建筑工程中的基坑支护

【摘 要】本文结合某会展中心深基坑工程案例,介绍了深基坑支护技术在该工程中的具体应用.

【关 键 词】深基坑施工技术

1.工程背景

1.1工程概况

某会展中心的主楼设计为32层,地下室平面为正方形形式,底板外缘边长37.5m.紧邻主楼的分布数栋2-4层的裙房建筑,主楼东侧为4-6层裙房.裙房设计中未设置地下室,所以在基坑处理工程中仅需对主楼做基坑支护即可.在设计中对于基坑的基本数据勘测为：主楼室外现场地需相对标高-1.3m、-7.2m,底板厚2.3m,下设0.3m垫层,基坑底面-9.5m,H等于9.5-1.3等于8.2m.

1.2基坑支护方案

根据该工程地质条件、工程环境、基坑挖深和工程经验,选择使用了钢筋混凝土灌注桩.对选定的方案作了两个对比方案,最终选择了圆环支护方案.

设计采用Φ800直径钢筋混凝土灌注桩在顶部作帽梁并加设四道对撑（Φ700钢管支撑）和四道角撑,环梁支护若环梁全部位于底板以外（直径50.6m）,对基坑挖土和基础施工无任何影响,但占用红线较多,挖土量增大；采用直径44m的圆环梁支撑,四角部位环梁位于基础底板上方,对基坑土方开挖和基础施工稍有不利,但影响很小,最后选定了直径44m的环梁支撑方案.

2.基坑支护方案

基坑为高层建筑和道路,采用钻孔咬合桩加四道锚索支撑,角点处增加角撑.基坑北侧距深圳地铁1号线约18m,距会展中心5号出口7m,地铁1号线开挖深度约15.8m,并且存在一条埋深达9m的电缆沟,结合本侧距地铁有一段距离的实际情况,设计考虑做钻孔咬合桩加五道锚索的支撑体系.

3.基坑支护工艺技术探讨

工程采用钻孔灌注桩围护墙,其桩位偏差和桩身垂直度偏差、桩孔成孔的质量、钢筋笼的加工质量和下放位置、混凝土的强度等级、防渗帷幕水泥土搅拌桩的施工质量、支撑和围擦的施工质量和形成时间等均影响这种支护体系的强度、稳定、变形和抗渗能力.

3.1为配合土方开挖工程施工,将整个支护结构划分为4个施工阶段,该工程支护环梁、帽梁施工如下：1段上帽梁-2段上帽梁-3段上帽梁-4段上帽梁；1段支撑区土方开挖至-2.9m-1段环梁-2段支撑区土方开挖至-2.9m-2段环梁；3段支撑区土方开挖至-2.9m-3段环梁-4段支撑区土方开挖至-2.90m-4段环梁.根据不同的位置,环梁侧模采用不同的支模方法：在角部现浇板区采用厚砖胎模,其他区域采用钢模板.底部均铺50mm土石硝.无论采用何种模板均保证截面尺寸正确、侧面顶面混凝土外观感质量优良.支护结构所需钢筋的加工场地和机械设备安排.在正对大门的场地土方最后开挖区域采用钢管围出一块40×40m2的场地作为支护结构钢筋加工场地,布置对焊机1台、切断机2台、弯曲机1台.材料和半成品必须对方整齐.环梁混凝土浇注共分4个施工段,每个施工段内不留施工缝.环梁、帽梁等水平支撑系统采用商品混凝土,帽梁混凝土必须达到强度的70%以上方可进行下一步土方开挖.

3.2基坑降排水技术

3.2.1根据设计,在基坑内将井点位置实地放样,并作出保护装置.因工期紧,井点成孔与井点管埋设几乎与支护同步施工重要.

3.2.2采用钢护筒,护筒高2200mm,埋入地下1850mm,露出地面350mm,护筒外以粘土填实,上制一个300mm×200mm的渗浆孔.

3.2.3本工程采用就地造浆,旋转钻机成孔,孔径Φ600mm,井深为设计井深加0.5m.应及时排放注入清水.

3.2.4当井口钻至要求深度时,空转钻头,并连续向孔内注入泥浆,以冲洗井内钻碴,直至井内排出的泥浆比重基本近似于泥浆的比重,即可边旋转边逐根拆除钻杆.

3.2.5、在井口上端立一个八字形三角架,以吊绳逐节下落滤管及井管.井管外包镀锌铁丝网,井管接口处采用内插竹条连接并以铁丝捆扎牢固,下落时使井管居于井孔中间.

3.2.6井管、滤管安装就位后,立即向井管与孔壁间的空隙内回填砂砾滤料,采用粗砂掺小园砾石.回填时要保证粗滤料靠近井管、滤管一侧堆填.以免挤歪井管,应人工以铁揪向井管周围对称投料.

3.2.7为排除井孔内滤料中的泥浆和破坏因钻孔时附着在井壁上的泥皮及渗入土层中的泥浆,达到恢复土层原来的结构态,使地下水畅通地经滤料流入滤管内以水泵抽走,进行二次洗井.

3.2.8在井内安设潜水泵,可用绳吊入滤水层部位.潜水电机、电缆及接头应有可靠绝缘,并设保护开关控制.设置深水井时,电动机的机座应安放平稳牢固,为防止逆转,应有阻逆装置,防止转动轴解体.上述工作完毕后,即可进行试抽水.

3.2.9土方开挖后视场地情况,沿基坑四周及必要部位设置断面为300x40mm的排水沟,排向坑边的降水井.根据支护设计要求,上帽梁兼做挡水台、室外场地硬化时的马路按坡.

3.3土方开挖施工前应确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等,并在设置后加以妥善安排.边坡开挖应分段分阶进行,分段长度不大于20m,分阶高度不大于1.8m.喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及支护施工.基坑壁开挖后应立即挂网喷射混凝土,防止粘土层崩塌.

4.基坑支护施工技术

为确保基坑变形不超过容许范围,须控制每道工序质量,即支护桩成桩阶段、土方开挖和内支撑施工阶段、内支撑拆除阶段.

基坑开挖和内支撑梁施工交替进行,内支撑主梁的截面为1.0m×1.2m,连系梁为0.6m×0.8m,内支撑柱直径为1m,共68根.

4.1内支撑柱采用钢筋混凝土柱和部分钢柱,用人工挖孔的方法在土方开挖前做好.

4.2内支撑梁采用钢筋混凝土结构,施工分三道四榀进行,与土方开挖配合施工,挖一层施工一层.

4.3锚索施工：基坑北侧五排锚索,基坑南侧四排锚索,配合土方开挖分层施工.

5.基坑结构与支护监测

5.1基坑支护监测内容

5.1.1主供水管.基坑北边距支护20m贯穿1m直径主供水管,根据该地区土质条件较差的特点,基坑挖土时,支护部位监测时该位置如变化较大,应停止挖土,回填支护边坡,稳定位移,坑外采用卸载及注浆加固处理,保证主供水管不变形位移,确保供水管正常使用.

5.1.2静压桩与支护交叉施工安排.因工期紧,需要静压桩与支护交叉施工,考虑静压桩土应力释放的影响,交叉施工安排为静压桩施工二分之一时,在已施工的静压桩区域施工深搅桩；施工顺序两边推进,根据静压桩施工进度,安排深搅桩的进度,然后根据分段的强度进行正常支护施工.

5.2围护结构的监测.

5.2.1围护结构完整性及强度监测.以灌注桩为支挡结构时,可用低应变动测法对桩身缩颈、离析、夹泥、断裂等缺陷程度和缺陷部位以及桩身强度进行检测.以旋喷桩、水泥搅拌桩为支挡结构时,可用低应变法或轻便触探法检测桩身强度和均匀性.

5.2.2围护结构顶部水平位移监测.基坑开挖初期,可每隔2-3天监测一次,随着开挖过程进行,可适当增加观测次数,以1天观测一次为宜.当位移较大时,每天观测1-2次.围护结构顶部水平位移是围护结构变形最直观的体现,是深基坑监测工作中最重要的一个监测项目.

6.结束语

在基坑的施工管理中,应尽量减少支护结构的暴露时间,对于控制基坑水平位移是相当有意义的.在本工程的施工管理中实现了开挖土方和支撑系统的协调,严格按照“平衡、对称、分块分层、限时”的原则进行,并根据监测结果调整开挖速率,说明整个基坑工程支护是成功的.为以后类似工程提供了范例.