饱满;锚杆孔注浆的强度达到 75% 以上后方可张拉钢绞线,张拉前进行 1 次预张拉使所有钢绞线顺直,受力均匀,正式张拉至设计荷载的 105% ~110% 后卸载锁定,锁定后 48h 发现预应力损失超过设计值10% 应进行补张拉。
2. 3 基坑降水
地下水对深基坑的安全稳定和地下工程的施工影响巨大,针对本工程的实际情况,制订了一套安全可靠、技术可行、经济合理的降水方案。根据地质勘察报告,影响本工程大面积基底的地下水为第 1 层潜水,其静止水位埋深 8. 5m,含水层厚度 7. 2m,渗透系数 25m/d,该含水层的土质主要为细砂中砂、卵石圆砾状土层。第 1 层潜水层下土质为重粉质黏土层,它是相对的隔水层。隔水层下为第 2 层潜水(为微承压水),静止埋深 21m,对本工程无影响。
根据地下工程的施工要求,本工程设定的降水目标为将第 1 层潜水降低至基底下 1m。结合以往工程经验和本工程的特点,采用环形封闭布置管井降水。
另外,根据基坑涌水总量和单泵单井的出水能力,计算出管井数为 34. 4,考虑管井间距布置的均匀性和一定的备用系数,设置 38 眼管井,井间间距8m。
管井的施工工艺流程为:施工准备→测量定位→挖泥浆池→井位探坑→钻机就位→钻进成孔→置换泥浆→下放井管→填埋滤料→黏土封闭→清水洗井→布排水管→架设电缆→安装水泵→联网抽水→降水维护。
需要格外注意的是,管井位于护坡桩的区域在布置和施工时要适当调整井位,防止护坡桩的预应力锚杆打穿管井。同样,在土钉墙及预应力锚杆的区域也应注意该类问题。基坑中有个别电梯井、地下人防集水坑的部位,其井底坑底埋深超过大面积基底埋深,对此在电梯井、集水坑中个别打井,井深6m,单独降水。
2. 4 基坑监测
本工程根据委托的监测单位提供的专业方案,基坑位移监测基点 6 个,位移监测点 17 个。高程监测点可采用位移监测点。本工程基坑深度为12. 3m,根据相关规范确定基坑的变形监控按一级基坑处理。
监测方案的主要环节为:基坑开挖深度<2m 前应建立完成监测点,确定初始值。开挖过程中每天定时监测 1次,如发现位移量较大或局部位移突变,应每隔4h 监测 1 次,开挖至槽底并且边坡稳定后监测周期视季节等情况安排,可 3~ 7d 1 次。坡顶的水平位移预警值为:支护1区 25mm,支护2 区45mm,支护 3 区 35mm。在基坑开挖前先行测量基点的高程,确定沉降的初始值,土方开挖后每 3d 观测 1 次沉降数值,沉降稳定后每 7d 测量 1 次。根据规范要求,坡顶沉降量报警值为 0.3%~0.5% 的基坑深度,换算成绝对值为 25~30mm,本工程取25mm。相邻建筑物沉降报警值取15mm,相邻重要管线沉降报警值取 20mm。
3 结束语
通过工程实践证明了本基坑工程支护、降排水、基坑监测等各方面都是安全、经济可行的。为以后类似工程提供了范例。
论文作者:李建
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第4期
论文发表时间:2016/8/30
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