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摘要:随着我国经济的发展,房屋建筑工程在软土中深基坑越来越多,由于软土深基坑工程施工难度大,工程长,地形复杂的特点,使它成为城市建设中一个亟待攻克的工程难题,本文以桂林工业园软土深基坑为例,研究了软土深基坑施工技术,希望对软土深基坑施工技术具有指导作用。
关键词:软土深基坑; 支护及止水;施工技术;监控
1工程概况
桂林市灵川八里街工业园取三号园区综合楼位于道光河边,其北侧距河30-50米,东侧距河支流30-40米,建筑面积625.43平米,楼层高地上12层,地下2层,地下室基坑开挖垂直深度达9m。从安全、经济、快速出发,建设单位和设计单位选择了具有施工速度快、工期短、造价低、安全可靠等特点的基坑基坑边坡支护新技术—喷锚网支护作为该基坑边坡的支护方法。
本基坑支护工程具有以下几个特点:
(1)基坑深、难度大
该基坑基础设计需深挖9m,是属于深基坑工程,深基坑边坡采用喷锚网支护在岩溶地区特别是软土地区施工难度大。
(2)地质水文条件复杂
开挖深度范围内的表层土为结构松散、透水性好、饱和杂填土及卵石,下伏基岩为泥灰岩和灰岩,局部夹泥岩。由于周围临靠荔浦河水源补给充足且基坑岩溶发育,防止河水由杂填土及岩溶裂隙渗入基坑及防止坡脚涌水、涌砂及岩溶突泥是本基坑施工的难点。
(3)周围环境复杂
该基坑西侧紧邻商住楼,距离约为5m,北侧邻道光河,由于岩溶发育,西侧对基坑变形较为敏感,不允许基坑有较大变形,控制基坑边坡变形是基坑支护的关键。
2工程地质条件
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告,拟建场地地层分布具体描述如下:
(1)中密状卵石,厚3m左右,紫红色、褐黄色,主要成分为中风化砂岩,岩质较硬,粒径25~80mm,呈次圆状、椭状,骨架间为砾石、粘性土充填,饱和状,整个场区均匀分布。
(2)强风化泥灰岩,厚0.3~2.5m,灰黑色、褐黄色,强风化成土夹碎石状,用手折断。
(3)中风化泥灰岩,厚0.5~2.1m,灰色、灰绿色,中厚层,节理、裂隙较发育,机械振动易破碎,软岩,局部岩溶发育,
(4)微风化泥灰岩,厚7~12m,灰色、灰绿色,中厚层,岩体较完整,局部节理、裂隙较发育,存在方解石脉。
场地地下水丰富,按埋藏条件分为上层滞水和孔隙潜水。上层滞水主要赋存于(1)层卵石夹土层中,主要是大气降水及生活废水补给。泥灰岩中节理、裂隙发育,孔隙潜水丰富,它与道光河及支流有密切的水利联系,呈互补关系,在基坑开挖时,坑底有可能发生管涌、突泥现象,因此基坑开挖是必须采取可靠的止水措施,防止管涌、突泥现象的发生。
3支护及止水方案的选取
一般在软土深基坑中边坡支护,一般有悬臂桩、水泥土墙、喷锚网支护等方案[1,2]。从支护效果来看,悬臂桩支护,由于桩顶变形,故常导致地面开裂。水泥土墙实际上属重力式挡土墙,其抗水平推力即抗剪性能方面比较差,往往为了达到抗剪要求需筑较厚的墙。喷锚网支护是一种利用加固的土体抵抗主动土压力的支护方法,一方面锚杆抵抗主动土压力充分发挥了钢筋受拉的特点,另一方面锚杆注浆使边坡周边土体得到固结,提高了土体的c, 值。此外喷射混凝土除了起面板作用外,还能封闭边坡土体,起止水作用。从经济方面来看,根据成本核算,喷锚网支护造价比桩或桩锚支护造价节约30%~40%,比水泥土墙节约10%。从工期来看,喷锚网支护施工是紧跟基坑土方开挖进行的,它不单独占用工期,而桩支护、水泥土墙等均需要单独的施工及养护时间。因此从支护止水效果、经济性和工期等方面综合考虑,所以喷锚网支护方案为该深基坑边坡支护优选方案。
实践表明:深基坑工程出现事故除了与支护设计有关外,与地下水处理不当也有密切的关系,特别是在软土地区、地下水位较高且受地下承压水影响的地区。统计表明,约60%的事故基坑均由地下水治理不当而引起,因此该基坑工程除了优选支护方案外,对地下水的治理也进行了充分的考虑。地下水治理包括上部滞水、下部承压水、节理裂隙岩溶水的治理。
4施工技术措施
4.1基坑开挖方法
9m深的基坑边坡采用喷锚网支护在软土特别是岩溶地区是极少见的。本次软土深基坑采用分层法开挖,为了配合基坑围护施工,分三层开挖,第一层开挖深度约4.5m,第二层开挖深度约2.5m,第三层开挖深度为2m。开挖前预留挖机上下的坡道并做好坑外排水,坑内明沟集中排水工作。反铲机挖至-4.5m,直接装汽车运走,紧接作进行边坡的锚钉及挂网喷浆。在第一层基坑边沿施做止水帷幕,然后开挖第二阶土方,挖机由坡道开到二阶平台,将二阶平台甩至一阶平台,再由一阶平台的挖机装车外运,开挖完毕后进行边坡的锚钉及挂网喷浆。三阶的土方开挖与二阶土方开挖类似,将土甩至二阶平台挖土机工作面内,再由一阶的挖机装汽车运走。
4.2开挖控制措施
(1)严格按施工顺序的要求有序进行,严禁四处开花式大开挖,开挖时先周边后中间,为支护施工尽早提供工作面。
(2)在开挖支护施工中,一方面要加强旋喷桩止水帷幕的质量,每天对其进行监测,确保基坑外的水隔绝;另一方面抢时间、赶速度,钻孔、打锚钉、注浆、挂网、喷混凝土交叉流水作业,所有工作面均在开挖当夜当天完成,做到开挖一片,支护一片,随开挖随支护;并通过增大注浆量、掺加水玻璃、速喷或增喷混凝土、增加速凝剂掺量提高土体承载力等技术手段,较好地解决了边坡表面渗水及泥灰岩强度低等难题。
(3)开挖过程中,严禁挖机碰撞锚杆头及混凝土护壁,严禁超挖。
(4)土方开挖时应及时抽排地下水,防止基坑内积水。
4.3喷射混凝土控制措施
喷射混凝土厚度80mm,水泥为42.5普通硅酸盐水泥,强度等级为C20,碎石最大粒径不超过15mm,喷头水压不小于0.15Mpa,软土基坑中一般分两层喷射完成,第一次喷射混凝土厚50mm,第二次喷至设计厚度,在进行下一步喷射混凝土作业是,应清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑,喷射混凝土终凝2小时后,应对其进行喷水养护5至7天。
4.4旋喷桩止水帷幕流程
桩间帷幕和基坑周边止水施工均采用高压旋喷桩工艺,其流程如下:
放点定位 钻机就位 钻孔 插管 喷射作业 喷射设备冲洗 移位
5基坑监控
该工程地质条件差,开挖深度深,周边环境也比较复杂,如基坑开挖时边坡变形较大,将严重影响周围环境的正常使用及安全,因此不允许基坑有较大变形。特别是西侧紧邻商住楼只有5米远,在进行施工是要有效的控制边坡变形及地表沉降,因此该侧是施工重点的监控对象。
从西侧边坡中间地面水平位移及地面沉降变形时程曲线(如图1)可以看出,每层土体开挖后,边坡均有几个毫米的变形,支护施工时间越短,变形越小;支护后变形未稳定便开挖下一层土体,则边坡位移增量较大。由于支护及时,因此该测点最大位移仅22 mm,地面最终沉降为6.5 mm。
图1基坑侧边地面变形-时间曲线
6结语
本文通过基坑土质情况、工期费用、周围地面环境采取了喷锚网+旋喷桩止水的技术对软土深基坑进行支护,并对其实施监控,结果表明该基坑工程支护非常成功,可以为软土深基坑喷锚网支护设计与施工提供较高的参考价值。
参考文献:
1 黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版社,1995
2 陈小俊.某工程软土地基深基坑开挖施工技术[J].施工技术,2008
关键词:软土深基坑; 支护及止水;施工技术;监控
1工程概况
桂林市灵川八里街工业园取三号园区综合楼位于道光河边,其北侧距河30-50米,东侧距河支流30-40米,建筑面积625.43平米,楼层高地上12层,地下2层,地下室基坑开挖垂直深度达9m。从安全、经济、快速出发,建设单位和设计单位选择了具有施工速度快、工期短、造价低、安全可靠等特点的基坑基坑边坡支护新技术—喷锚网支护作为该基坑边坡的支护方法。
本基坑支护工程具有以下几个特点:
(1)基坑深、难度大
该基坑基础设计需深挖9m,是属于深基坑工程,深基坑边坡采用喷锚网支护在岩溶地区特别是软土地区施工难度大。
(2)地质水文条件复杂
开挖深度范围内的表层土为结构松散、透水性好、饱和杂填土及卵石,下伏基岩为泥灰岩和灰岩,局部夹泥岩。由于周围临靠荔浦河水源补给充足且基坑岩溶发育,防止河水由杂填土及岩溶裂隙渗入基坑及防止坡脚涌水、涌砂及岩溶突泥是本基坑施工的难点。
(3)周围环境复杂
该基坑西侧紧邻商住楼,距离约为5m,北侧邻道光河,由于岩溶发育,西侧对基坑变形较为敏感,不允许基坑有较大变形,控制基坑边坡变形是基坑支护的关键。
2工程地质条件
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告,拟建场地地层分布具体描述如下:
(1)中密状卵石,厚3m左右,紫红色、褐黄色,主要成分为中风化砂岩,岩质较硬,粒径25~80mm,呈次圆状、椭状,骨架间为砾石、粘性土充填,饱和状,整个场区均匀分布。
(2)强风化泥灰岩,厚0.3~2.5m,灰黑色、褐黄色,强风化成土夹碎石状,用手折断。
(3)中风化泥灰岩,厚0.5~2.1m,灰色、灰绿色,中厚层,节理、裂隙较发育,机械振动易破碎,软岩,局部岩溶发育,
(4)微风化泥灰岩,厚7~12m,灰色、灰绿色,中厚层,岩体较完整,局部节理、裂隙较发育,存在方解石脉。
场地地下水丰富,按埋藏条件分为上层滞水和孔隙潜水。上层滞水主要赋存于(1)层卵石夹土层中,主要是大气降水及生活废水补给。泥灰岩中节理、裂隙发育,孔隙潜水丰富,它与道光河及支流有密切的水利联系,呈互补关系,在基坑开挖时,坑底有可能发生管涌、突泥现象,因此基坑开挖是必须采取可靠的止水措施,防止管涌、突泥现象的发生。
3支护及止水方案的选取
一般在软土深基坑中边坡支护,一般有悬臂桩、水泥土墙、喷锚网支护等方案[1,2]。从支护效果来看,悬臂桩支护,由于桩顶变形,故常导致地面开裂。水泥土墙实际上属重力式挡土墙,其抗水平推力即抗剪性能方面比较差,往往为了达到抗剪要求需筑较厚的墙。喷锚网支护是一种利用加固的土体抵抗主动土压力的支护方法,一方面锚杆抵抗主动土压力充分发挥了钢筋受拉的特点,另一方面锚杆注浆使边坡周边土体得到固结,提高了土体的c, 值。此外喷射混凝土除了起面板作用外,还能封闭边坡土体,起止水作用。从经济方面来看,根据成本核算,喷锚网支护造价比桩或桩锚支护造价节约30%~40%,比水泥土墙节约10%。从工期来看,喷锚网支护施工是紧跟基坑土方开挖进行的,它不单独占用工期,而桩支护、水泥土墙等均需要单独的施工及养护时间。因此从支护止水效果、经济性和工期等方面综合考虑,所以喷锚网支护方案为该深基坑边坡支护优选方案。
实践表明:深基坑工程出现事故除了与支护设计有关外,与地下水处理不当也有密切的关系,特别是在软土地区、地下水位较高且受地下承压水影响的地区。统计表明,约60%的事故基坑均由地下水治理不当而引起,因此该基坑工程除了优选支护方案外,对地下水的治理也进行了充分的考虑。地下水治理包括上部滞水、下部承压水、节理裂隙岩溶水的治理。
4施工技术措施
4.1基坑开挖方法
9m深的基坑边坡采用喷锚网支护在软土特别是岩溶地区是极少见的。本次软土深基坑采用分层法开挖,为了配合基坑围护施工,分三层开挖,第一层开挖深度约4.5m,第二层开挖深度约2.5m,第三层开挖深度为2m。开挖前预留挖机上下的坡道并做好坑外排水,坑内明沟集中排水工作。反铲机挖至-4.5m,直接装汽车运走,紧接作进行边坡的锚钉及挂网喷浆。在第一层基坑边沿施做止水帷幕,然后开挖第二阶土方,挖机由坡道开到二阶平台,将二阶平台甩至一阶平台,再由一阶平台的挖机装车外运,开挖完毕后进行边坡的锚钉及挂网喷浆。三阶的土方开挖与二阶土方开挖类似,将土甩至二阶平台挖土机工作面内,再由一阶的挖机装汽车运走。
4.2开挖控制措施
(1)严格按施工顺序的要求有序进行,严禁四处开花式大开挖,开挖时先周边后中间,为支护施工尽早提供工作面。
(2)在开挖支护施工中,一方面要加强旋喷桩止水帷幕的质量,每天对其进行监测,确保基坑外的水隔绝;另一方面抢时间、赶速度,钻孔、打锚钉、注浆、挂网、喷混凝土交叉流水作业,所有工作面均在开挖当夜当天完成,做到开挖一片,支护一片,随开挖随支护;并通过增大注浆量、掺加水玻璃、速喷或增喷混凝土、增加速凝剂掺量提高土体承载力等技术手段,较好地解决了边坡表面渗水及泥灰岩强度低等难题。
(3)开挖过程中,严禁挖机碰撞锚杆头及混凝土护壁,严禁超挖。
(4)土方开挖时应及时抽排地下水,防止基坑内积水。
4.3喷射混凝土控制措施
喷射混凝土厚度80mm,水泥为42.5普通硅酸盐水泥,强度等级为C20,碎石最大粒径不超过15mm,喷头水压不小于0.15Mpa,软土基坑中一般分两层喷射完成,第一次喷射混凝土厚50mm,第二次喷至设计厚度,在进行下一步喷射混凝土作业是,应清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑,喷射混凝土终凝2小时后,应对其进行喷水养护5至7天。
4.4旋喷桩止水帷幕流程
桩间帷幕和基坑周边止水施工均采用高压旋喷桩工艺,其流程如下:
放点定位 钻机就位 钻孔 插管 喷射作业 喷射设备冲洗 移位
5基坑监控
该工程地质条件差,开挖深度深,周边环境也比较复杂,如基坑开挖时边坡变形较大,将严重影响周围环境的正常使用及安全,因此不允许基坑有较大变形。特别是西侧紧邻商住楼只有5米远,在进行施工是要有效的控制边坡变形及地表沉降,因此该侧是施工重点的监控对象。
从西侧边坡中间地面水平位移及地面沉降变形时程曲线(如图1)可以看出,每层土体开挖后,边坡均有几个毫米的变形,支护施工时间越短,变形越小;支护后变形未稳定便开挖下一层土体,则边坡位移增量较大。由于支护及时,因此该测点最大位移仅22 mm,地面最终沉降为6.5 mm。
图1基坑侧边地面变形-时间曲线
6结语
本文通过基坑土质情况、工期费用、周围地面环境采取了喷锚网+旋喷桩止水的技术对软土深基坑进行支护,并对其实施监控,结果表明该基坑工程支护非常成功,可以为软土深基坑喷锚网支护设计与施工提供较高的参考价值。
参考文献:
1 黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版社,1995
2 陈小俊.某工程软土地基深基坑开挖施工技术[J].施工技术,2008