時間:2023-02-27 11:07:09
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隨著建筑行業和建筑施工技術的發展,基坑工程開挖的深度和面積也不斷增加,這給基坑工程的施工技術帶來了更高的要求,特別是在基坑防滲止水的要求更為嚴格,因此,越來越多的新技術得以應用。而高壓旋噴樁是利用高壓把漿液從噴嘴噴射出來,沖擊破壞土層,漿液和土充分攪拌混合,形成一個由圓盤狀混合物連續堆積的柱體,通過旋噴樁和護坡樁之間相互搭接,形成一道連續的止水帷幕,來隔斷地下水進入施工區域,保證基礎施工的順利進行。為更好的應用該技術,下面,就結合工程實例,對高壓旋噴樁的施工技術進行探討。
1 工程概況
某建筑工程,主建筑基坑開挖深度12.54m。副建筑基坑開挖深度11.32m,裙樓基坑開挖深度9.45m。基坑總開挖周長約458m,開挖面積約12472.2㎡。
2 地質條件
場地自上而下依次劃分為:①人工填土層(Qml)本層以素填土為主,灰色、灰褐色、灰黃色等為主,主要由組成物為人工堆填粘性土以及砂粒等,欠壓實~稍壓實,堆填砂結構較松散。②種植土層(Qpd)灰褐色、黃色等為主,主要組成物為粘性土、粉細砂及植物根系。③第四系沖積層(Qal)該層按土質。④第四系殘積層(Qel)本層分布不廣泛,為燕山三期(rs2(3))花崗巖風化殘積而成,主要為砂質粘性土、礫質粘性土,淺黃間紫灰白色,黃褐色、灰褐色,濕,硬塑狀為主,局部可塑狀,由粘粒、粉粒組成,含5~25%的石英質砂礫,大小多為2~3mm。
3 施工方案
3.1 方案設計
設計采用1.3m/1.4m間距灌注樁結合φ600mm單管高壓旋噴樁止水,理論上會在每個灌注樁之間形成滲漏通道。應采用噴射半徑較大的雙管或三管高壓注漿方式。考慮到淤泥質粉質黏土層,雙管高噴注漿方式應作為首選。
由于設計鉆孔灌注樁與旋噴樁樁頂高程均在地下4.0~5.0m,旋噴樁施工時施工面仍不具備開挖條件,導致旋噴樁施工必須完全依靠坐標定位于灌注樁之間,極易出現偏差。通過開挖后的檢查,灌注樁與旋噴樁樁位均有不同程度的偏差出現,增加了止水盲區的出現。旋噴樁施工應在開挖到灌注樁樁頭位置后進行,既保證了鉆孔位置的準確,減小了遇到地下障礙物的情況,也使鉆孔垂直度更加有保障,后期增補的三管高壓擺噴墻便是如此。
3.2 優化方案
雖然目前基坑防滲已達到預期目的,但由于重復施工增加了施工費用。結合原設計及后期處理方案,并考慮到工程造價等因素,總結出另一止水帷幕設計方案:高壓噴射注漿方式采用雙管擺噴,形成最小400mm厚的防滲墻。具體布置如圖1所示。
3.3 支護方案
采用復合式支護結構,其中,在標高-6.0m以上采用土釘墻作為支護結構,在標高-6.0m以下采用鉆孔灌注樁(樁間加單管高壓旋噴樁)預應力錨桿(錨)作為支護結構。鉆孔灌注樁間距1.3m/1.4m,高壓旋噴樁設計樁徑60cm。灌注樁軸心向基坑外偏移15cm,作為高壓旋噴樁軸心。
4 施工難點
盡管在施工前期做了大量的準備工作,全程采用全站儀跟蹤測量放樣,但仍遇到以下施工難題。
1)地下障礙物較多
在施工過程中發現地下有較大的片石和早期建筑的混凝土梁,給鉆孔造成很大困難。當障礙物較淺時,采用先開挖回填后再施工的辦法;當障礙物較深時,采用金剛石鉆頭穿過障礙物,在噴漿時在障礙物附近復噴兩次,盡量保證其周圍土體防滲能力,如圖3所示。
2)混凝土灌注樁“大肚子”現象嚴重
由于混凝土灌注樁施工工程中同樣存在受地下障礙物影響的問題,鉆孔完成后很容易在障礙物附近形成一定體積的塌孔,以致在混凝土灌注過程中造成超方而形成混凝土大肚子。由于大肚子混凝土一般都體積較大且有一定深度,當出現大肚子混凝土在旋噴樁樁位時,不可簡單采用穿過的辦法施工。一般采用將旋噴樁樁位向基坑外側偏移,并增補1根旋噴樁的方法施工(見圖2)。從而避開“大肚子”混凝土,可以保證旋噴樁的止水效果。
5 單管高壓旋噴樁施工
5.1 施工試驗
為保證施工質量,合理選定施工參數。正式開工前,根據不同的施工參數做3根試驗樁,噴至地面,待終凝3d后外開觀察樁體質量。具體施工參數如表1所示。
5.2 施工參數
根據樁體質量,最終選定如下施工參數:①旋噴壓力27~29MPa;②漿液密度1.42kg/L(換算水灰比1.25∶1);③提升速度19cm/min。
5.3 施工工藝
旋噴樁施工采用鉆噴分離施工工藝,采用地質鉆機鉆孔,高噴臺車連續噴漿。施工流程:孔位布置鉆孔制漿噴射作業空孔回灌。
6 灌后檢查存在的問題及處理
6.1 檢查情況
開挖前根據抽水試驗,坑內井平均降深約4m,測得整個基坑(開挖周長560m)滲漏達500m3/h。
6.2 滲水原因
由于設計灌注樁間距多為40cm,旋噴樁與灌注樁理論搭接只有8~9cm,且基巖普遍深達21~22m,即使不考慮受鉆孔灌注樁垂直度以及地下障礙物等多方面因素影響,高噴鉆孔按照規范1%嚴格控制垂直度,仍在8~9m以下就會出現封堵缺口,造成每個灌注樁間均有滲漏通道。
6.3 處理方法
由于基坑開挖較深,最深處接近挖到基巖,現只是降4m左右水深,滲水達到500m3/h。且周邊環境基本不允許坑外降水。如不進一步采取防滲措施,基坑無法開挖。為了使基坑順利開挖,建議在冠梁外側5cm、兩鉆孔灌注樁中間增設1個三管高壓擺噴漿孔,進行三管高壓擺噴灌漿并與兩側鉆孔灌注樁相接,底部插入基巖50cm,上部到18.6m高程(冠梁底部),形成一道厚度不小于20cm的高噴防滲墻,如圖2所示。
施工中將所有灌注樁均用反鏟挖出1m左右,準確找出灌注樁實際樁間中點,放出高噴孔孔位,施工中嚴格按照施工參數進行三管擺噴灌漿施工。
6.4 處理效果
整個基坑大面開挖深13.2~15.5m,最深處達21m(挖到基巖),整個開挖暴露面地下水位以下無一處滲水,整個基坑開挖結束,坑內最多只起用5~6臺80m3/h深井泵斷續抽水,開創了南昌地區深基坑不用坑外降水的先例。
7 結語
實踐證明,高壓旋噴樁是一種經濟有效的防滲止水技術,切實保證了基坑施工進度和質量。通過本工程的成功應用,在一定程度上拓展了高壓旋噴樁的應用前景,為今后類似工程的施工有一定的借鑒作用。
引言:旋挖成孔灌注樁在國際上的發展已經有幾十年的歷史,被譽為“綠色施工工藝” ,其特點是工作效率高、施工質量好、塵土泥漿污染少、使用范圍廣機械化程度高,近年來在我國逐漸被人們認識和應用。裕豐荔園項目根據實際情況采用旋挖成孔灌注樁,取得了較好的經濟與社會效益。
1.旋挖樁工作原理簡介
旋挖成孔施工是利用鉆桿和鉆斗的旋轉,以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力,通過鉆斗的旋轉挖土,使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗卸土。施工時,旋挖鉆孔首先轉動底部帶有活門的桶式鉆頭回轉破碎巖土,并直接將巖土裝入鉆斗內,然后由利用鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土,如此循環不斷削土、取土、卸土直至鉆至設計深度為止。(右圖為本項目使用的旋挖樁機)
2.項目概括
裕豐荔園住宅小區項目位于南寧市大學東路,兩棟三十二層的高層住宅樓,地面兩層商鋪三十層住宅,兩層地下室,基礎采用旋挖成孔灌注樁基礎,場地巖土層分別為:人工堆填雜填土,粘土,粉質粘土,粉砂,圓礫,泥巖。根據地勘報告,從場地地質及施工條件來看,因樁長較長,不宜使用人工挖孔樁;因場地存在粉砂與圓礫層,靜壓預制樁較難穿過;項目處于市中心,周邊有學校及住宅小區,若采用鉆(沖)孔灌注樁,現場文明程度差,對周邊影響較大。經綜合考慮后,本項目采用旋挖樁成孔灌注樁,持力層采用中風化泥巖,樁徑有800mm,1000mm,1200mm三種,樁長在28m~41m范圍之內,施工采用旋挖成孔泥漿護壁后安裝鋼筋籠,水下灌注砼施工方法,共計旋挖樁184根,工期約為兩個月。
3.旋挖樁及其他配套施工機械設備
本項目施工采用商品混凝土,由混凝土公司負責罐裝運送,并采用泵送工藝澆筑,現場無需設置相應機械。但現場加工鋼筋,制作護壁泥漿,鋼筋籠吊裝等施工工序仍需要配置相應的配套機械設備。所需施工機械設備見下表一。
右圖為本項目旋挖樁機及主要配套設備施工時的現場照片,上為旋挖樁機及吊裝鋼筋籠所需的吊車,左側為加工鋼筋籠,下為制作護壁泥漿的泥漿池。
3.旋挖樁成本構成分析
本項目共使用的800mm,1000mm與1200mm三種樁徑,無擴大頭,樁長按35m。根據施工圖分別計算各項成本構成,其中縱筋與箍筋均按三級鋼;樁縱筋一半按樁全長,一半按2/3長度;箍筋加密區按5d(d為樁徑),加勁箍間距2m;計算依據為本項目施工時原材料價格:鋼材4500元/噸,混凝土 300元/ m3 ,施工費按折算的330元/ m3(包含人工,機械進場費等),下面以800mm樁徑為例
1) 樁徑為800mm:
a) 混凝土:
混凝土方量:0.503×35=17.6m3;
混凝土成本:17.6×300=5280元
b) 鋼筋(縱筋10 22,箍筋 8@200):
縱筋重量:(5×35+5×35×2/3)×2.98=869 kg
箍筋重量:(13.6×31+13.6×2×4)×0.395 =210 kg
加勁箍:17×2.5×1.58=67 kg
合計鋼筋重量:869+210+67=1146 kg
合計鋼筋成本:1146 ×4500/1000=5156 元
c) 施工費:17.6×330=5808元
合計成本:5280+5156+5808=16244元
2) 旋挖樁成本分析表:
4.總結
1.工程概況
北京地鐵六號線02標甜水園車站主體結構采用明挖法施工,為雙層雙跨結構,車站寬度為22.9m,開挖寬度為23m,基坑開挖深度為17.4m左右,基坑變形控制等級為一級,地面最大沉降允許值26mm,支護結構水平最大位移為30mm,主要采用鉆孔灌注樁支撐體系。
2.施工組織安排
2.1人員配置
鉆孔灌注樁施工共有三個班組:鉆孔灌注班負責機械鉆進成孔施工;鋼筋加工班負責鋼筋籠下料、安裝、綁扎;混凝土作業班負責鋼筋籠運輸、下吊、混凝土澆筑。
2.2機械設備配置
鉆孔灌注樁施工主要機械設備有旋挖鉆機、汽車吊、裝載機、泥漿泵、護筒、漏斗及導管等。
3.鉆孔灌注樁施工工藝流程
本工程鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機施工,施工工藝較傳統施工工藝效率高,環保性能好。
3.1鉆孔灌注樁施工工藝
(1)泥漿制備
采用清水加膨潤土制備護壁泥漿,泥漿比重控制在1.15~1.20。
(2)測量放線
根據設計樁位坐標,使用全站儀進行樁的中心位置放樣,無誤后利用十字交叉法確定樁位,四周設護樁。
(3)護筒埋設
鋼護筒埋設工作是旋挖鉆孔機施工的開端,鋼護筒平面位置與垂直度應準確,鋼護筒周圍和護筒底腳應緊密,不透水。
護筒采用板厚為4~6mm的鋼板焊接整體式鋼護筒,直徑1.2m,埋深3.0m。人工開挖埋設,挖坑直徑比護筒大0.2~0.4m,坑底深度與護筒底同高且平整。護筒上設2個溢水口,護筒埋設時,筒的中心應與樁中心重合,其偏差不得大于20mm,并應嚴格保持護筒的垂直度偏差不大于1%,同時其頂部應高出地面0.3m。護筒位置正確固定后,四周均勻回填粘土,并分層夯實,確保成孔的質量。
(4)人工探孔
人工探孔就是采用人工挖孔來探明地下管線,保證施工安全。人工探孔開挖深度3m并挖至原狀土為止。開挖過程中如果遇到不明管線立即停止開挖,向上級匯報。
(5)鉆機就位
樁位放樣完成后,即可進行鉆機就位,事先要檢查鉆機的性能狀態是否良好,保證鉆機工作正常。鉆機就位應平穩,不發生傾斜、位移。
(6)鉆孔施工
開孔位置校對無誤后即開鉆,為防止澆筑完成的混凝土樁受到擾動,保證樁質量,要安排隔樁施工。鉆孔時采用泥漿護壁,防止孔壁坍塌。鉆頭在提升前必須回轉3~5周,防止孔底土層粘附鉆頭導致卡鉆。
(7)成孔檢查
孔深達到設計標高后,對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等需進行檢查,檢孔采用自制籠式探孔器,吊入孔內檢測。探孔器能垂直放入孔底,且上下順暢無掛絆,即表示鉆孔孔徑、孔形、傾斜度符合要求,否則還要進行掃孔。
(8)清孔
旋挖鉆機成孔后沉渣均不會太厚,一般均能滿足設計要求,如發現沉渣厚度超過設計標準,可采取旋挖鉆機下鉆旋挖清孔,如有必要,也可采用泥漿置換法清孔。
(9)鋼筋籠的制作和吊放
鋼筋籠制作應嚴格遵循設計圖紙和規范的有關要求辦理, 鋼筋籠制作完畢后,掛上標識牌,詳細注明其部位。為保證灌注樁保護層厚度,采用鋼筋“耳朵”的方法,鋼筋“耳朵”焊在骨架主筋外側,間距2~4m。
成孔后,應盡量縮短終孔與澆筑混凝土時間,立即組織人員和吊車進行吊放鋼筋籠工序,吊放時,保證鋼筋籠不彎曲、扭轉。
(10)下導管
導管采用φ=300mm的鋼導管,要求內壁光滑、平整不變形,并有足夠的強度及剛度,底節端頭不得有法蘭,導管要順直不漏水,在使用前應做氣密性試驗。
在導管使用前,必須根據導管的每節長度及累計長度做好統計,然后根據實際孔深選擇適當的導管,吊放入孔時,應保持位置居中,防止跑管撞壞鋼筋籠。導管放至底口距孔底0.4m~0.5m即可停止,并在孔口用夾板固定,接上漏斗。
(11)混凝土澆筑
灌注混凝土之前,需再一次測孔底沉渣厚度,如大于150mm,則需要進行二次清孔,沉渣滿足設計要求后,馬上進行水下灌注混凝土。
混凝土采用商品混凝土,坍落度為18cm~22cm,首批混凝土澆筑量應保證導管底口埋入混凝土中不小于1.0m,澆筑過程中混凝土面應高于導管下口2.0m,每次拆除導管前應保證其下端被埋入深度不大于6.0m,混凝土澆筑必須連續,防止斷樁。隨孔內混凝土的上升,需逐節快速拆除導管。混凝土上層浮漿需要鑿除,為此樁身混凝土需超灌0.5~1.0m。
(12)樁頂控制
為了精確控制樁頂標高,需要隨時測量混凝土頂面高度,測錘制作要符合規定要求,能夠準確探測到浮渣厚度及混凝土面真實高度,終止灌注條件是浮渣厚度不小于10cm,并保證混凝土面高于設計高度50cm,導管拔出混凝土面前要反插0.5~1.0m,保證樁頂混凝土面平整,避免出現空心樁。灌注混凝土過程中,及時測量混凝土面的標高,嚴格控制超灌高度,確保有效樁長和保證樁頭的高度。
3.2鉆孔灌注樁施工工藝流程圖
鉆孔灌注樁施工工藝流程圖見1。
圖1鉆孔樁施工工藝流程圖
4.施工難點及控制要點
⑴成孔后須立即灌注混凝土,保證足夠的混凝土量,使導管一次性埋入混凝土面以下一米以上,以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
⑵鉆進過程中時常檢查鉆桿垂直度,確保孔壁垂直。
⑶鉆進過程中必須控制鉆頭的升降速度,防止因漿液對孔壁的沖刷及負壓而導致孔壁塌方,并注意及時換漿或調漿,確保泥漿性能指標滿足鉆進成孔需要。
⑷加強對混凝土坍落度的控制,以18cm~22cm為宜,在灌注過程中嚴格測量混凝土的標高和導管的埋深,埋深應保持在2m~6m,要保證灌注工作順利進行。
⑸卡鉆是施工中最易發生、且危害較大的事故,要加以預防,一旦出現事故,要采取有效措施及時處理,主要方法有:用吊車直接向上起吊;當卡鉆位置不深時,也可人工直接開挖。
⑹當遇塌孔時應探明坍塌位置,將砂和粘土混合物回填到塌孔位置以上1~2m,等回填物沉積密實后再重新鉆進。
5.結束語
鉆孔灌注樁的運用目前已相當普及,但由于其進行的是水下灌注混凝土,施工過程是無法觀測到的,成樁后也不能進行開挖驗收。施工中任一環節出現問題,都會影響整體工程的質量和進度。因此,在現場施工時要密切注意各個環節,保證施工順利和成樁質量。
參考文獻:
中圖分類號:TE922文獻標識碼: A
在高速公路鉆孔灌注樁施工的過程中,采用旋挖鉆機的形式已經非常普遍,但在湖區、厚軟土、厚砂層、大樁基、深樁長這樣的條件下,旋挖鉆進施工過程往往質量事故高發,本文將結合中交一公局常嘉高速CJ-A4標在采用旋挖鉆施工的工程實例,探討湖區復雜地質條件下大直徑深孔灌注樁施工的關鍵技術。
1、工程概況
常嘉高速公路CJ-A4標為純橋標,全線一座特大橋——白蜆湖特大橋,有鉆孔灌注樁共計412根,除去橋臺24根樁徑1.5m外,其余樁徑全部為2.0m,樁長62m~72m不等,根據項目現場實際情況,樁基采用鋼板樁圍堰施工后將水中樁轉變為陸地樁的施工方法,全部采用SR280R型號旋挖鉆施工工藝。項目區屬古瀉湖堆積平原工程地質區水網平原工程地質亞區,根據鉆探資料,場地以淺部厚層軟土及中下部粉質粘土、粉土、粉細砂為主。
2、施工難點分析
由地質情況可知,施工區地層為淤泥軟土層及下部粉土、粉質粘土、粉砂層組成,其中淤泥質軟土層為1~3m厚,粉質粘土層平均32m,粉土層平均38m,粉砂層2m,其中粉土層均呈松散狀態,在該地質條件下旋挖鉆施工具有一定的風險,如果控制不當,易發生塌孔、超灌、樁偏位、成樁質量差等現象,其難點主要為以下幾個方面:
⑴旋挖鉆機樁孔垂直度對地基基礎的要求較高,針對項目處于湖區施工,雖采用鋼板樁圍堰將水上施工變為陸地施工,但最厚達3m的淤泥層給旋挖鉆機施工帶來難度;
⑵旋挖鉆機在松散粉土地層易發生塌孔,在粘土地層中易發生縮頸,必須選擇合適的鉆斗、鉆壓、鉆進速率才能保證施工順利進行;
⑶鉆進過程中泥漿護壁是重點,因此選擇泥漿指標及制備過程中的調試必須嚴格進行;
⑷樁孔為大直徑、深孔灌注樁,孔底沉渣厚度的控制是難點,樁頂質量不易保證。
3、施工工藝及關鍵技術
旋挖鉆灌注樁施工的主要流程為:樁位放樣、埋設護筒、制備泥漿、鉆進成孔、鋼筋籠加工安裝、清孔、水下混凝土灌注。
本項目樁位放樣、鋼筋籠加工及安裝、水下混凝土灌注幾個工藝流程與常規灌注樁差別不大,也沒有較高的難度,在此不再贅述。其它幾項工序由于特殊地質條件及施工環境的影響而顯示出其特有的難度,施工中需要分析造成事故的原因及總結避免出現事故的關鍵技術。
3.1護筒埋設
由于地處湖區厚淤泥軟土層,因此護筒在埋設后的穩定性及鉆機在鉆進過程中對樁孔垂直度的控制得不到保障,對此主要采取以下措施避免:
⑴護筒的選擇
護筒選擇較厚鋼板制成、同時直徑需保證在2.3m以上,埋設好的護筒采用鋼絲吊在機架下,以免發生意外時護筒掉入孔內,給施工造成困難。
⑵地基的換填處理
對樁位及鉆機施工區域內進行換填處理,將淤泥層清淤后換填外運來的粘土層,再埋設護筒,即保證了護筒的穩定性,也保證了鉆機在鉆進過程中由于地基不穩造成的樁孔垂直度不達標。
3.2鉆進成孔
⑴鉆頭選擇
通過試驗確定鉆頭直徑與現狀:應選用雙腰箍三翼合金鉆頭,鉆頭的魚尾宜尖不宜鈍,根據以往施工經驗,鉆頭的直徑一般比設計的孔徑小20mm左右即可保證達到設計要求,但在前期施工的幾根樁發現粘土層出現縮頸現象,粉質粘土層又出現擴孔現象,因此鉆頭的直徑需根據不同地層的狀態,通過摸索試驗確定,通過約10根樁的實踐,我們發現造成粉質粘土層縮頸與粉土層擴孔的原因并不在鉆頭的大小,而在泥漿及鉆進速率的控制,因此鉆頭最終確定比設計孔徑小25mm控制,以達到控制充盈系數的目標。
⑵鉆壓、鉆速控制
旋挖鉆機啟動后,初始采用低俗鉆進,保證孔位不產生偏差,在粘土層鉆進時,考慮到粘土塑性好,土質硬、穩定性好,采用中等壓力高檔鉆速鉆進,每鉆進尺控制在55cm左右,粉土層鉆進時由于穩定性較差,土體經擾動后易塌孔,采取增壓抵擋鉆進,每鉆進尺控制在40cm以內,并加入大泥漿泵控制孔內泥漿量。
⑶提鉆、下鉆速率控制
鉆斗提升時,泥漿在鉆斗與孔壁間流速加快會沖刷孔壁,有時還會在孔內產生負壓,遇有松散層極易塌孔,因此必須控制提鉆和下鉆速度,應以慢速、勻速提升和下方。本工程經實踐最終將鉆斗提升速率控制在0.7m/s以內。
3.3泥漿控制
⑴泥漿制備
針對旋挖鉆自造漿能力差的特點,必須人工造漿并及時補充孔內以維持孔壁穩定。考慮到粉土穩定性差的特點,造漿采用優質膨潤土為原料,并摻入適量的純堿配制而成。
泥漿制備必須遵循以下原則:嚴格按照施工配合比拌制,拌制好的泥漿必須在泥漿池中水解25h后才可使用,期間必須采用泥漿泵進行池內循環。
⑵泥漿指標控制
現場需設專人及時對泥漿進行稠度、比重、砂率三大指標的測試,當泥漿指標不合格時及時調整。項目采用新型的輕型泥漿,制漿流速快,護壁效果好,沉淀凝聚速度快,在旋挖鉆施工過程中能夠加快施工進度,大大提高了施工效率。為降低含砂率及孔底沉渣厚度,保證成樁質量,除了初始泥漿必須按高性能配置外,我們參照正反循環回旋鉆成孔工藝增加了2道清孔工序:
一清安排在終孔后3~4h內進行,一清后泥漿相對密度不能太低,以防產生縮頸并出現大量沉渣,同時一清的泥漿指標要盡量接近二清,以縮短二清時間,防止樁底清孔時間過長而擴孔,從而保證成樁質量,提高效率。
中圖分類號:TU755文獻標識碼: A
1、引言
隨著社會經濟的快速發展,國家加大社會基礎建設的投入,鉆孔灌注樁在公路橋梁工程上的應用也有不斷普及的趨勢,由于其質優、環保、節能的施工技術,從而得到快速發展。實際上,旋挖鉆機施工工藝是近期才在我國興起的一種先進樁基施工技術,施工工藝具有高效、環保的特點,適合一些工期短的市政工程和建筑工程。本文對有關旋挖鉆成樁施工工藝及其質量通病控制進行分析和探討,不足之處,敬請指正。
2、旋挖鉆成樁施工工藝特點
2.1環境污染小
旋挖鉆機能夠讓泥漿處于一個循環之中,或者是干成孔作業,噪音和常規循環鉆機相比具有噪聲小的優勢。
2.2 成孔速度快、鉆孔直徑范圍廣
旋挖鉆機的可成孔直徑是0.6-3.2米,土層中利用長為50米直徑為1.2米的灌注樁僅僅用4個小時的時間即可完成,和常規鉆機相比較而言,程控速度較快。
2.3 行走移位方便快捷
旋挖鉆機能夠利用履帶等進行迅速快捷地移動,可以到達一些較難到達的位置。
2.4樁孔對位準確
通過先進的電子設備即可實現精準對位,讓鉆機保持在最佳的狀態,利用主機井架控制系統對機架的垂直度進行調整,確保鉆孔質量。
3、旋挖鉆成樁施工的應用范圍
旋挖鉆成樁施工的施工方法較為適合用于粘性土、粉質土、砂土等地質的鉆孔灌注樁施工,也可以用于建筑工程的深基坑支護樁作業。
4、旋挖鉆成樁施工原理
旋挖鉆機利用自身的移動裝置,到達目的位置,讓其自身所帶的動力,供給鉆孔所需鉆壓和扭矩,結合各種類型鉆頭鉆具對地層進行切削,通過可伸縮鉆桿和鉆頭的特別構造,讓鉆孔的速度大幅度提高,成孔之后現場分階段進行鋼筋籠的制作,以及井口吊裝焊接,對標高進行控制,成孔之后要清孔,然后灌注后二次清孔,確保澆灌水下混凝土能夠成樁。
5、旋挖鉆成樁施工工藝
5.1 工藝流程
首先進行場地平整,測量定位后待鉆機就位,進行護筒的安裝、鉆機鉆孔,成孔之后進行鋼筋籠和導管的安裝工作,對水下混凝土進行灌注,最后成樁。
5.2 施工準備
(1)施工場地找平,保證鉆機在施工時不會沉陷。(2)測量定位。(3)機械引孔,引孔時埋設一定厚度的鋼板。(4)旋挖鉆機就位,把鉆機放入預定位置,鉆頭定位后,上報核準。
5.3 鉆孔施工
(1)待鉆機就位,注入泥漿,開始鉆孔。(2)主動鉆桿入孔之前,確保鉆桿勻速慢速鉆進,直至全入后才可加大速度。(3)鉆進時,回轉斗的底盤斗門應始終處于關閉狀態,避免回轉斗內砂土落入泥漿,泥漿配比為1:3,泥漿面要大于護筒頂40cm。(4)鉆進尺度要保持一致,防止出現埋鉆事故,對回轉斗的提升速度進行控制,過快和過慢都不符合規定,假如速度過快,泥漿會對孔壁泥皮產生沖刷,對孔壁的穩定性造成破壞,極易引發坍塌事件。假如提升速度過快,對下部產生一定的壓力,導致吸鉆情況和孔壁頸縮的情況,因此在易縮徑的地層中,應增加掃孔次數,并擠壓孔壁,避免出現縮徑的現象。最后,按照以上的順序循環進行,直至設計高程,最終成孔。
5.4 清孔
樁孔終孔之后,把鉆斗的高度提升,泵入性能指標要符合設計標準,循環半個小時以上,確保流出孔口的泥漿不會出現塊渣,泥漿比重約為1:2,孔底沉渣不要超過15cm,此時停止清孔。第一次清孔之后要立即完成鋼筋籠吊放及節段的井口焊接工作。全部安裝之后進行第二次清孔,待同時滿足沉渣厚度不大于10cm,以及泥漿比重不大于1.15時,二次清孔可以終結。
5.5 鋼筋籠制作安裝
旋挖鉆機成孔的速度快,因此要提前做好鋼筋籠的準備工作,為了減少井口焊接工作,按照現場起重能力的大小,節段長度約為20m,每一個節段加工焊接要符合設計要求,而且要經過檢驗。
5.6 水下混凝土灌注
水下混凝土澆筑和常規鉆孔樁在施工工藝方面是相同的,但是具體施工環節需要注意一下幾個方面:(1)導管需嚴密,長度要適當,確保底端和孔底留出40cm左右的距離;(2)混凝土拌合要均勻,坍落度在20cm左右;(3)混凝土澆筑要連續進行,不能中斷澆筑,導管在混凝土面的埋置深度要在3m左右,最大不能超過5m;(4)具體澆筑時要有質檢人員指導,避免出現導管提升過猛或者導管埋入過深的情況,容易導致斷樁;(5)灌注樁的頂面標高和設計值相比而言要高出0.5m,保證樁頂混凝土的質量符合設計要求。
6、旋挖鉆成樁質量通病控制措施
6.1 成孔質量控制
(1)定位。首先,旋挖鉆成孔之前要先定位,護筒安置在固定位置然后復核標高,護筒周圍土體進行檢查,土體的密實情況,避免在鉆孔時出現漏漿的情況;其次,施工過程中可以采取隔孔施工的方法,并且按照鉆孔灌注樁的順序進行,先成孔后孔內成樁,在樁的一側向樁身移動,對樁造成壓力,特別是剛成樁時,樁本身強度較小,在對混凝土進行澆筑時,樁孔是要利用泥漿維持平衡,因此采用隔孔施工技術可以有效預防縮頸和坍孔,這是一個較為穩妥的對策。
(2)對樁身成孔的垂直精度進行保證。保證成樁質量的前提條件就是樁身成孔的垂直精度。假如垂直精度不夠,將造成鋼筋籠和導管無法沉放的情況。為了保證成孔垂直精度能夠符合設計要求,一方面要加大樁機的支承面積;另一方面,在開鉆前期,在成孔深度約為5m時,要及時對相關垂直度進行校核,把垂直度誤差控制在一定范圍之內,每一個部件都能正常運行,然后再加速鉆進,對垂直度進行校核貫穿于整個施工過程,成孔之后還要在對鋼筋進行安置之前,進行井徑的超聲波測試。
(3) 成孔深度的確定。鉆具鉆孔后,在取出后要及時對成孔深度復核,假如鉆桿的鉆探深度不小于側繩深度,那么需要重新上面那幾道程序,先鉆孔,再清孔。具體施工過程中還要對測繩遇水容易縮水的問題進行考慮,所以在使用測繩時要先預濕,然后再重新進行標定,并且在后續使用時隨時進行復核。
(4)二次清孔的完善。沉放導管和吊放鋼筋籠,這兩道程序之間還有一段時間,此時孔內泥漿是一種懸浮狀態,沉渣會慢慢的沉到底部,無法被混凝土沖擊,最后造成永久性的沉渣,對樁基工程施工質量造成很大啊影響。所以,應當對導管在灌注混凝土前進行二次清孔,如果沉渣厚度和孔口返漿比重符合設計要求,及時進行灌注混凝土,假如其他原因導致無法及時進行混凝土澆筑,從清孔完成到澆筑混凝土不小于4小時,應當再次進行清孔。
6.2 成樁質量的控制
(1)對原材料的控制。為了保證灌注樁的質量,需要對進場原材料及其質保書進行嚴格的驗收,假如發現其二者不符合,應當及時進行復查,混凝土配置含泥量小于等于2%的中粗砂,同時含砂率在40%―45%之間,粗骨料的最大粒徑不大于40 mm,避免出現堵管的現象。
(2)配合比的控制。對配合比進行控制是基于混凝土要具有一定的流動性,需要提前在試驗室對其配合比進行確定,確保混凝土的強度可以符合設計要求,主要是由于合理的配合比可以對混凝土的離析度有一定的減弱。所以,在混凝土澆筑的施工現場,混凝土的配合比的確定要對水泥品種、含水率、砂、石規格等因素進行考慮。
(3)混凝土攪拌時間及坍落度。為了保障混凝土澆筑的流暢性及連貫性,以及混凝土的澆筑質量,對混凝土進行攪拌時,要對坍落度和時間進行控制,具體而言攪拌時間要在實驗室,按照設計規范進行確定,比如說混凝土探路度要不能大于20cm,混凝土灌注到樁頂10米時,坍落度要在15cm,確保樁身混凝土抗壓強度符合設計要求。
7、結語
綜上所述,旋挖鉆機鉆孔灌注樁施工具有一定的優勢,一方面樁側摩阻力大、孔底沉渣少、環保、高效以及質量可靠等;另一方面,旋挖鉆機的施工工藝較為新穎,中標單價一般會很高,然而其實際成本卻不高,因此對于施工單位來說,這種方法進行灌注樁施工存在非常高的經濟利潤。本文對有關旋挖鉆成樁施工工藝及其質量通病控制進行分析和探討,以期對于旋挖鉆成樁施工技術水平的提高,起到一定的理論指導意義。
參考文獻
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[4] 蔣訓忠,唐亞光.旋挖鉆機在樁基工程中的應用[J]. 中小企業管理與科技(下旬刊). 2009(03)
灌注樁系是指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁,依照成孔方法不同,灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。
鉆孔灌注樁的施工,因其所選護壁形成的不同,有泥漿護壁施工法和全套管施工法兩種。鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣已被廣泛應用于公路、鐵路橋梁等結構工程基礎中。高等級公路大、中、小橋和互通式立交橋,基本采用鉆孔灌注樁。但是,由于鉆孔灌注樁是一項隱蔽工程,較多的建設單位關心其工程施工質量。
鉆孔灌注樁具有以下施工特點:(1)與沉入樁中的錘擊法相比,施工噪聲和震動要小的多;(2)能建造比預制樁的直徑大的多的樁;(3)在各種地基上均可使用;(4)施工質量的好壞對樁的承載力影響很大;(5)因混凝土是在泥水中灌注的,因此混凝土質量較難控制;(6)費工費時,成孔速度慢,泥渣污染環境。
“溶洞”,是喀斯特地貌的一種,是地層中可溶性的巖石(石灰巖、石膏、白云巖等)在水的溶蝕作用下逐漸溶解,隨水流失,最終在巖石原始賦存位置形成的一種空洞。溶洞地貌廣泛分布在我國的西南地區,其中尤以云南、貴州分布面積最廣。
在溶洞地區使用旋挖鉆機施工時經常面臨著突發各種鉆孔事故(如:塌孔、漏漿、埋鉆、卡鉆等)的風險,當事故發生后往往要耗費較大的人力、物力、財力以及工期來進行后續處理,將嚴重影響施工進度和施工方的經濟收益。因此,在溶洞地區使用旋挖施工時,要采用合適的施工方法來最大程度地避免上述事故的發生。本文結合工程實例對如何在溶洞地區科學高效打樁的問題進行分析探討。
一、工程信息
盤龍柳江特大橋工程是廣西柳州至武宣高速工程的一個重要連接通道,該工程施工場地位于柳州市象州縣盤龍村以東約90米處。橋位區北岸屬于巖溶盆地地貌,中段為河谷地貌,南岸屬丘陵及溶蝕平原地貌。該工程項目使用旋挖鉆進行打樁,鉆孔樁徑為1800mm,孔深在30~40米之間。
場區內的具體地質情況如下:上部20米左右范圍內為可塑到硬塑狀態的粘土和粉質粘土層,土質均勻;中部為厚度在2~3米之間的呈密實狀態的卵石夾層;下部為裂隙較發育、巖體較完整的中風化灰巖,局部溶洞發育,無填充物。
二、施工問題
根據現場人員反映,在橋位北岸區域進行旋挖鉆進作業過程中,頻繁出現斜孔、漏漿、孔壁坍塌等鉆孔事故,使得施工方為了避免出現更大的事故,不得不停止施工,尋求解決方法。
三、問題分析
經過現場勘查,分析得出造成上述鉆孔事故的主要因素是鉆孔所處位置內存在溶洞。這里將溶洞誘發各種鉆孔事故的原因分述如下:
1、斜孔溶洞造成旋挖鉆孔孔斜的主要是由溶洞下底板不平整引起的。當鉆頭穿過溶洞,接觸到溶洞下底板,遇到巖石表面傾斜或出現探頭石,并且在無填充的溶洞中的鉆頭自由空間較大,很容易致使鉆頭沿空間阻礙相對較小的部位下滑,最終形成孔斜。
2、漏漿、塌孔這里形成漏漿和塌孔主要原因由于該地區的溶洞內部沒有填充物,鉆頭在鉆穿溶洞上頂板的一瞬間,大量泥漿會泄漏到溶洞空間內,使得孔內液面高度急劇下降,孔內泥漿產生的液柱壓力也隨之下降,當孔內泥漿壓力不足以維護孔壁穩定時,便造成了塌孔事故。
3、卡鉆、埋鉆卡鉆產生主要是由于無填充的溶洞內鉆頭自由空間較大,當上提鉆頭過程中,鉆具在溶洞內出現一定量的晃動時,極易造成鉆具卡在溶洞頂板上;埋鉆是在鉆孔出現坍塌將鉆具埋在孔底的事故。
四、解決方案
根據施工方提供的巖土勘察報告中對溶洞情況的具體描述,針對不同的溶洞類型,最終提供了以下三種施工方案:
1、拋填法這種方法一般適用于高度小于1米的小溶洞。具體方法為:當鉆頭鉆穿溶洞頂板時,同時將鉆頭提出孔外,然后向孔內投入片石、粘土塊,下入鉆具反復擠壓,使其密實,當使用測繩測得回填厚度超過1米,溶洞范圍形成護壁條件后即可放入鉆頭繼續鉆進。
2、灌注混凝土填充法該方法一般多用于高度在1~3米之間的溶洞。由于溶洞高度較高,單單采用拋填的方法難以獲得很好的護壁條件,故需要采用灌注混凝土填充法,具體方法如下:先向孔內拋填片(碎)石、砂混合物以及低標號的水泥漿,反復擠壓,使水泥砂漿將片石空隙堵塞,停鉆24小時待水泥的強度達到2.5MPa后,再繼續沖擊,穿過溶洞。
3、鋼護筒跟進法一般多用于高度大于5米的溶洞。具體施工方法如下:首先使用旋挖鉆機鉆進成孔至距離溶洞上頂板一定高度,然后采用振動錘將鋼護筒振動下沉至鉆孔位置,繼續鉆進,穿過溶洞,并及時將鋼護筒下沉至溶洞底部。
上述三種方案不僅可以能夠較好地預防溶洞地層漏漿塌孔、卡鉆埋鉆事故的發生,還能防止鉆孔傾斜,前兩種方法能夠較好地改善鉆頭接觸溶洞下底板時遇到軟硬不均地層的情況,采用鋼護筒方法能夠對鉆頭起到一定的限位作用,再輔以合適的操作方法,從而避免孔斜。
五、解決效果
通過對照鉆孔柱狀圖,根據具體的溶洞分布狀況,選擇合適的施工方案,雖然施工過程中,材料消耗費用有一定程度的增加,但最終基本上避免了由溶洞地層誘發的各種鉆孔事故的發生,保證了整個基礎工程的順利完工。
六、案例總結
通過本次施工案例,對溶洞地區施工鉆孔灌注樁過程中各種鉆孔事故的誘發原因以及針對具體的溶洞狀態所提出的解決方案進行了全面的介紹。下面提出幾點注意事項以供參考:
1、施工前要詳細地查閱地質報告,對溶洞的發育狀態、位置分布、填充情況等有充分的了解。
2、根據溶洞的性質選擇合適的施工方法,這樣才能起到最好的溶洞處理效果。在堅硬土層中不強行加壓,應吊住鉆桿,控制鉆進速度,用低速度鉆進。
3、施工過程中,根據不同地層,控制使用好泥漿指標,要密切關注鉆孔內泥漿的液面高度,當高度突然降低時,要及時將鉆頭提出孔外,并尋找原因,避免孔內壓力過低造成孔壁坍塌導致埋鉆事故的發生。
4、在孔口附近準備大量粘土、片石和一定數量的袋裝水泥,同時現場布置兩個較大的泥漿池,發現孔內有漏漿現象,要及時補漿和進行回填。
5、鉆機操作手要調整好心態,鉆穿溶洞接觸到溶洞下底板時不要盲目加壓,避免引起孔斜。
Abstract: Foundation pit support in various forms, but in the sandy soil because of its special nature of soil, this paper introduces the bored pile + high pressure rotating pile and anchor combined support in the sand area of Doumen District, Zhuhai City, the gravel pit excavation engineering application of supporting structure, analysis and summary of the design, construction and monitoring etc..
Key words: foundation pit; bored pile; high pressure jet grouting pile; anchor
中圖分類號:U443.15+4 文獻標識碼:A文章編號:
1 引言
富山水質凈化廠管網配套工程斗門鎮污水泵站位于珠海市斗門區斗門鎮南門村,泵站北面為接霞莊護莊河,南面為南門涌,東西兩皆為魚塘。該污水泵站基坑原方案為沉井施工,采用兩排水泥攪拌樁(樁長15米,樁徑500mm)作止水帷幕,樁間平面搭接150mm,排水下沉,因泵站位于礫砂層,同時虎跳門水道連通至南門涌,海水位潮汐變化引起的土體水流會影響水泥攪拌樁初凝,并造成水泥流失,在對水泥攪拌樁試樁并抽芯后發現,攪拌樁成型不理想,達不到止水要求,排水下沉方案無法實施。考慮到該泵站地質條件及潮汐影響,提出鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁+錨索組合式支護方案,下面簡要介紹該方案的特點及設計施工等問題。
2 方案設計
2.1 基坑概況
(一)本工程場地位于珠海市斗門區斗門鎮南門村南門涌北側,包括地上1層地下1層的污水泵站。
基坑開挖深度:9.1米;
基坑面積:841m2;
基坑周長:約117m;
基坑設計使用年限:12個月。
(二)基坑支護結構所在的地質土層
根據地質勘察報告,場地基坑支護設計相關的巖土層從上到下主要有素填土層、粉質粘土、礫砂、礫質粘性土:
1、素填土層:灰黃色、灰褐色等,稍濕~飽和,松散,成分為粘性土,局部地段含20%碎石、塊石等,土質松散,鉆進時漏水,欠固結,厚度1.80~2.10m。
2、粉質粘土:灰褐色、灰黃色,飽和,可塑,成分以粉粘粒為主,局部含少許粗砂粒,強粘性,土質較均勻,厚度4.20~4.90m。
3、礫砂:灰褐色、灰黃色等,飽和,中密,級配差,砂礫成分石英,含20%粘性土,土質不均勻,厚度6.80~6.90m。
4、礫質粘性土:系花崗巖殘積土,灰黃色、肉紅色或斑雜色等,飽和,可塑~硬塑,原巖殘余結構可辨,礦物除石英外均風化成土,厚度4.30~4.50m。
2.2 基坑支護設計原則
1、場地巖土條件復雜,基坑開挖深度大,采用樁錨支護;
2、基坑支護設計考慮了道路行車荷載按15KPa,寬6米;
3、基坑開挖深度為9.1米,基坑安全等級為二級;
4、基坑支護結構:上部放坡+注漿花管+鉆孔灌注樁+預應力錨索+高壓旋噴樁樁間止水;
5、基坑上下設排水溝,在角部位置設集水井。
2.3 基坑支護方案
雖然場地地質條件較簡單,周邊環境較簡單,但基坑開挖深度較大,開挖段存在素填土、粉質粘土和礫砂層。綜合考慮合理性、安全性和經濟性確定采用樁錨支護的形式。
(一)主要支護結構設計
因本基坑周長較小,基坑各面的情況如標高、開挖深度、地質情況和周邊環境等基本相同,設計按一個斷面進行考慮。上部2.75m進行放坡,坡面采用注漿花管+掛網噴射混凝土的形式進行護坡,下部采用樁錨支護的形式。灌注樁之間后采用高壓旋噴樁進行填縫和止水;砂層中預應力錨索應采用跟管鉆進施工。詳見支護剖面圖。
(二)排水設施設計
在基坑周邊坡頂設置300×400mm截水溝、坡底設置300×400mm排水溝,縱向坡度為5‰,截排水溝采用M7.5漿砌MU10灰砂磚,1:2.5防水水泥砂漿抹面20mm。共布置2口集水井、一個沉砂池。
3 施工技術要求
(一)高壓旋噴樁施工技術要求
(1)可先用鉆機引孔,雙重管引孔直徑為91mm,引孔施工時應做好地層記錄情況,以滿足設計要求方可終孔;
(2)雙重管高壓旋噴樁樁徑為Φ600,間距1300mm,水泥采用P.C32.5R水泥,漿液水灰比為1:1.0,要求水泥用量不少于350kg/m,外加劑為三乙醇胺,摻入比為水泥用量的0.03%;
(3)旋噴樁施工前應預先采用鉆機引孔至設計深度后方可進行旋噴施工,成孔深度一般大于設計孔深0.5m,成樁垂直偏差不大于0.5%,定位誤差不大于50mm;
(4)雙重管高壓旋噴樁噴射作業時,水泥漿液壓力與氣流壓力應在現場試樁,以確定能達致設計要求樁徑的水泥漿液壓力和氣流壓力等工藝參數,每組測試數量不少于3根。
(二)鉆孔灌注樁施工技術要求
(1)鉆孔灌注樁垂直度偏差≤0.5%,鉆進過程中,經常檢查機架有無松動或移位,防止樁孔移動或傾斜;
(2)鋼筋籠保護層為75mm,主筋采用搭接焊,同一截面接頭面積不應大于50%鋼筋籠在堆放、運輸、起吊、和入孔過程中做好加固措施,防止鋼筋籠變形;
(3)砼灌注高度應比設計樁頂標高高出500mm,在冠梁施工前,將樁頂浮漿鑿除清洗干凈;
(4)砼強度等級為C30;
(5)砼灌注前應進行清孔,孔底沉渣厚度不大于100mm;
(6)鉆孔樁主筋為HRB335級鋼筋,箍筋及加勁筋為HPB235級鋼筋。
(三)預應力錨索施工技術要求
(1)預應力錨索整體施工前,應進行錨索基本試驗,以檢驗錨索的極限抗拔力,檢驗條數不宜少于12根;
(2)錨孔位放點位置準確,孔位偏差±20mm;
(3)錨孔徑為150mm,入射角為20°,為保證成孔質量,須跟管鉆進,且成孔深度應比設計長度長0.5m,錨索采用2×7Ф5鋼絞線,單束鋼絞線強度標準值為fak=1320Mpa,錨索外露長度不小于1.5m;
(4)錨索注漿采用M30水泥砂漿,可添加適量早強劑,水泥砂漿采用攪拌機拌和,隨伴隨用。注漿采用二次高壓注漿工藝,一次注漿孔口溢漿即停止注漿,二次高壓注漿壓力宜控制在2.0~2.5MPa以上;
(5)錨索張拉應在達到錨固體強度的80%以上且不小于15MPa后,一般在注漿十五天后方可進行張拉鎖定(具體張拉時間應根據試塊抗壓強度結果確定);
4 基坑觀測
1、共設監測點18個,水平位移觀測點4個,深層位移觀測點4個,水位觀測點4個,預應力錨索錨固力監測點6個。
2、在基坑開挖、下大雨及地下室底板施工時,每天觀測1~2次;待位移和沉降穩定后,3天觀測1次;如變化幅度大,需加密觀測。
根據現場工程實際情況,參照廣東省《建筑基坑支護技術規程》(DBJ/T15-20-97)的有關規定,基坑安全等級為二級,最大水平位移允許值0.004H且不大于50mm,周邊地面沉降變形允許值0.003H且不大于40mm。
報警值取允許值的75%,作為現場監測報警的標準。
正常情況下當天監測數據可以在隔1日提供,當出現異常情況時應現場報告監理單位異常值大小與風險程度,并當天提出監測報告。出現異常情況時,須停止施工,分析原因和采取措施。
3、變形觀測精度至少滿足三等精度要求,觀測結果及時通報相關單位。
4、變形觀測在支護工程竣工后1年內改為每半月觀測1次。
5 施工檢測
1、常規檢測:施工材料、水泥、鋼筋、錨索等須質量檢測合格后方可使用。
2、錨桿(索)抗拔力檢驗應在錨固體達到強度的70%以后進行,試驗數量按有關規范要求執行。
3、樁身混凝土試塊強度檢測。
4、噴射混凝土厚度采用鉆孔檢測,按100m2一組。
5、未盡事宜,施工應嚴格按照國家及地方有關施工和驗收規范進行。
6、施工前應進一步了解周邊管線分布情況及周邊建筑物樁基位置情況,確保施工順利進行。
4 結語
通過本工程的實踐,結合考慮安全性、施工工期及造價,礫砂層地下水較豐富的地區采用鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁+錨索是可行的;同時抗滑移、抗傾覆和整體穩定性均可達到要求,適合工期緊的基坑開挖工程。
[abstract] with sinopec northwest oilfield branch area YuBei 1 HeTianHe bridge project as an example, this paper briefly introduces the rotating drill in silty sand, sand layer of the steel construction technology and quality control.
[key words] the rotating drill; Powder sand layer, fine sand layer; Build island platform; The steel tube; Drilling; The mud; Hole cleaning; advantages
中圖分類號: TU413.3文獻標識碼:A文章編號:
隨著建筑業的高速發展,鉆孔灌注樁以其廣泛的適用性、安全性等優點,在高層、高塔建筑;高速公路、高鐵橋梁基礎施工中被越來越多地應用。如何加快鉆孔灌注樁施工進度和施工質量,是每個施工單位關心的問題。在橋梁施工中,對施工單位來說,完成鉆孔灌注樁的施工就等于完成了整個橋梁工程的一半,選擇合適的鉆孔設備是加快施工進度的關鍵。本文結合工程實際簡要介紹旋挖鉆機在粉砂、細砂層中的鉆孔施工工藝和質量控制。
1工程概況
本工程為中石化西北油田分公司重點建設項目,為玉北油田區塊主要要道。該工程位于塔里木盆地西部,塔克拉瑪干沙漠西部邊緣,新疆維吾爾自治區和田地區。全橋總長997.8m,下部結構為鉆孔灌注樁基礎,樁柱式橋墩,肋板式橋臺;上部結構為33孔30m預應力混凝土箱形梁,橋臺樁徑為φ1.2m、橋墩樁徑為φ1.6m,單樁樁長為45m-48m,共計72根樁,3358m。該橋址位于玉龍喀什河與喀拉喀什河匯合口下游處和田河處,6-8月份為河流汛期,河水漫灘,其他月份地下水位埋深較淺,一般為0.1m-1.44m。
地層巖性如下:
第①層粉砂:全新世沖洪積形成,廠區內均有分布,成層不穩定,層厚0~3.00m。
第②層粉細砂:全新世沖洪積形成,廠區內均有分布,成層不穩定,層厚2.00~4.70m。
第③層細砂:全新世沖洪積形成,廠區內均有分布,成層較穩定,層厚10.0~10.5m。
第④層細砂:全新世沖積形成,廠區內均有分布,成層穩定,層厚8.2~10.9m。第⑤層細砂:全新世沖積形成,廠區內均有分布,成層穩定,層厚34.8~37.2m。
各巖土層物理力學設計參數表
2鉆孔設備選擇
因本工程工期緊、任務重,為了加快鉆孔灌注樁施工進度,選擇兩臺山河智能SWDM22旋挖鉆機進行鉆孔灌注樁的施工,但是針對本工程不良地質情況選用旋挖鉆機施工又存在一定的難度,如何確保鉆孔灌注樁的施工質量,對每道工序的質量控制尤為關鍵。
3施工工藝及質量控制
3.1工藝流程
3.2平整場地、筑島
因橋址處地下水位較高,在鉆孔作業時機械振動極易液化,土方容易失穩、極易塌孔,故在鉆孔作業時需要進行筑島,為旋挖提供作業平臺,根據施工要求合理規劃場地,每三排墩設置一個平臺,作為旋挖鉆機作業平臺兼作混凝土運輸便道,填筑高度1.5-2.0m,在樁位外側10m用挖掘機取土直接甩到作業平臺位置,分層填筑1.2-1.7m,整平后再填筑30cm左右的戈壁料(天然砂礫)、灑水,挖掘機穩壓密實即可進行樁位放樣、鉆孔作業。挖掘機開挖的取土坑可以用作泥漿循環池及棄土坑。通過試孔作業,筑島平臺高出水位至少1.5m以上對成孔質量良好。
3.3樁位放樣
筑島平成后,依據設計圖紙與交樁成果,由測量人員用全站儀統一測放各樁準確位置,釘十字保護樁,然后在樁位周圍做醒目標記,既便于尋找又可防止機械移位時破壞樁點。樁位測放執行兩級復核制度,并經監理驗收合格后進行鉆孔。從施工所發生的問題及成樁所反映的問題說明,樁位放樣工作的準確與否是影響后續工序能否進行的重要條件。在施工中發現,樁位兩級復核對成樁后的樁位準確性有很大的影響,從施工控制點對護筒中心,即樁位中心進行檢驗是很有必要的,這樣可以減少機械振動碾壓及人工移動而引起樁位的偏移。
3.4埋設鋼護筒
3.4.1護筒的選擇及埋設
根據地質資料可知,地面以下0-7.7m為不穩定的粉砂、粉細砂層,故選用傳統的低矮鋼護筒不能滿足施工要求,但是用太高的鋼護筒埋設起來則成為埋設護筒的難點工作。根據試樁總結選用1.2cm厚,內徑大于樁徑20cm,6m高的鋼護筒進行施工能夠滿足施工要求。按照一般埋設護筒的方法進行施工是無法完成的,使用振動錘進行護筒的埋設又比較麻煩,在埋設護筒時我們選用大鉆頭進行樁位鉆孔掏土,鉆至2-3m后,再利用吊車起吊護筒至樁位,通過測量人員再次復核樁位無誤后,將護筒下放定位,然后用旋挖鉆機、挖掘機分別在護筒兩側對稱垂直下壓鋼護筒至要求深度即可,下壓鋼護筒時測量人員隨時復核護筒的垂直度,防止在埋設的過程中發生傾斜。鋼護筒下壓至要求深度后,用人工清除護筒周圍松散土,在護筒四周用麻袋裝土回填夯實至護筒頂部。出漿口要鋪設厚塑料布或編織袋,以防止護筒在出漿時四周塌方。
3.4.2護筒的檢查驗收
制作鋼護筒時,要充分考慮鋼護筒的尺寸及材質,其內徑至少要大于樁徑20cm,壁厚應能使護筒保持圓筒狀及不變形,因為這是鉆孔灌注樁的成品質量和鉆進過程是否能夠順利進行的重要保證,確保進尺時鉆具不刮擦護筒,這一點對于旋挖鉆機這種提鉆頻繁來講相當重要。
埋設鋼護筒時應通過定位的控制樁,準確定位樁位,定十字保護樁,埋設護筒時測量人員隨時復核校正鋼護筒,以免發生偏移,使護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合,同時用水平尺和錘球檢查,使鋼護筒始終保持垂直。護筒埋設是否合格直接關系到樁基的成孔質量,也是誘發塌孔的因素。所以埋設護筒時必須保證其垂直和穩固。
護筒在埋設定位時,護筒中心與樁中心的平面位置偏差應不大于50mm,護筒在垂直方向的傾斜度應不大于1%,護筒底部和四周應采用粘土或砂袋分層夯實,使護筒底口處不至于漏失泥漿。護筒頂宜高于水位1.0-2.0m,當孔內有承壓水時,護筒頂宜高于穩定的承壓水位2.0m以上。
3.5鉆機就位
鉆機就位前,要檢查鉆機的性能處于良好狀態,以保證正常鉆孔作業。鉆機就位時,鉆機自行行至孔口位置,在鉆機完全伸展開行走履帶,然后固定鉆機,操作人員通過自動系統將鉆機調制水平,鉆機升起達到鉛垂并鎖定后,經測量人員檢查鉆頭中心與樁位中心重合后,才可開鉆。在鉆機就位時,根據情況可在鉆機位置設置一塊整體鋼板,這樣可以均勻分布鉆機自重產生的壓力,有利用鉆機的穩定。旋挖鉆機準確自動調平定位對成孔質量起到關鍵的作用。
3.6鉆孔作業
3.6.1選擇優質泥漿,是成孔質量的保證
針對粉砂、細砂層地質,結合旋挖鉆機施工特點,根據以往經驗,選擇優質華科復合型聚合物泥漿作為鉆孔護壁泥漿,其泥漿本身是一種高分子量,多種成分復合,具有多功能性的泥漿材料,是極易溶于水的粉末顆粒,經過水配制成的泥漿,在使用過程中,在孔壁上能夠形成一層有很強張力的保護膜從而起到護壁效果。該泥漿具有很好的護壁性能和堵漏性能,材料中配有護壁劑,護壁劑中的NH4+、K+進入砂層的空穴后,使上下兩晶體胞連結的很緊,水分子不能再進入晶胞層間,從而起到保護孔壁穩定的作用。材料中的堵漏劑可以進入漏失通道后,能與孔隙和裂隙牢牢地粘附在一起,防止泥漿繼續向深處流動。其泥漿配置也相對簡單,因泥漿極易溶于水,所以根據旋挖鉆機鉆速快的特性,可以選擇原孔制漿施工(即水泵往樁孔內及時補水,人工將泥漿粉末灑在水頭處,經過旋挖鉆頭攪動自制泥漿),摻量為0.5~1kg/1000L水。配制時應注意,在下尺前要適當將泥漿濃度稍大一點,且在鉆孔過程中試驗人員隨時測量泥漿比重及粘度,必須保證有足夠量的泥漿補充,旋挖鉆機在旋轉作業過程中,才能起到良好的護壁作用防止孔壁塌方。配制泥漿的性能及質量直接決定著成孔的質量。
配制的泥漿性能指標
3.6.2選擇合適的鉆速,提高成孔質量
在鉆孔過程中,根據設計文件地質情況,先初步確定鉆孔速度,但在實際的鉆孔施工中,根據鉆機出渣的實際情況,及時判斷現場實際地層地質情況,及時調整鉆機在不同地層的進尺速度,根據試樁試驗總結,一般45m-48m單樁成孔時間控制在5-8小時為宜,在不同地層選擇的鉆速如下:
不同地層對應的鉆速
在鉆機開鉆后,一定要保證孔內泥漿數量的充足,同時確保孔內泥漿水頭高度高于地下水位高度,在開始下尺時,要高濃泥漿、慢速鉆進,以防止進尺過快,過分擾動孔壁未形成泥漿保護膜的松散土體導致塌孔,或者因為鉆速過快造成泥漿進入孔內的方量小于挖除孔口的出渣方量,造成孔內泥漿水頭高度不足而導致塌孔。
在鉆孔作業時,除了適當控制鉆速外,很好地控制提鉆出渣速度,也是保證成孔質量的又一重要要素。因為在鉆機提鉆出渣的過程中,會造成孔內泥漿面高度的劇烈變化,若提鉆出渣的速度過快,就會造成孔內泥漿劇烈涌動沖刷孔壁,會造成護筒底部因受到劇烈沖刷而導致大面積塌孔的事故。
此外,因旋挖鉆機在鉆孔過程中會掏出大量的棄土,所有在旋挖鉆機鉆孔時,及時用挖掘機或裝載機及時清除孔壁周邊棄土減輕孔壁周圍土體壓力對成孔質量也至關重要。
3.7清孔(掏渣)
用測繩測量孔深,當鉆孔達到設計孔底標高30cm左右時,暫停鉆機進尺,將樁孔靜置一個小時左右,用探孔器及測繩檢孔,確定孔徑無問題,以及沉渣厚度以后,再次利用旋挖鉆機完成剩余進尺同時撈起沉渣,注意鉆頭提升時要慢速提升,盡量減少因提鉆速度太快擾動孔壁,對孔壁不利。清孔完畢后移走鉆機立即進行鋼筋籠的吊裝。針對本工程地質情況,盡量減少鋼筋籠的接頭,一般控制在2-3節鋼筋籠,焊接時安排操作熟練的電焊工,以節約焊接時間,鋼筋籠吊裝時間越短對樁孔越利.在吊裝鋼筋籠時,必須配專人看護樁孔,隨時對樁孔補充泥漿,保持孔內泥漿的水頭高度,維持孔內壓力平衡,防止水頭太低發生塌孔。
3.8水下混凝土灌注
導管安裝、水下混凝土灌注、導管拆同常規工藝。
在灌注水下混凝土前必須再次測量孔深,確定沉渣厚度必須滿足設計及規范要求,否則要利用導管通過空壓機采用反循環清孔將沉渣排出孔外,才可以進行水下混凝土的灌注。
4 結束語
不同的地質條件采用不同的機械,但是旋挖鉆機以其適用性強、效率高、污染少、功能多等特點,近幾年來被廣泛地使用于高速公路橋梁基礎施工中。本文僅以旋挖鉆機在粉砂、細砂層地質條件下的施工及質量控制做了簡要介紹,隨著旋挖鉆機在建筑工程中的普及和廣泛應用,其施工工藝也會越來越成熟,適應的地質也會越來越廣泛。
參考文獻
1、《玉北1井區和田河大橋工程施工圖》 中鐵一院集團新疆勘察設計院有限公司。
Abstract: with the process of the construction of the city steadily, urban area of the limitations of deep foundation pit engineering is more and more. From engineering example to see, most sites within the scope for clay soil, silty clay soil, powder give priority to, its physical properties, soil moisture content changes with the state and change. Construction site surrounding environment change and foundation pit construction process under different conditions such as changing many uncertainties, in the process of deep foundation pit excavation of a possible foundation pit deformation, instability, den water gushing, chung sand and cause surrounding ground subsidence, cracking and other environmental engineering geological problems.
Keywords: deep foundation pit; Flow sand; A plan to deal with; Summarizing the experience
中圖分類號:TV551.4文獻標識碼:A 文章編號:
無錫某送電線路工程項目8#井為地下二層接收井,設計外半徑為5.9m,凈高原設計為11.8m,(后設計修改為12.5m)。設計開挖深度為13.388m,(實際開挖深度為14.676m,因設計原地面標高為3.712m,實測原地面標高為5.0m)。根據工程基坑深度、結構類型、工程地質等情況,設計采用43根Φ800mm的鉆孔灌注樁為圍護結構、74根Φ800mm的高壓旋噴樁為止水帷幕和三道混凝土支撐的支護結構形成
2011年12月23日,在第三道圈梁混凝土達到設計要求后,進行第三道圈梁與底板墊層之間的開挖,在開挖深度距底板墊層約1.0m-1.4m時,圍護結構的灌注樁間隙之間出現大量的流砂現象。
根據分析造成流砂的原因一是地質問題:由勘察資料揭示8#井的底板墊層正處于⑤層砂質粉土中,其特點是顆粒組成均勻,搖振反應迅速,干強度及韌性低,局部巖性接近或為粉砂,濕度等級為濕,在動水壓力的作用下極易產生流砂現象。
原因二:原設計作為止水帷幕的高壓旋噴樁的樁長為25.512m,在施工過程中,由于根據總包單位的建議,進行優化方案,將旋噴樁樁長修改為15.188m,可能由于樁長較短,導致流砂從旋噴樁底部順著灌注樁間隙向上涌。
原因三:根據設計,高壓旋噴樁與鉆孔灌注樁之間應該沒有間隙,但由于先行施工的鉆孔灌注樁沒有采用護筒,樁頭形成“蘑菇”形狀,高壓旋噴樁無法靠緊鉆孔灌注樁施工,導致二者之間產生空隙出現流砂現象。
原因四:根據地質勘察資料,8#井位置的初見水位標高為3.1m, 穩定水位標高為1.5m。勘察結論與建議顯示,在基礎施工中,宜采用相應的降水、排水以防止產生坑壁坍塌、涌土流砂等環境巖土工程問題。但在施工過程中,總包沒有要求在圍護周圍進行降水處理。由于基坑較深,水壓過大,導致基坑流水帶動粉土以致出現流砂現象。
原因五:施工質量問題:其一在高壓旋噴樁施工過程中,由于機械經常出現故障問題,維修時間過長,此前施工的旋噴樁與此后施工的旋噴樁無法較好的連接,產生間隙,可能導致出現流砂現象;其二鉆孔灌注樁設計邊間距為12cm,由于施工過程中的誤差,施工完成后的樁邊距有個別過大,達到25cm-35cm之間。間距過大是引起流砂現象的原因之一。
處理方案:由于該井的位置西側45米是城際高鐵,南側10米是市政道路,流砂
位置主要是位于灌注樁間隙,地面已有一定程度的下沉現象,經研究采用雙液注漿方案進行堵漏。該工法施工不僅使用與堵漏工程和巖基的斷裂破碎,也可以使用與軟土地基加固,尤其對在市區建筑群地下施工,保護重要建筑管線或地下基坑開挖附近的重要管線以及控制不均勻沉降,防止破裂效果顯著。其特點是具有良好的流動性、觸變性和擴散性,漿液初凝時間快且具有可調性,可以縮短土體沉降穩定時間,控制地面不均勻沉降具有明顯效果,在瞬間內能起到強化和加固作用。
經驗總結:當前許多高層建筑物基礎部分挖深越來越大,這樣相應地要求在對建筑物的深基坑圍護和基坑的止水帷幕施工提出了更高的施工要求。在深基坑止水帷幕的設計和施工上,必須針對工程具體特點和施工過程中發現的異常情況及時進行處理,當在施工中如果發生漏水現象,必須采取斷然可靠的止水措施,堅決避免出現大量夾泥的漏水現象,避免對圍護結構本身和周圍建筑物的基礎造成損害以及可能帶來的其它不可預料的損失。
(1)結合工程相關的地質勘探資料、地質剖面圖以及地下水位等土層的相關參數資料,并分析各個土層的技術參數,特別是最薄弱土層的技術資料要深入的了解認識,全面了解掌握這些地質資料,為采取合理的應急措施做好準備。
(2)根據設計,在止水帷幕施工工程中,嚴格按照設計施工,對每個工序仔細認真檢查,對施工情況一定要做詳盡記錄,及時排除施工異常情況,必要時需對薄弱土層進行預先注漿加固防漏,可采用高水速凝材料,及解決了滲漏問題,又加固了地基,一舉兩得。
(3)假如在施工中發現基坑側壁出現漏水現象,根據漏水口的位置、標高、以及該處土層得土質情況、出水量大小、出水處管道是否連通等實際情況,由專業技術人員分析,商定止漏辦法,特別是薄弱土層的滲漏出水口,一定高度重視,不能忽視。
4)在深基坑施工過程中,應采取相應的降水方案。降水措施可以防止基坑邊坡和基底得滲水,增加基底的穩定性,消除滲透力的影響,防止流砂產生。減少土體的含水率,提高土體的固結程度,增加地基的抗剪強度。
(5)采用雙液注漿法不但阻斷滲水通道,并且及時持續、有效的解決了漏水問題。該方法施工簡單、方便的優點,并且具有止水效果好、持效時間長、徹底阻斷漏水通道的優點,其成功關鍵在于徹底截斷漏水通路。
結束語:
根據經驗對于位移城市中心周邊環境復雜的淤泥質軟土基坑開挖≥8.0m, 一般情況采用帶兩道內撐系統的深支護結構, 當地下室工程施工到一定程度時, 需對內支撐進行拆除才能繼續進行工程結構的施工, 設計換撐大部分利用基坑周邊回填物與地下室結構共同作用來控制變形。
1. 工程概況
工程北側為市政主干道各種管道密集, 南側有8層框架的住宅, 東西兩側為人行通道, 地下室為二層, 工程占地面積約7620m2, 基坑面積約3435m2, 周長為234.6m, 開挖深度為8.3m。
2. 工程地質構造及其性能
工程場地土層分布如下: ①雜填土;②淤泥質填土;③填砂;④粘土;⑤淤泥;⑥淤泥夾粉細砂;⑦中砂夾淤泥;⑧中粗砂;⑨粉質粘土;⑩含砂質粘土圓角礫(如表1)
3. 基坑降排水及支護方案
3.1 排水方案
工程場地地下水埋藏較淺, 位于地面以上1.2m~2.0m 左右的雜填土中, 屬上層滯水, 水量不大, 一般隨季節變化。基坑開挖8.3m, 不超過淤泥層, 而粘土和淤泥為弱透水層, 故基坑降水采用在沖(鉆)孔灌注樁外側設置一排直徑≥Φ500 的高壓旋噴樁, 設計有效樁長為13.0m, 作為懸掛式止水帷幕。在基坑四周設置明溝組織排水, 在坑內沿坑底周圍開挖排水溝中間采用碎石形成盲溝排水的方法, 四個角上設四個集水坑。
3.2 基坑圍護方案
本工程基坑北側市政道路下各種管道密集, 南側有8層框架的住宅, 東西兩側為人行通道, 基坑圍護施工方案必須考慮到上述的環境條件。根據工程場區周環境及基坑開挖深度, 同時考慮經濟合理等因素, 支護結構采用內撐式圍護結構:沖(鉆)孔灌注樁作為圍護樁, 高壓旋噴(攪拌旋噴)樁(≥500)作懸掛式止水帷幕, 用多排500水泥攪拌樁進行基坑底被動區土體加固, 現澆鋼筋混凝土作為水平支撐體系。
由于工程結構變更, 東側地下室結構減少一跨, 基坑東側圍護樁與地下室之間間距為6.0m, 其余各向圍護樁與地下室之間間距均約為1.0m。
4. 支護施工和土方開挖
4.1 施工順序
灌注樁施工坑底被動區水泥土深層攪拌樁施工旋噴樁止水帷幕灌注樁樁頂壓梁施工土方開挖至鋼筋混凝土內支撐梁底施工圍檁及鋼筋混凝土內支撐土方開挖至設計要求標高承臺胎膜、墊層地下室二層結構換撐地下一層結構。
4.2 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁直徑為Φ700mm、Φ800mm 和Φ900mm, 樁身長度Φ700mm、Φ800mm 為15.0m;Φ900mm 為18.0m。樁間距為Φ700m@900mm、Φ800@1100mm 和Φ900@1140mm。支撐梁立柱采用460×460mm 格構式鋼組合斷面鋼結構, 基坑底面以下采用鉆孔灌注樁。混凝土強度等級均為C25。
4.3 止水帷幕高壓旋噴樁
高壓旋噴樁作懸掛式止水帷幕, 樁徑≥500mm, 設計有效樁長為13.0m。采用單管旋噴, 邊旋轉、邊鉆進, 噴射作業使用的參數:對于漿液壓力為20Mpa、注漿管提升速度20~25cm/min。
4.4 被動區水泥攪拌樁
水泥攪拌樁為Φ500@450mm, 相互搭接50mm, 有效樁長為5.0m 和3.5m, 水泥摻合量為15% , 水灰比為0.55~0.6:1, 采用SJB- 37樁機按三攪兩噴工藝施工。攪拌樁的施工工藝流程:引孔攪拌機定位預攪下沉制配水泥漿噴漿攪拌、提升重復攪拌下沉重復攪拌提升直至孔口關閉攪拌機、清洗移至下一根樁、重復以上工序。
由于坑內被動區加固從坑底標高起加固, 故坑底以上為空孔, 不噴漿, 當攪拌下沉至設計標高時開始噴漿提升至基坑底標高. 施工時采取在攪拌機鉆桿劃相應的標高控制點進行攪拌噴漿控制, 以0.4~0.6m/min的速度沉至要求的加固深度, 在原位攪拌30~60秒, 再以0.3~0.5m/min的均勻速度噴漿攪拌提起攪拌機至坑底標高。
4.5 混凝土內撐
挖土至支撐梁底標高后, 現場大部分均為淤泥質土, 承載力低, 而內支撐梁斷面為1000×700mm2, 為了確保內支撐梁施工質量, 地胎膜采用200厚毛石灌砂作墊層, 面層40厚C15素砼找平一次抹光, 測板用膠合板加釘豎向木檔拼制而成, 平撐和斜撐釘在木樁與木檔之間。
4.6 土方開挖
土方開挖根據支撐的豎向布置情況, 豎向開挖分兩次進行開挖, 順序為:挖第一層土至標高-3.0m制作鋼筋混凝土內支撐梁挖第二層土至墊層底標高;平面開挖順序:以基坑東南角的斜坡道底為分界線, 先挖北半部, 后挖南半部, 逐步由基坑西北向東南出入口推移。采用一臺大型挖掘機和一臺中小型挖掘機進行開挖。
5. 換撐施工
按設計要求換撐采用地下二層地下室與支護樁之間回填粘土至地下一層梁板底標高后, 再施工素混凝土傳力帶, 待傳力帶混凝土強度達到后再拆除內支撐。若按該方法施工, 則地下二層外墻防水應先施工, 才能回填, 這樣至少需要20 天才能進行拆撐。由于工期緊, 經與設計人員共同研究對比, 最后決定采用鋼筋混凝土斜梁進行換撐, 即在東側間距較大處采用斜梁換撐, 斜梁一端與地下一層梁板連接, 一端支頂在支護腰梁, 其余各向由于間距較小采用混凝土支墩, 支墩間距按圍護樁間距。經計算斜梁采用斷面300×400mm2, 配筋為梁底3Φ20、梁面2Φ20, 混凝土支墩采用200×300mm2按構造配筋4Φ14。由于負一層梁板標高為- 4.0m, 而腰梁標高為- 214m, 故斜梁對腰梁將產生向上反力, 為了避免該反力對腰梁上翻作用, 在腰梁上設置三角形混凝土鍥塊。圍護樁換撐結構與地下一層梁板同時施工, 混凝土采用摻早強劑且比設計提高一個強度等級, 當混凝土強度達到80%時即可拆除內撐, 加快工期。
6. 基坑監測
對施工現場進行監測、信息反饋是控制變形和保護周邊環境的有效手段, 本基坑工程在施工過程中對以下部位進行了全面的跟蹤監測。如:周圍道路和管線的位移和沉降、周邊建筑物的位移和沉降以及圍護樁的水平位移等。通過監測指導基坑土方開挖, 根據設計要求的量測限值作預警預報, 及時采取有效的技術措施, 確保基坑安全。監測結果表明, 圍護樁最大水平位移25.18mm , 周圍管線最大水平位移13.0mm, 周圍道路和管線最大沉降發生在東北角58.84mm, 后經分析發現該處由于在坑頂建有臨時廁所, 污水往基坑里滲漏, 造成該處道路和管線沉降較大。換撐后圍護樁頂水平位移增量≤5mm, 最大位移增量<1.0mm, 換撐技術效果顯著。
7. 總結
1)在周邊環境復雜條件下軟土地區基坑開挖≥8.0m 支護結構通過對坑內被動區土體水泥土加固處理, 實現采用一道內支撐施工技術, 方便了土方開挖和地下室結構施工, 確保了工期和支護結構的安全穩定。