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摘要:深基坑工程是城市化建设中常见的一项工程,具有较大的施工难度,对高层建筑的整体质量影响较大。为此,本文结合工程实例,介绍了深基坑工程方案策划过程,重点就高层建筑深基坑工程施工技术进行探讨,并总结了基坑基坑开挖监测工作,以供同行借阅。
关键词:深基坑工程;方案策划;施工技术;基坑监测
随着我国城市化进程的加快,城市高层建筑数量日益增加,许多建筑的空间逐渐向地下开发,基坑开挖深度越来越深,对深基坑工程施工技术和质量安全提出了新的要求。深基坑工程是高层建筑重要的施工項目,主要包括地下室、设备室和停车场等项目建设,其施工质量是确保高层建筑整体结构安全的重要保障。但是,深基坑施工危险性较大,具有施工规模大、建设周期长、施工环境复杂等特点,在施工过程中需要穿越周边建筑物及地下管道设施,同时还需要克服地下水量丰富、排水困难等施工难点,稍有不慎就会导致施工安全事故的发生,影响到工程后续的施工。因此,如何选择深基坑支护方案就成为了工程人员面临的难题。本文通过采用桩锚支护配合高压旋喷桩的支护方式,有效解决了深基坑工程地下水量丰富、排水困难等施工难点,确保了深基坑工程的施工质量。
1 工程概况
某建筑工程,地上26层,地下1层,基坑东、北临住宅楼,南、西面靠近市政道路。基坑开挖深度:东面7.4m、南面8.47m、西面6.5m、北面6.5m。
地质情况:基坑开挖涉及土层分布情况如下:①杂填土(0.6m~3.5m)、②1粉质黏土(0.8m~4.3m)、③细砂(1.3m~3.9m)、②2粉质黏土(0.0m~2.3m)、④中砂(0.9m~4.8m)、⑤砾砂(6.6m~8.9m)、⑥强风化泥质粉砂岩(0.40m~1.1m)、⑦中风化泥质粉砂岩。
地下水情况:上层滞水水位埋深0.40m~0.90m,水量一般;在细砂及中砂层含有潜水,潜水水位埋深7.00m~7.40m,水量较大。
2 方案策划
2.1 工程难点
该大楼基坑施工时有以下难点:
(a)基坑最大开挖深度>8.0m,属于一级重大危险源,施工难度大;
(b)工期紧,基坑周围环境复杂(四周距离构筑物较近),对基坑支护结构的沉降与变形敏感度大;
(c)地下水量丰富,排水困难;
(d)本工程处于市中心,场地狭小,土方全部外运(白天禁止,只能夜间运输),运土困难;
(e)土方开挖层含砂层,易造成流砂或管涌现象。
2.2 支护设计
(a)基坑支护:采用机械钻孔灌注桩支护(约204根)。排桩φ800mm,桩净距为300mm(桩外露长度为基坑开挖深度;锚固长度依据基坑开挖深度由浅至深分别为11.0m、12.0m、13.0m,且进入中风化岩层1.0m以上)。钢筋采用HRB335,桩顶设置400mm×800mm的冠梁。混凝土强度等级为C25。在冠梁位置张拉1根φ28mm的二级钢做锚杆,长度为15m(自由段6.0m,锚固段9.0m),锚杆水平倾角为10°,间距为1.1m。锚杆钻成孔孔径为110mm(图1)。
图1 排桩剖面
(b)基坑止水:采用高压旋喷桩止水帷幕(约450根)(东西侧2圈),桩径为700mm,桩长伸至隔水层,桩身搭接为150mm,并在钻孔灌注桩之间设置φ500mm的高压旋喷桩(图2)。
图2 旋喷桩止水帷幕平面布置
2.3 基坑降水(管井降水)
(a)φ600mm管井,选用φ300mm的波纹管做井管,滤水管长度为3.0m;管井深入到透水层7m,比基坑深6m。
(b)基坑外侧:沿基坑周围离开挖边坡上缘1.5m处设置,间距为20m~30m,共13个。
(c)基坑内外:坑内降水管井呈棋盘形点状布置,共有12个。
(d)基坑内外设置7个水位观测井(外侧4个,内侧3个)。
3 主要施工方案
3.1 施工流程
(a)排桩施工:场地平整→桩位放线→挖孔口、安护筒→钻机就位→钻孔→清孔、验孔→放入钢筋笼浇筑桩混凝土→冠梁施工。
锚杆施工:钻孔→锚杆安装→压力灌浆→锚杆试验→锚杆张拉→封锚。
(d)高压旋喷桩施工:桩位放线→引孔钻机就位→钻进成孔→下塑料套管→高压台车就位→插入注浆管,试喷浆→旋喷注浆→拔管及冲洗等。
(c)深井井点降水:井位放样定位→做井口、安放护筒→钻机就位、钻孔→井管制作→吊放深井管与填滤料→洗井→安装抽水设备及控制电路→试抽水→降水完毕拆除水泵、拔出井管、封井。
(d)土方开挖:土方分层开挖(每层开挖深度为1.5m)→留设300mm采用人工开挖→设置基坑内排水沟、集水井。
3.2 排桩施工
(a)工程采用反循环施工工艺进行钻成孔,塔吊吊放钢筋笼(在钢筋笼外侧设置混凝土垫块),桩身主筋高度须达到冠梁顶部。
(b)浇筑混凝土时,导管与钢筋保持100mm距离。开始浇筑混凝土时,管底至孔底的距离为500mm,并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m余,在以后的浇筑中,导管埋深宜为4m。
(c)冠梁浇捣时按照设计图纸预留锚杆施工的孔洞,锚杆采用后张法进行张拉、封锚。
3.3 高压旋喷桩施工
(a)高压旋喷桩在排桩施工完毕并达到设计强度后采用三重管进行施工,主要施工设备为:旋喷钻杆(地质钻)2台、高压台车2套、空压机2台、浆液搅拌机2台以及辅助设备。
(b)旋喷桩采用高压水和高压水泥浆双高压介质喷射切割土体,正常喷射时上下两段桩的搭接长度控制在300mm,在高压三重管上焊接标记,间隔距离为0.5m,确保旋喷桩的长度达到要求。 (c)高压旋喷桩采用取芯检测,并在取芯处采用灌水试验检测其渗透系数K(K<0.005m/d)。
3.4 基坑降、排水
基坑内侧的降水井在基坑开挖7d前开始抽水,到地下室满足抗浮设计的要求后结束;基坑外侧降水则在基坑開挖3d前开始抽水。在抽水的过程中,采用隔日、隔井的方法抽水。抽水排入基坑外排水沟,经沉淀池排入市政管网。基坑降水降至基坑底下0.5m(并保持该水位)后,进行土方开挖。
3.5 土方开挖
在坑顶做散水处理,采用C20混凝土浇筑,宽度为1.0m,坡度为5%,并设置坡内截水沟,以防止雨水及施工用水流入基坑内。
基坑开挖采用3台反铲挖掘机分层分段开挖,12台载重卡车夜间运土。自然地坪以下3m采用分层整体开挖,其下采用分段开挖,由西向东。
4 基坑监测
为确保基坑开挖过程中的安全,对基坑坡顶沉降、位移及地下水进行监测,监测频率:2次/d。
4.1 基坑坡顶沉降监测
(a)预警值:当天最大沉降位移>2mm;连续3d沉降位移>1mm/d;累计沉降位移>40mm。
(b)设置27个观测点,监测天数108d。
(c)监测结果:当天最大沉降位移为1.2mm;连续3d最大沉降位移为0.6mm/d;累计沉降位移为6.8mm。
4.2 基坑坡顶水平位移监测
(a)预警值:当天最大水平位移>3mm;或连续3d水平位移>2mm/d;累计水平位移>40mm。
(b)设置27个监测点,监测天数为108d。
(c)监测结果:当天最大水平位移为2.6mm;连续3d最大水平位移为1.2mm/d;累计水平位移为9.5mm。
4.3 地下水水位监测
(a)报警值:最大水位变化超出±500mm/d;累计水位变化超出±1500mm。
(b)设置7个水位监测点,监测天数为91d。
(c)监测结果:地下水水位当天最大变化值为±320mm/d;累计水位变化为±900mm。
5 结语
深基坑工程施工涉及的方面比较广,是一项危险性较大的施工项目。因此,建设单位必须做好基坑工程的支护方案的选择,加强施工过程中的质量监控力度,避免安全事故的发生,以确保工程项目后续施工的顺利开展。本工程采用的桩锚支护配合高压旋喷桩的方式,有效控制基坑内地下水水位的变化,确保了基坑及周围环境的安全,并取得较好的经济效益。
参考文献:
[1]王志龙;陈保平;范海飞.桩锚支护和高压旋喷桩技术在深基坑施工中的应用[J].建筑.2012年第17期
[2]付国军.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].现代物业(上旬刊).2012年第01期
关键词:深基坑工程;方案策划;施工技术;基坑监测
随着我国城市化进程的加快,城市高层建筑数量日益增加,许多建筑的空间逐渐向地下开发,基坑开挖深度越来越深,对深基坑工程施工技术和质量安全提出了新的要求。深基坑工程是高层建筑重要的施工項目,主要包括地下室、设备室和停车场等项目建设,其施工质量是确保高层建筑整体结构安全的重要保障。但是,深基坑施工危险性较大,具有施工规模大、建设周期长、施工环境复杂等特点,在施工过程中需要穿越周边建筑物及地下管道设施,同时还需要克服地下水量丰富、排水困难等施工难点,稍有不慎就会导致施工安全事故的发生,影响到工程后续的施工。因此,如何选择深基坑支护方案就成为了工程人员面临的难题。本文通过采用桩锚支护配合高压旋喷桩的支护方式,有效解决了深基坑工程地下水量丰富、排水困难等施工难点,确保了深基坑工程的施工质量。
1 工程概况
某建筑工程,地上26层,地下1层,基坑东、北临住宅楼,南、西面靠近市政道路。基坑开挖深度:东面7.4m、南面8.47m、西面6.5m、北面6.5m。
地质情况:基坑开挖涉及土层分布情况如下:①杂填土(0.6m~3.5m)、②1粉质黏土(0.8m~4.3m)、③细砂(1.3m~3.9m)、②2粉质黏土(0.0m~2.3m)、④中砂(0.9m~4.8m)、⑤砾砂(6.6m~8.9m)、⑥强风化泥质粉砂岩(0.40m~1.1m)、⑦中风化泥质粉砂岩。
地下水情况:上层滞水水位埋深0.40m~0.90m,水量一般;在细砂及中砂层含有潜水,潜水水位埋深7.00m~7.40m,水量较大。
2 方案策划
2.1 工程难点
该大楼基坑施工时有以下难点:
(a)基坑最大开挖深度>8.0m,属于一级重大危险源,施工难度大;
(b)工期紧,基坑周围环境复杂(四周距离构筑物较近),对基坑支护结构的沉降与变形敏感度大;
(c)地下水量丰富,排水困难;
(d)本工程处于市中心,场地狭小,土方全部外运(白天禁止,只能夜间运输),运土困难;
(e)土方开挖层含砂层,易造成流砂或管涌现象。
2.2 支护设计
(a)基坑支护:采用机械钻孔灌注桩支护(约204根)。排桩φ800mm,桩净距为300mm(桩外露长度为基坑开挖深度;锚固长度依据基坑开挖深度由浅至深分别为11.0m、12.0m、13.0m,且进入中风化岩层1.0m以上)。钢筋采用HRB335,桩顶设置400mm×800mm的冠梁。混凝土强度等级为C25。在冠梁位置张拉1根φ28mm的二级钢做锚杆,长度为15m(自由段6.0m,锚固段9.0m),锚杆水平倾角为10°,间距为1.1m。锚杆钻成孔孔径为110mm(图1)。
图1 排桩剖面
(b)基坑止水:采用高压旋喷桩止水帷幕(约450根)(东西侧2圈),桩径为700mm,桩长伸至隔水层,桩身搭接为150mm,并在钻孔灌注桩之间设置φ500mm的高压旋喷桩(图2)。
图2 旋喷桩止水帷幕平面布置
2.3 基坑降水(管井降水)
(a)φ600mm管井,选用φ300mm的波纹管做井管,滤水管长度为3.0m;管井深入到透水层7m,比基坑深6m。
(b)基坑外侧:沿基坑周围离开挖边坡上缘1.5m处设置,间距为20m~30m,共13个。
(c)基坑内外:坑内降水管井呈棋盘形点状布置,共有12个。
(d)基坑内外设置7个水位观测井(外侧4个,内侧3个)。
3 主要施工方案
3.1 施工流程
(a)排桩施工:场地平整→桩位放线→挖孔口、安护筒→钻机就位→钻孔→清孔、验孔→放入钢筋笼浇筑桩混凝土→冠梁施工。
锚杆施工:钻孔→锚杆安装→压力灌浆→锚杆试验→锚杆张拉→封锚。
(d)高压旋喷桩施工:桩位放线→引孔钻机就位→钻进成孔→下塑料套管→高压台车就位→插入注浆管,试喷浆→旋喷注浆→拔管及冲洗等。
(c)深井井点降水:井位放样定位→做井口、安放护筒→钻机就位、钻孔→井管制作→吊放深井管与填滤料→洗井→安装抽水设备及控制电路→试抽水→降水完毕拆除水泵、拔出井管、封井。
(d)土方开挖:土方分层开挖(每层开挖深度为1.5m)→留设300mm采用人工开挖→设置基坑内排水沟、集水井。
3.2 排桩施工
(a)工程采用反循环施工工艺进行钻成孔,塔吊吊放钢筋笼(在钢筋笼外侧设置混凝土垫块),桩身主筋高度须达到冠梁顶部。
(b)浇筑混凝土时,导管与钢筋保持100mm距离。开始浇筑混凝土时,管底至孔底的距离为500mm,并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m余,在以后的浇筑中,导管埋深宜为4m。
(c)冠梁浇捣时按照设计图纸预留锚杆施工的孔洞,锚杆采用后张法进行张拉、封锚。
3.3 高压旋喷桩施工
(a)高压旋喷桩在排桩施工完毕并达到设计强度后采用三重管进行施工,主要施工设备为:旋喷钻杆(地质钻)2台、高压台车2套、空压机2台、浆液搅拌机2台以及辅助设备。
(b)旋喷桩采用高压水和高压水泥浆双高压介质喷射切割土体,正常喷射时上下两段桩的搭接长度控制在300mm,在高压三重管上焊接标记,间隔距离为0.5m,确保旋喷桩的长度达到要求。 (c)高压旋喷桩采用取芯检测,并在取芯处采用灌水试验检测其渗透系数K(K<0.005m/d)。
3.4 基坑降、排水
基坑内侧的降水井在基坑开挖7d前开始抽水,到地下室满足抗浮设计的要求后结束;基坑外侧降水则在基坑開挖3d前开始抽水。在抽水的过程中,采用隔日、隔井的方法抽水。抽水排入基坑外排水沟,经沉淀池排入市政管网。基坑降水降至基坑底下0.5m(并保持该水位)后,进行土方开挖。
3.5 土方开挖
在坑顶做散水处理,采用C20混凝土浇筑,宽度为1.0m,坡度为5%,并设置坡内截水沟,以防止雨水及施工用水流入基坑内。
基坑开挖采用3台反铲挖掘机分层分段开挖,12台载重卡车夜间运土。自然地坪以下3m采用分层整体开挖,其下采用分段开挖,由西向东。
4 基坑监测
为确保基坑开挖过程中的安全,对基坑坡顶沉降、位移及地下水进行监测,监测频率:2次/d。
4.1 基坑坡顶沉降监测
(a)预警值:当天最大沉降位移>2mm;连续3d沉降位移>1mm/d;累计沉降位移>40mm。
(b)设置27个观测点,监测天数108d。
(c)监测结果:当天最大沉降位移为1.2mm;连续3d最大沉降位移为0.6mm/d;累计沉降位移为6.8mm。
4.2 基坑坡顶水平位移监测
(a)预警值:当天最大水平位移>3mm;或连续3d水平位移>2mm/d;累计水平位移>40mm。
(b)设置27个监测点,监测天数为108d。
(c)监测结果:当天最大水平位移为2.6mm;连续3d最大水平位移为1.2mm/d;累计水平位移为9.5mm。
4.3 地下水水位监测
(a)报警值:最大水位变化超出±500mm/d;累计水位变化超出±1500mm。
(b)设置7个水位监测点,监测天数为91d。
(c)监测结果:地下水水位当天最大变化值为±320mm/d;累计水位变化为±900mm。
5 结语
深基坑工程施工涉及的方面比较广,是一项危险性较大的施工项目。因此,建设单位必须做好基坑工程的支护方案的选择,加强施工过程中的质量监控力度,避免安全事故的发生,以确保工程项目后续施工的顺利开展。本工程采用的桩锚支护配合高压旋喷桩的方式,有效控制基坑内地下水水位的变化,确保了基坑及周围环境的安全,并取得较好的经济效益。
参考文献:
[1]王志龙;陈保平;范海飞.桩锚支护和高压旋喷桩技术在深基坑施工中的应用[J].建筑.2012年第17期
[2]付国军.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].现代物业(上旬刊).2012年第01期