基坑支护的施工技术

【摘 要】下文主要根据笔者多年的实践经验,结合所参加的工程案例,介绍基坑支护工程中的施工工序以及它的控制要点,为规范建筑基坑工程监测工作,保证监测质量,优化设计及指导施工提供可靠依据,通过扩大头锚索在基坑支护工程中的施工工序以及它的控制要点,比较它同普通锚索的联系与区别,分析扩大头锚索的优缺点和它的适用范围、发展前景,是一种处理复杂的多目标决策问题的实用方法.

【关 键 词】案例；施工技术；支撑形式；围檩

伴随我国现代社会经济与科技的不断发展与进步,我国很多城市都高楼大厦在逐渐的增加着,导致城市用地日趋紧张,建筑高度的不断增高,使得工程施工中对深基坑支护技术的要求越来越高,基坑开挖深度不断加大,地质条件越来越复杂,由此引发的深基坑问题日异突出.实施深基坑支护技术的办法有很多,但是在具体的工程该选择哪一种支护技术,需要综合考虑工程地质条件、水文条件、周围环境等.深基坑支护工程涉及土的强度、稳定、变形问题,同时还涉及土与支护结构的共同作用问题.经过几年的实际应用,相关的设计与施工人员积累了丰富的经验,根据技术的不断创新,使得大量的新结构、新工艺出现.一个深基坑支护系统包括支护结构、止水措施、施工组织、工程监测等多个项目.深基坑支护方案的优劣受诸多因素的影响.

1.工程实例

1.1工程概况

基坑支护工程,基坑长度约400m,宽度为60-75m,基坑周长约915m,基坑面积约2.93万㎡,深度15.15m.

1.2工程地质条件

本工程的场地地层按成因类型自上而下共计5个工程地质层,15小层.场地中不良土层如填土、砂土、淤泥质土层数较多,总厚度较厚,埋藏深度也在基坑深度范围内.地下水埋藏深度在1.65-3.44米之间,平均深度2.51米.其主要的补给方式是大气降水和工程附近的河流、湖泊水参透.

2.运用基坑支护施工技术

深基坑的施工技术是根据建筑物的占地面积、基坑的边缘距、地质条件等进行设计的.工程的基坑坑底标高为-15.15m,基坑支护方案为桩锚+内支撑.原设计锚索为1-2道普通锚索,规格为3-5根7Φ5钢绞线,长度30.0-45.0m.但普通型锚索比较适合应用于岩层,扩大头锚索的出现,恰好有效弥补了普通锚索的缺陷,它单根抗拔力较高、位移较小、可靠性好.选择适宜的支护技术,这是确保深基坑施工安全的关键措施.

2.1扩大头锚索施工方法简介

施工方法：采用锚杆钻机带套管护壁钻进,分别采用水与水泥浆液分层高压旋扩并置换填浆形成高压旋喷扩大头锚杆主体.步骤可表述为：成孔钻进→扩孔→注浆→置换

2.2基坑锚索的方案选择

采用扩大头预应力锚索,设置为2道,竖向间距为4米.第一排水平间距为2.4米,第二排水平间距为1.2米,锚索长度为26.2米（包括自由段6米,扩大头6米,扩大头孔径为0.5米,13米普通锚固段,1.2米张拉操作长度）.

2.3扩大头锚索的施工工艺

扩大头锚索的具体工艺流程如下：施工准备→测放孔位→钻机就位→成孔→扩大头注浆→安放锚索→二次注浆→养护→锚头安装→张拉锁定.

2.4主要施工要点

2.4.1成孔和扩大头的形成

开钻前,检查轴线的定位点与水准点是否正确、放线定桩位等.锚杆成孔采用锚杆钻机套管护壁钻进.桩机就位后,在桩位位置埋设孔口护筒,起到定位、储存泥浆以及护孔等作用.钻孔孔径150mm,本工程是采取水与水泥浆液分层高压旋扩并填浆形成扩大头锚杆主体.钻孔时,根据钻进速度和钻机是否有异响,判断地质变化情况；当钻孔的深度达到要求后,进行清孔.

2.4.2锚杆支护施工要点

土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔,在达到要求的深度后再次扩大孔的端部,一般形成柱状.锚索采用钢绞线制作,由导向帽、定位托架等组成,锚杆自由段外加PVC软管,将灌浆管安放在架线环及定位托架中间.在吊放钢筋笼前,在钢筋笼上安装定位钢筋环,控制钢筋笼就位准确.锚索的安放与注浆管同时进行,两者一起徐徐伸进孔内到设计位置.实施锚杆支护技术施工,主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内,然后灌注浆液材料,令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆.

2.4.3置换注浆

使用水泥为32.5R普通硅酸盐水泥,采用水灰比为0.8-1.0的纯水泥浆,泥浆的比重最好控制在1.1～1.2,孔底沉渣的厚度不能超过15cm.置换注浆量以锚索孔口流出纯水泥浆液为准.水下浇筑混凝土施工需要连续作业,保证导管埋入混凝土内深度不小于2米,速度适宜,避免堵管或钢筋笼上浮,同时桩头超灌1米.锚索施工完成后养护15d,砼腰梁浇注完成进行7d养护后,试块7d抗压强度达到75%的设计强度后,方可进行锚索的张拉锁定.预应力锚索施工前应进行锚索抗拔力试验,以便设计调整抗拔力参数.

3.支撑形式

3.1型钢支撑施工顺序

型钢支撑施工顺序为：开挖第一道支撑沟槽土→第一道支撑安装→基坑钢支撑吊装、就位→钢支撑施加预应力→钢支撑焊接、斜撑、纵向系杆安装→锚杆施工→临时钢立柱安装→回填沟槽土→分区开挖同时分区安装第二道支撑→挖土至坑底→底板施工并养护→拆除第二道钢支撑→地下室结构施工→拆除第一道支撑地下结构完成→H型钢回收.

3.2对钢支撑施加预应力

钢支撑就位后要施加预应力,故将其一端做成可自由伸缩的“活接头”,该接头由主体、滑杆、滑道和钢楔块四部分组成.主体与钢支撑相连,滑杆与围檩相连.施加预应力时,滑杆可以在滑道内自由移动.钢支撑顶紧围檩后,打入钢楔块.钢楔块将钢支撑的反力通过滑杆传给围檩,起到支撑的作用.具体施工过程如下：在每根水平支撑的一端制作活接头并加焊放置千斤顶的位置,以便施加预应力；安装千斤顶,在活接头一端施加预应力.钢支撑顶紧围檩后,打入钢楔块,固定并焊牢；千斤顶采用4个50t液压千斤顶,用油表控制压力,横撑施加预应力500kN.同时观测相邻钢支撑预应力的损失,如超过50%即应重新施加.活接头两侧的千斤顶工作时应同步,以免产生偏心荷载.

3.3纵向系杆,钢立柱施工

在系杆施工中,每32m设置螺栓接头,螺栓孔为椭圆形,系杆间预留20mm空隙,系杆的接长采用螺栓连接；在地表用钻孔机钻Φ850mm孔后,置入H488型钢立柱,钢立柱的嵌固深度为4m.在开挖底标高（-13.1m）以下灌入C15素混凝土,形成型钢混凝土柱,从而保证整个系统的稳定.

3.4钢支撑、纵向系杆、临时钢立柱连接节点的施工

钢支撑、纵向系杆、临时钢立柱节点的连接采用U型套箍螺栓连接.节点受力特点是对钢支撑、纵向系杆、临时钢立柱的连接既有三向约束作用,钢支撑、纵向系杆又可以在各自轴线方向有变化.使用U型套箍施工简便,不损母材,且容易调整,便于组成钢支撑支护体系各构件的再利用.

4.围檩

本工程第一道围檩为钢筋混凝土围檩其节点采用预埋钢板与型钢支撑连接,连接第二、三道钢支撑的围檩采用型钢围檩,型钢围檩搁置在钢牛腿上,牛腿焊接在劲性搅拌桩的预埋钢板上.安装前应搭设安装平台.钢支撑就位后,各分段的中心线尽量保持一致,必要时应调整支托位置（辅以仪器配合）.

5.结束语

扩大头锚索具有单根抗拔力高,位移较小,受周围环境影响小,在一定条件下经济效益好的优势.W工法基坑围护具有施工速度快、止水效果显著、刚度大、型钢可回收重复利用、工程成本较低、污染小等特点.基坑支护技术需要综合考虑工程地质条件、水文条件、周围环境等因素,做到因地制宜,精心设计,管理严密,以充分发挥支护技术的作用.当超过10m的深基坑围护时,必须采取相关措施,对坑底土体可采取水泥搅拌桩加固,能降低围护结构造价,在造价不变的情况下,能提高围护结构的安全.