天水市华府.香榭丽舍基坑支护

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  【摘 要】:根据场地周边环境、基坑开挖深度、工程地质及水文地质条件,本工程基坑支护采用了土钉墙与排桩相结合的支护方式,此支护方式安全可靠、节约成本,在加快施工进度、缩短工期等方面,取得了显著的成果。
  【关健词】:基坑支护、土钉墙、排桩
  中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
  一、工程概况及水文地质条件
  1、工程基本概况
  拟建工程场地位于天水市秦州区五里铺原天水电池厂院内,南临岷山路。拟建工程建设总用地面积21863㎡。拟建主要建筑物为7栋住宅楼,其中2栋为12F,2栋为18F,1栋为26F。场地地形起伏不大,相对高差0.95m。地面高程在1139.62-1138.67m间;地貌单元属于藉河北岸Ⅰ级阶地后缘,基坑采取整体开挖,开挖深度为9.0米。
  2、工程地质条件
  与支护降水有关的岩土工程条件自上而下描述如下:
  拟建场地主要由第四系人工堆积成因的杂填土、冲洪积成因的粉土、圆砾及第三系泥岩组成。地层及岩性特征分述如下:
  ①层杂填土:杂色,干燥,松散。主要成份为粉土,次为砂、砾石颗粒及建筑垃圾。顶部为建筑垃圾。层厚0.2-1.2m。
  ②层粉土:黄褐色-浅灰色,稍湿-饱和,稍密。颗粒组份以粉粒为主,无光泽,干强度较低,摇振反应中等。零星分布有蜗牛碎片、碳悄、砾砂等。局部夹薄层状粉质粘土,厚约10-30cm不等,不规则分布。层厚7.1-10.0m层面埋深0.2-1.2m,层面标高1139.11-1138.01m。
  ③层圆砾:杂色,饱和,稍密-中密,粒径2-20mm的颗粒含量约占全重的30-55%,粒径大于20mm的颗粒含量约占全重的10-25%,粒径最大13cm,充填物为中粗砂及粘土颗粒,砾、卵石磨圆度较好,多为次圆状,石质成份多为砂岩。颗粒级配差,分选性较差,局部泥质含量较高。层面埋深7.7~10.5m,层厚2.0~5.2m,层底标高为1131.27~1128.85m。
  ④层泥岩:灰绿色-浅红色,强风化-微风化,泥质结构,层状构造。上部岩芯较破碎,多呈碎块状及短柱状,向下渐完整,多呈柱状及长柱状。本次勘察未揭穿,最大控制厚度22.1m,层面埋藏深度11.3-14.5m,层面标高1127.56-112.85m。
  3、地下水
  地下水主要为第四系松散岩类孔隙水,以下部第四系圆砾为含水层。静止水位埋藏深度5.7-7.3m,地下水水位相应标高113.25-1131.98m。地下水主要接受降水入渗和藉河河水侧向补给。据区域水文地质资料,该区地下水平均渗透系数约30-40m/d,地下水水位变幅在3m左右。
  二、设计方案
  1、施工前准备工作
  1)平整场地,测量定位,测放出土方开挖的上口边线,并在土方开挖过程中实时监测边坡坡度,使土方开挖至基坑坑底时,周边尺寸满足土建施工要求。
  2) 审查施工图纸,查阅基坑周边建筑基础图纸,查明周边地下管道的走向、埋置深度等,以便与进行基础施工时避开。
  3) 完成三通一平的工作。
  4) 完成施工临设的搭设。
  5) 组织施工人员、施工设备、材料等的进场工作。
  2、现场排水
  1)为防止基坑周围地表水及雨水流入基坑,应沿基坑四周设置5%的倒坡,坡面宽度以设计图为准,有条件时由土建施工单位在基坑四周做成硬化地面,保持排水畅通。
  2)可能存在地下水的部位,應设置泄水管,间距为3m,正三角布置。泄水管长400mm,直径不小于48mm,管壁开有孔眼,管内填入滤料,其外端伸出支护面层。
  3)为保证土钉墙安全,必须保证提前1周进行基坑降水。
  3、土方开挖
  1) 土方开挖应与土钉墙施工交叉作业,自上而下分层分段进行,分段长度根据土质及土钉流水作业安排,分层高度:第一层为自地表至第一排土钉下50cm左右,以后各层高度为土钉竖向间距,最后一层高度为倒数第二排土钉下50cm至基坑底面。在完成上层作业面的各项操作前,不得进行下一层深度的开挖。不得随意将两层土钉合并在一起施工。
  2)为流水施工作业,允许在距离四周边坡8~10m的基坑中部自由开挖,但应注意与分层作业区的开挖相协调。
  3) 土方开挖施工中,严禁边壁出现超挖或边壁土体松动,机械开挖应与人工清坡相结合,要保证边坡平整、坡度符合要求、表面无虚土。
  4)坑边不宜堆放土方、建筑材料,重型机械不宜在坑边作业,土方运输车辆尽量不沿坑边行驶。如不可避免应进行核算,对重型机械可考虑设置专门平台或深基础等。
  4、土钉墙支护
  本基坑支护工程采用土钉墙工艺进行支护。土钉墙施工与土方开挖相互交叉,自上而下分段、分层(步)进行。锚杆施工过程中,每层锚杆施工流程是:开挖工作面修整边坡 设置锚杆铺设钢筋网注浆 喷射混凝土。
  1)锚杆设计
  基坑1-1断面深度为-9.0m。土钉墙坡度均为1:0.3,设置锚杆排数为5排,长度自上而下分别为10m、9m、8m、6m、4m。水平间距为1.5米,竖向间距第一排为1.8m,其余为1.5米。基坑2-2断面深度为-6.0m。土钉墙坡度均为1:0.3,设置锚杆排数为3排,长度自上而下分别为6m、4m、3m。水平间距为1.5米,竖向间距第一排为1.8m,其余为1.5米。锚杆倾角为10~15度。锚杆采用1Φ48mm的焊接钢管,用PH150型锚杆机将钢管打入土层,必要时与人工掏孔相结合,钢管端部2/3长度范围内加工成花管。
  按设计要求定出位置并进行复测,为使锚管倾角满足设计要求,使用锚杆机时应调整好导轨倾角。如遇到地沟或不明障碍物时,锚杆的长度、间距根据实际情况进行调整,但应取得设计同意。
  2)注浆
  注浆采用ZSNS型注浆泵,浆液为水泥浆,水灰比不宜超过0.4~0.45,浆液应搅拌均匀并立即使用,注浆前、中途停顿及作业完毕,必须用水冲洗管路。
  注浆可采用低压(0.4~0.6MPa)注浆。注浆时,注浆管应插入锚杆底,出浆口始终处在锚杆中浆体的表面以内,在注浆的同时将导管匀速、缓慢拔出。待浆液回流到管口时,用水泥袋纸等捣入管内、再用湿粘土封堵孔口,保持压力数分钟。向管内注浆时,应预先计算所需的浆体体积并与实际注浆量进行对比,向管内注入浆体体积的充盈系数必须大于1。
  3)面层钢筋网
  钢筋网片采用φ6.5@250×250绑扎而成,网格允许偏差为10mm,保护层厚度应符合设计要求。钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于一个网格的边长或250mm。基坑顶部宽2.0m,混凝土护顶内的钢筋宜与坡面钢筋网连接成整体,坡顶如不足1m将坡面内的钢筋网向上翻过坡顶即可。加强筋采用1Ф16横向通长设置,用2根L形长300mmΦ16钢筋焊接,加强筋的接长为焊接接长,焊接长度应满足大于10d(单面焊)或5d(双面焊)。
  4) 喷射混凝土面层
  喷射混凝土面层采用HPZU-5B混凝土喷射机。喷射的细石混凝土厚度为80mm,强度等级为C20,粗骨料最大粒径不宜大于15mm,水灰比不宜大于0.45。喷射顺序应自下而上,喷头与受喷面距离控制在0.8~1.5m范围内,射流方向垂直指向喷射面,在钢筋部位,应先喷填钢筋后方,后喷填钢筋前方,防止在钢筋背面出现空隙。
  为控制混凝土喷射层厚度,在边壁上垂直打入短钢筋做标志,局部凸凹部位面层厚度超过10cm时,分两次喷射,每次宜为50~70mm,再进行下步混凝土喷射前,应清除结合面上的浮浆和松散碎屑并喷水使之潮湿。喷射混凝土终凝两小时后喷水养护,养护时间根据气温确定,一般为3~7天。
  5、支护桩
  基坑5#楼位置(3-3断面)不满足锚杆支护放坡条件,故设计支护桩进行支护。支护桩共计47根。支护桩采用回转钻机成孔灌注桩,桩径Φ800mm,中心间距为2000mm,桩长15000mm,不均匀配筋。支护桩体顶部通长设置800mm×500mm压顶梁使各桩体连接在一起,形成一个整体。支护桩与压顶梁砼强度等级均为C30,支护桩主筋应插入压顶梁350mm。
  (1)支护桩施工工艺流程及技术要求
  A、施工顺序:平整场地→桩位点测放→业主、监理验线→机械就位→成孔→安放钢筋笼→浇注混凝土→支护桩完工后冠梁土方开挖→冠梁施工→基坑土方开挖。
  如桩间土有塌落现象时,应进行挂网喷射混凝土支护,支护措施应根据现场情况而定。
  B、开工前总包方清除或迁移地下管道、管线,或采取保护措施,以防发生事故。
  C、桩位点测放完后请监理、业主复合验线,钻孔完成后请监理、业主验孔,验收合格后立即进行清孔,安放钢筋笼,浇注混凝土。按规范留取试块。
  D、成孔过程中要及时加红粘土制备的泥浆护壁,以防坍塌造成桩身质量问题。
  E、土方开挖等支护桩混凝土强度达到75%后分层进行。
  F、在支护桩施工的过程中,在基坑内设置泥浆池(泥浆池用挖掘机现场开挖),处理好废弃泥浆,及时用泥浆泵抽送泥浆车运至指定的地点进行处理,以防影响施工、污染环境。
  (2)支护桩施工的技术要求:
  支护桩分两遍施工,隔桩成孔。成孔前先在桩位上人工安放好护筒,(约1200mm高),再用冲击式钻孔机成孔,达到设计要求后,要不断置换泥浆清孔。并立即把泥浆外运(泥浆外运由总包方完成),浇注混凝土前,孔底500mm内泥浆比重小于1.25,孔底沉渣厚度≤150mm。施工过程中应合理调整成孔工艺,采取有效的技术措施,以防扰动孔壁造成塌孔、扩孔、卡钻、掉钻等现象。成孔验收合格后,立即浇注混凝土。
  五、现场监测
  由于基坑支护结构设计施工受地质、水文、天气、荷载等诸多不确定因素影响,设计方案难
  以完全符合工程实际情况,施工过程中加强施工监测,应用信息控制法实施全跟踪动态设计便显得尤其重要,现场施工中,通过适当的监测手段,随时掌握周边环境的变化,以及土钉土体的稳定状态、安全程度及支护效果,为设计和施工提供信息,现场工程师要通过信息反馈体系,及时修改支护方案,改善施工工艺,同时监测资料还可以作为检验和评价支护结构稳定的依据。
  1)观测点布置
  基坑边壁顶部水平位移与垂直沉降的量测,测点选在边壁顶部的中间,或局部地质条件不利地段,在基坑四周布设5个观测点,埋深0.5m用16钢筋浇注混凝土做标志,供架设仪器使用,方便观测,便于操作和配合,以提高观测的精度。各观测点均用红漆做“”标志。作为水平位移和沉降观测点。
  2)现场监测:要随时对基坑部位地表开裂状态(位置、走向、宽度)进行量测;对地下水位变化及基坑渗漏水情況进行观察;对基坑开挖可能引起不良影响的周边建(构)筑物及管线进行沉降、位移及裂缝观测。
  当埋设的观测点稳固后(基坑开挖降水施工前一周)进行第一次观测。基坑开挖施工期间每二天观测1次。如果发生大量沉降或严重的裂缝时,应立即进行逐日(每天1-2次)的连续观测,竣工后应根据沉降量的大小来确定观测的时间间隔,每周观测一次,直到沉降(位移)量稳定为止。土钉支护的最大水平位移不大于3‰h(h为基坑深度)如发现大于此值时,应密切监视,及时向建设、监理、设计单位通报并采用措施。
  每次观测要做好观测记录,分析建筑物基坑边坡的沉降和位移规律,绘制每一个观测点的时间与沉降和位移量的关系曲线图,及时提交安全监控报告,为本次基坑开挖、支护工程施工,提供可靠的安全保证。
  六、基坑支护应急处理措施
  深基坑支护工程是风险性工程,施工过程中可能会遇到各种意外情况,施工中要加强观测、加强信息法施工,要有应急处理措施,以防患于未然,为做到有备无患,针对本工程特点,制定以下应急措施:
  1、较差土质的局部剥离坍塌的处理:迅速采用土钉挂网固定,喷射速凝砼。
  2、施工中出现位移速率过大,在位移沉降过大区域根据产生的原因,加长加密锚杆,加大注浆量,或增加锚杆数量,同时在支护面后采用小压力注浆补充损失的土体,加固边坡。
  3、若地面沉降速率过大并有坑底隆起现象,应采用杉木桩、砂袋或静压注浆等措施迅速加固坑底。
  4、特别注意挖土时间和挖土顺序,严防深层土体流动,若有深层土体流动迹象,应立即停止挖土,采用进一步增加被动区土压力等方法加固坑底。
  5、基坑开挖时,对基坑周边进行沉降观测,若发现基坑边坡发生变形时,及时通知甲方、监理,停止开挖土方,必要时对基坑进行回填,重新考虑支护方案。
  七、质量通病及预防措施
  1、锚杆支护质量通病:
  在挖方过程中或挖方后,因未按设计要求的边坡坡度施工,或土方开挖的次序、超挖,或未采取有效的降、排水措施,使土层湿化,粘聚力降低,或边坡顶部堆载过大或受车辆等外力振动影响,使坡体内剪切应力增大而导致边坡土方局部或大面积塌落或滑塌。
  2、防治措施:
  1)严格按设计要求的坡度进行修坡,严禁超挖或倒坡开挖。
  2)土方开挖应与土钉施工密切结合,自上而下分段、分层依次进行,避免先挖坡脚造成边坡失稳。
  3)采用机械开挖,预留适当厚度的土层,采用人工修坡。
  4)对松软土层避免各种外界机械车辆等的振动影响,采取适当的保护措施。
  5)加强测量复测,进行严格定位
  6)避免在靠近坡顶弃土、堆载和行驶车辆。
  八、结 论
  社会的发展、土地资源的紧缺,大部分建筑均需要进行基坑支护,深基坑支护虽为一种施工临时性辅助结构物,但对保证主体工程顺利进行和邻近地基、建筑物的安全非常重要,本工程已经顺利完工,在基坑支护施工过程中,监测显示,基坑周边情况良好、土层稳定,取得了很好的效果。
  参考文献:
   [1]、《建筑基坑支护设计规程》 JGJ120-99
  [2]、《岩土锚固技术的新发展与工程实践》 人民交通出版社
  [3]、《深基坑支护结构设计与施工》陕西建筑,2003,(16):14—16.
  [4]、《基坑施工对邻近建筑影响数值分析》山西建筑 2009年9期
  [5]、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003
  [6]、《建筑地基基础设计规范》GB50007---2002
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