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摘要:在建筑施工过程中,基坑施工技术是建筑地基施工的基础,更是建筑质量的根本保障。因此,探讨建筑基坑中的施工技术尤为关键。本文结合具体工程实例,论述了基坑施工中具体的重难点及其解决对策,并对基坑中的施工技术要点进行简述,以供参考。
关键词:基坑;施工技术;搅拌桩;土方开挖
引言
当前,社会经济的快速发展促进了建筑行业的进步,同时带动了建筑工程施工技术的发展与进步,其中也波及到了基坑施工技术,并对其要求也随着建筑工程施工技术的提高而提高。由于基坑施工技术不仅关系到建筑工程的质量与项目的顺利进行,也关系到社会整体效益以及人们的财产与生命健康。因此需要加大研究力度,以进一步提升建筑基坑施工技术应用的水平,从而促进我国建筑行业的发展。
1 工程概况
某广场是某公司开发的集购物、娱乐、办公和住宅于一体的大型综合性广场项目,该项目由A、B、C、D四个区组成,其中A、B、C三个区为地下一层,D区为地下二层,总建筑面积约为46.97万m2,地下约11.65万m2,地上约35.32万m2。由大商业(地上2~5层)、城市步行街(地上2层)、3栋写字楼(地上22层)、地下车库和8栋住宅(地上23、33层)组成。
地下一层区域基坑围护形式主要为水泥搅拌桩重力坝,局部区域套打灌注桩;地下二层区域采用钻孔灌注桩+三轴止水帷幕+二道钢筋混凝土支撑组成,钻孔灌注桩与三轴搅拌桩间隙内采用压密注浆填充;地下二层区域首层支撑为栈桥式,用以解决土方开挖和地下室阶段的材料运输。
2 基坑施工中具体的重难点和解决对策
2.1 超深基坑土方开挖
大商业区域基坑开挖深度约11.7m,开挖总土方量约为36万m3,南侧路段及西侧路段为主要市政道路,此区域要求尽快形成支撑。需编制安全合理、经济可行的挖土、出土方案,最大限度提高出土工效,缩短工期,是地下工程的重点和难点。
具体解决对策为:根据工程地质特点及设计要求,结合现场实际情况,本工程土方开挖总体方案为分区域、分层、分段开挖,小型挖掘机将支撑结构下的土方掏挖、倒运到栈桥之间,运土车辆通过停靠在栈桥上装土,将土方运出场外。
2.2 基坑大方量混凝土支撑拆除
基坑内设有二道钢筋混凝土水平支撑。地下结构过程中,要穿插混凝土支撑拆除。在保证基坑安全的前提下,如何加快支撑的拆除是施工的重点。
具体解决对策为:基坑内二道钢筋混凝土水平支撑拆采用机械配合人工的方式进行拆除,按照施工流水的顺序及拆除原则进行合理规划拆除,尽可能缩短拆除所占用的时间。
2.3 超长地下室砼施工
本工程地下车库双向超长,东西为480m、南北为193m。如何有效的控制混凝土有害裂缝的出现和发展是混凝土施工的技术难点。
具体解决对策为:混凝土配合比设计时选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣水泥,减少水泥用量,来降低混凝土的绝热温升和内外温差,防止混凝土有害裂缝产生和发展;在混凝土中添加混凝土膨胀纤维抗裂剂、地下室混凝土膨胀纤维抗裂防水剂来防止混凝土有害裂缝产生和发展。
3 具体基坑中的施工技术简述
当前,随着建筑工程行业的不断发展,基坑围护施工技术也得到了相应的提高和不断地改进与完善,土钉支护、搅拌桩支护、拍桩支护都属于基坑围护技术所包含的内容,而土钉墙支护技术和搅拌桩支护技术一般是被运用在5~10m之间的基坑工程中。在大约15m的基坑工程也可以运用土钉墙技术,但前提条件必须是工程所在地的地质条件必须好才能使用;像在生态比较脆弱、地质条件比较差的部分地区,土钉墙技术则不适合使用。在现阶段的深基坑工程的运用过程中,成为其最常用的技术主要是搅拌桩支护技术和土钉墙技术,因为搅拌桩支护技术在挡土和挡水方面拥有较好的性能,而土钉墙支护技术则是被运用在地下水位过低的地区,于此同时,在运用过程中,还可以结合其他支护技术协同完成基坑围护工程任务,甚至可以被独立采用。
在基坑支护施工的过程中,要提前了解施工场地和周围环境的基本情况,根据实地数据来制定具体的施工方案。基坑支护施工的基本工艺流程包括排桩支护和水泥土墙。
其主要施工工艺流程如图1所示。
图1-施工工艺框图
下面具体针对基坑施工技术的几个要点进行技术浅析。
3.1 搅拌桩
水泥搅拌桩的加固是指在深层搅拌加固软土地基的过程中,以水泥作为主要成分,与其他外掺剂相融合并形成固化剂,然后将固化剂和软土一起用搅拌机械进行充分搅拌,使软土和固化剂之间产生置换、硬凝等一系列反应,从而达到增加软土强度的目的,更好地满足建筑物对于地基的要求。
水泥搅拌桩的布桩形式对加固效果起到重要影响,必须根据施工现场的工程地质资料、上部荷载要求、水泥搅拌桩施工工艺和设备等采取合适的布桩形式,目前主要有柱状、壁状、格栅状和块状四种布桩形式。
当软土地基的软土层厚度较大时,桩长应结合地基的变形允许值来确定。当软土层厚度不大时,水泥搅拌桩应通过软土层。若上部结构刚度较大且土质均匀,则可以采用柱状形式;若建筑物的长高比值较大且土质不均匀,则适宜用壁状形式;若土质不均匀且表面的土质较差,建筑物刚度小,对沉降要求高,那么可采用格栅状。
3.1.1 双轴搅拌桩
本工程双轴搅拌桩主要为:地下一层区域的重力坝、基坑边的坑底加固和坑中坑的坑底加固。地下一层区域重力坝宽度为4.2~6.2m,高度为9~15.5m;基坑边的坑底加固深度为4m,长度16.2m,宽度4.2m;坑中坑的坑底加固深度为4~7.6m,加固范围详设计。现场双轴搅拌桩均为¢700,桩中心间距1000,深搅桩水泥掺量为13%,水灰比为0.55。
重力坝中的接头应预留在格栅位置,当施工到接头位置时应将格栅空格打满。其它搭接桩均应加大搭接量反复搅拌同时增加水泥用量。
单、双排止水搅拌桩的搭接在增加搭接量增大水泥用量的同时还应在外侧外包一根桩并于预留桩有效搭接。
如应地下障碍物无法保证搅拌桩有效搭接造成的缺口,应在相应位置施工压密注浆止水。压密注浆的深度同搅拌桩,横向间距0.5m,纵向间距1.0m,并互相交错。双轴搅拌桩施工工艺、流程如图2所示。
图2-双轴搅拌桩施工工艺、流程
3.1.2 三轴水泥土搅拌桩
地下二层大商业区域止水帷幕采用三轴水泥土搅拌桩,幅间套打一轴,桩径3Ф850@1200,桩端进入相对隔水层,深度为坑底下7~7.7m。桩径偏差小于10mm,定位偏差小于50mm,深度偏差小于100mm,垂直度偏差小于1/200;水泥采用普硅水泥,要求新鲜、干燥、无结块,水灰比1.5,水泥掺量20%。正式施工前要进行工艺试成桩,确定施工参数,保证施工参数间(泵流量、钻速、下沉或提升速度)相互配套;搅拌速度不大于0.8m/min,提升速度不大于1.5m/min;水泥浆液随拌随用,通过滤网倒入储浆桶并保持搅拌。因故搁置2h以上的浆液应予废弃;因故停浆,恢复时应搭接50cm;桩间施工搭接时间小于24h,施工冷缝外多大一幅后注浆封堵。
三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程见图3。
3.2 基坑降水围护
(1)挖槽定点:根据设计:沿井点管的位置挖一沟槽,并根据井点管间距,标出井点管位置。
(2)敷设集水总管:在沟槽外侧沿井点管敷设直径Ф75的集水总管。
(3)冲孔:从基坑内的端头开始逐台冲管施工,用高压泵的高压水作冲管孔的动力,由9m长的水冲枪,自上而下往返运动。由高压水把洞孔中的泥土排出,直至冲孔到井点管滤头底部以下0.5m处,在冲管的同时,配好足够过滤层的滤料。
(4)沉设井点管:当冲孔至底标高下0.5m后拔出冲枪,先下一筐滤料,再下直径Ф48的井点支管,下井点支管离孔底0.5m,随即在支管四周均匀下砾料。待支管上口回出泥土后在孔口距地面1~1.5m范围内用粘土封口,土面略高于地面,以保证不漏气。
(5)连接:将井点管端部与集水总管连接,要求连接处密封良好,不漏气。
(6)安装抽水设备并试运行:安装抽水设备并与集水总管连接,然后试运行;检查合格后即可进行降水。
图3-三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程
3.3 基坑土方开挖
本工程工期紧、工程量大,桩基前后施工跨周期时间长,土方开挖期时应按照设计要求分层、分块开挖;对有撑、区域按照先撑后挖的原则确定土方开挖,因地下车库区域开挖周边采取了钢板桩或放二级坡的形式,对周边影响并不大,故重点对大商业区域土方开挖进行了阐述。
按照基坑内支撑的布置,基础土方开挖分为三次开挖:第一次开挖为自然地坪标高至首道支撑底标高;第二次开挖为首道支撑底标高至第二道支撑顶标高;第三次开挖为第二道支撑顶标高至基底标高。每次土方开挖前,地下水位需降至开挖面标高以下1m处。
3.3.1 第一次开挖
第一道支撑底标高为-2.90m,与场地周围道路高差只有1.7m。首层土的开挖从自然地坪标高开挖至第一道支撑底标高,本层每个分块开挖结束后及进行第一道支撑的施工,共计开挖土方量约45000m3。开挖方向为从北向南的大开挖,开挖深度约1.7m。采用一次放坡开挖到底的方式,坡度1:1.5。为进行栈桥两端倾斜段的施工,进行第一道支撑施工时,在栈桥倾斜段下浇筑同支撑强度等级的混凝土垫层,以便进行模板支架的搭设。栈桥施工时向两侧找1%坡,以便散水。
3.3.2 第二次开挖
范围为第一道支撑底标高至第二道支撑顶标高,开挖深度为5.6m。由于本次开挖深度较深。根据现场实际情况,采用分两层开挖的方式:第一层开挖深度为3.4m,采用退式放坡开挖,放坡坡度为1:1.5;第二层土开挖深度为2.2m,因此层土开挖时场地内标高已低于栈桥标高5.6m,因此采用后退式开挖。并用多台挖机进行周转至栈桥下,利用长臂挖机将土清出装车运出场地。另外,安排2台小挖机进行支撑结构沟槽的开挖。
3.3.3 第三次开挖
第三次土方开挖深度为自第二道支撑顶至基坑底标高,开挖采用两级放坡,坡度为1:1.5,分两级进行开挖。
受灌注桩上2m高浮浆的影响,开挖时布置3台小挖机进行桩间土方的清除。挖机下预留土层厚度不小于1000mm;高层属于密桩位区,大挖机第一层开挖至浮浆顶以上200mm处,剩余部分采用小挖机进行清除。小挖机清除至开挖面标高以上300mm处,再采用人工开挖,以免扰动原土。
4 结语
总之,基坑的施工技术的运用效果将会对建筑工程的整体质量以及使用寿命产生直接影响,因此就需要对其给予高度的重视。在基坑施工中,需要根据工程实际情况,制定科学、合理的施工方案,并要善于引用新技术,加强管理,强化每一个环节的质量控制,进而可以有效保证整体建筑工程的质量,延长建筑工程的使用期限,推动我国建筑行业获得更好更快地发展。
参考文献:
[1] 刑秋焕,王世磊.浅谈建筑工程基坑支护施工技术要点[J].建材发展导向.2014(9):63-64
[2] 毛舟军.浅谈建筑基坑工程施工技术[J].房地产导刊.2015(9)
论文作者:向耀海
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/13
标签:基坑论文; 标高论文; 土方论文; 水泥论文; 混凝土论文; 施工技术论文; 栈桥论文; 《防护工程》2017年第20期论文;