某綜合大樓工程基坑施工技術(shù)方案

摘要：本文結(jié)合某工程分析了在軟土基坑中采用噴錨與壓密注漿改善土質(zhì)的復(fù)合技術(shù)組成的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在本工程大面積應(yīng)用實(shí)踐證明是可行的，完全可以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速、高效之目的，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)；噴錨技術(shù)

Abstract: this paper analyzed in combination with an engineering in the soft soil foundation pit spraying anchor in secret and the pressure grouting composite technology to improve the soil of pit supporting structure, the project area is proved to be the application practice, can achieve safety, economy, rapid, efficient purposes, it has wide application prospects.

Keywords: foundation pit supporting; Spray anchor technology

1工程概況

某綜合樓建筑面積147702m2，為地上19層(裙房5層)，地下1層，地下室建筑面積為22130m2�；�坑南北向?qū)捈s192.89m，東西向長(zhǎng)約175.36m，地下室大基坑開挖深度約為5.65～6.60m。

2工程地質(zhì)特征

本工程在基坑開挖深度及圍護(hù)樁所及范圍的土層由耕填土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏土組成，地質(zhì)分布大致如下：

耕填土：松散，灰褐、灰黃色，主要以黏性土組成，頂部含少量植物根莖，土質(zhì)不均，層厚1.00m左右。

黏土：灰黃色，厚層狀，含鐵錳質(zhì)氧化斑點(diǎn)，性質(zhì)不均勻，軟塑—可塑，具有中偏高壓縮性。

淤泥質(zhì)黏土：灰色，厚層狀，含半腐植物殘?bào)w，局部集結(jié)，土質(zhì)不均，均有分布，流塑，具有高壓縮性。層厚3.5～8.0m。

黏土：灰綠色—褐黃色，層厚狀，含鐵錳斑點(diǎn)，性質(zhì)較好，局部缺失，可塑，中壓縮性，層厚0～6.5m。

場(chǎng)地地下水主要為淺部孔隙潛水以及承壓水，水位埋深在1.30～3.70m

之間，潛水水位變化主要受控于大氣降水垂直滲入補(bǔ)給，以及微地貌的控制，與附近河流有一定的水力聯(lián)系。本工程基坑開挖屬于二級(jí)基坑，基坑側(cè)壁及基底土體均位于淤泥質(zhì)黏土層，坑壁穩(wěn)定性差，基坑開挖時(shí)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膰�護(hù)�；�坑設(shè)計(jì)計(jì)算巖土工程參數(shù)見表1。

表1基坑主要土層的參數(shù)值

3基坑圍護(hù)方案設(shè)計(jì)[1-4]

本基坑圍護(hù)方案經(jīng)多次論證，考慮到本工程所處場(chǎng)地面積較大，場(chǎng)地四周空曠，根據(jù)邊坡土質(zhì)情況的不同，經(jīng)過多種基坑支護(hù)方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定采用噴錨網(wǎng)支護(hù)邊坡(圖2)。同時(shí)考慮到鄰近基坑西南側(cè)行政樓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在基坑西南側(cè)采用型鋼樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)(圖3)。另外，由于基坑北側(cè)河道水系及邊坡土質(zhì)的影響，在基坑北側(cè)采用雙層水泥攪拌樁組合支護(hù)體系(圖4)。

3.1支護(hù)參數(shù)值的確定

(1)錨桿：錨桿采用<48×3.0鋼管錨桿，鋼管從離坑壁2.5m處開始沿管長(zhǎng)設(shè)<8@500注漿孔，錨桿注水泥漿，水灰比宜為0.5，注漿壓力不小于0.4MPa，錨桿與水平方向的角度為10°～15°，錨桿采用梅花型布置。水平和垂直間距均為1.0～1.2m。

圖2噴錨網(wǎng)支護(hù)邊坡圖

圖3型鋼樁組合支護(hù)圖

圖4雙層水泥攪拌樁組合支護(hù)圖

(2)鋼筋網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)采用<6.5@200×200，豎向鋼筋采用焊接，橫向鋼筋可采用綁扎，橫向加強(qiáng)鋼筋采用2<14，預(yù)壓鋼筋網(wǎng)，并與錨桿端部焊接(圖5)。

圖5錨桿細(xì)部詳圖

(3)噴射混凝土：坡面噴射100厚C20混凝土，使錨桿、鋼筋網(wǎng)片、噴射

混凝土形成一個(gè)整體，同時(shí)為防止坡面裂縫滲水，噴射混凝土水灰比為0.4，配合比為水泥∶砂∶碎石=1∶2∶2.5。粗骨料粒徑5～15mm，噴層初凝小于10min，終凝大于30min，噴射混凝土施工應(yīng)滿足國標(biāo)GB5008622001規(guī)定。

(4)水泥攪拌樁：水泥攪拌樁徑<600，間距450mm，采用雙頭攪拌樁機(jī)，樁長(zhǎng)11m，攪拌樁間搭接150mm。水泥采用32.5普通水泥，水泥摻量為15%(被加固土的重量，按18kN/m3計(jì))，漿液水灰比0.45～0.55。

3.2支護(hù)體系的計(jì)算

在基坑側(cè)壁土體中采用打入式鋼管錨桿，使土體、錨桿及護(hù)壁鋼筋、噴射混凝土共同形成重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120299)》進(jìn)行土體穩(wěn)定性，支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力計(jì)算，錨桿抗拉計(jì)算及土釘墻整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果經(jīng)專家組論證符合要求。

4基坑支護(hù)施工

4.1施工工藝流程

水泥攪拌樁→制作錨管→分層開挖基坑邊槽→基坑邊坡修整→打錨管→綁扎鋼筋網(wǎng)片→噴射混凝土→錨桿注漿→養(yǎng)護(hù)。

4.2主要施工技術(shù)

(1)開挖分層厚度控制：根據(jù)土質(zhì)情況，一次挖土深度在1.0～1.5m，及時(shí)打入錨桿，噴射混凝土，使坡面暴露的時(shí)間不超過24h。

(2)注漿：注漿壓力為0.2～0.8MPa，注漿量視土層情況而定，以相鄰錨管的注漿貫通為終止條件，確保土體改性為復(fù)合土體，與錨管組合達(dá)到重力擋土墻的要求[5]，本工程實(shí)際每根錨管注漿量為220～2500kg水泥不等。

(3)坡腳處理：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，地基土承載力嚴(yán)重不足，設(shè)計(jì)采用在距坡腳1.8m處打入一排6m長(zhǎng)同時(shí)梢徑不小于100mm的松木樁，松木樁間距400mm。為了防止土體隆起，先打入松木樁方可開挖。

(4)水泥攪拌樁：設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)采用二次下沉二次提升工藝，樁身垂直度偏差不得大于L/150，嚴(yán)禁在噴漿過程中斷漿，特殊情況下斷漿應(yīng)重新成樁，相鄰樁施工間隔時(shí)間不得大于24h。

(5)分段施工：本工程基坑面積較大，基坑開挖分三個(gè)施工區(qū)域，每個(gè)施工區(qū)域在分層設(shè)置錨桿的前提下分段開挖，每段長(zhǎng)度不超過50m。

(6)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大基坑土方開挖后應(yīng)及時(shí)施工墊層，以保護(hù)坑底土質(zhì)。

4.3邊坡的防水處理

為保證基坑邊坡的穩(wěn)定與安全，防止水土流失造成邊坡失穩(wěn)，邊坡內(nèi)的防水處理措施如下：

(1)設(shè)置深4～6m，間距2.5～4m的排水孔。材料為<25硬塑料管，并在

1.5m處環(huán)向打孔，同時(shí)外包鐵紗窗布，防止泥土流失。

(2)當(dāng)摻有防水劑的噴射混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度時(shí)，向設(shè)置的排水孔內(nèi)注壓力水泥砂漿(或水泥漿)，阻止水繼續(xù)外流。

(3)在坡頂設(shè)置一道寬100cm，厚10cm的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土層，使坑外積水不至流入坑內(nèi)。

5抗拔試驗(yàn)

為了保證大面積噴錨施工的順利、安全進(jìn)行，并驗(yàn)核設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算模型，在三處有代表性的典型部位進(jìn)行了錨桿抗拔試驗(yàn)，1號(hào)試點(diǎn)錨桿長(zhǎng)度9m，2號(hào)、3號(hào)試點(diǎn)錨桿長(zhǎng)度均為12m(圖1)。張拉設(shè)備采用600kN油壓千斤頂，支架支點(diǎn)距離坡面1200mm，張拉試驗(yàn)分6級(jí)加載進(jìn)行，即0.1Nt→0.25Nt→0.50Nt→0.75Nt→1.00Nt→1.2Nt，若加載過程中位移穩(wěn)定，最后進(jìn)行極限加載，Nt按錨桿每7kN/m抗拔力設(shè)定。測(cè)得1號(hào)試點(diǎn)極限抗拔力72.5kN，2號(hào)試點(diǎn)極限抗拔力98.8kN，3號(hào)試點(diǎn)極限抗拔力97.4kN，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6施工監(jiān)測(cè)

針對(duì)深基坑施工信息化的要求，為保證基坑施工的順利、安全，必須對(duì)整個(gè)施工過程實(shí)行全過程監(jiān)測(cè)。通過跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑內(nèi)外土體位移情況，隨時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化基坑設(shè)計(jì)。

(1)監(jiān)測(cè)內(nèi)容：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，本基坑屬于二級(jí)基坑，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為：①支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移；②基坑周圍土體位移；③地下水位變化。

(2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：①在基坑四邊設(shè)置測(cè)斜管，監(jiān)測(cè)深層土體位移；②支護(hù)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在基坑邊壁頂部；④在基坑周圍設(shè)置水位觀測(cè)孔。

(3)監(jiān)測(cè)次數(shù)：在支護(hù)施工和基坑開挖期間，每天觀測(cè)一次，如遇位移、沉降變化速率較大時(shí)應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)。

(4)監(jiān)測(cè)結(jié)果：根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定，監(jiān)測(cè)報(bào)警值為水平位移達(dá)到40mm或連續(xù)三天位移速率超過3mm/d，水位觀測(cè)速率超過50cm/d。通過對(duì)基坑從土方開挖到地下室施工完成期間的連續(xù)觀察，水平位移值在9.6～26.9mm且未有連續(xù)三天超過3mm/d，水位變化速率在5～37cm/d，監(jiān)測(cè)值均在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。

7結(jié)語

(1)在軟土基坑中采用噴錨與壓密注漿改善土質(zhì)的復(fù)合技術(shù)組成的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在本工程大面積應(yīng)用實(shí)踐證明是可行的，完全可以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速、高效之目的，具有廣闊的應(yīng)用前景。

(2)在軟土基坑圍護(hù)中采用噴錨網(wǎng)支護(hù)體系，大大節(jié)約工程造價(jià)，同時(shí)又縮短施工工期，本工程支護(hù)方案比采用灌注樁支護(hù)節(jié)約造價(jià)約120萬元，縮短工期約30d。

(3)分層挖土厚度、注漿量及坡腳處理(提高坡腳地基承載力)是圍護(hù)成功與否的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。