灌注桩在深基坑的应用与研究

黄宗文

摘要:结合实际工程,介绍了灌注桩在建筑基坑中的应用,阐述了方案筛选、方案设计以及施工技术措施。实践证明,该工程施工安全可靠,取得了较好的经济效益。

关键词:灌注桩基坑技术措施

1 工程概况

1.1 位置及环境 该工程地上十一层,地下一层,大部分基底相应开挖深度为6.95m。场地南侧为2层的陶艺馆,基坑边距离建筑物基础最近处只有4.8m。场地的东侧为道路,路下埋有自来水管,距离基坑边最近为1.5m,埋深2m,该道路的另一侧为6层住宅,距离基坑最近处约6.4m。场地北侧、西侧均埋有电缆、自来水、市政污水管,距离基坑边最近约6m,埋深为2.1m。由于环境复杂,与邻近建筑物的距离在开挖深度以内,且市政重要管线需要严加保护,因此将此基坑列为一级基坑。

1.2 工程地质情况 场地中西部有一条宽约10m的河道分布,大致星南北走向,地基土主要由第四纪冲海相松散沉积层组成,基坑开挖影响范围以内的土层分布依次为:①杂填土,层厚0.7~4.2m;②粉质粘土,层厚0.0~3.4m;③淤泥质粉质粘土,层厚1.5~2.9m;④-1粘土,层厚3.8~ 4.2m;4)-2粉质粘土,层厚2.5~3.6m:⑤淤泥质粉质粘土,层厚11.6~13.2m;6)-1粘土,层厚2.0 ~2.7m;⑥-2粉质粘土夹粘质粉土,层厚1.0~2.0m;⑦粉质粘土,层厚11.4~12.2m。地下水属孔隙潜水型,主要赋存于浅部①、②、③、⑤、⑦层土中,给水来源主要为大气降水及地表水,地下水受大气降水及季节影响较明显。

2围护方案的设计

2.1 围护支撑方案的比选 方案一:地下连续墙加内支撑,该方案可有效保证基坑的稳定性及变形控制,采用围护墙及地下室外墙合成一道地下连续墙,可以减少施工空间,但是地下连续墙造价较高,施工难度较大,对本工程来说综合经济性较差。方案二:沉管灌注桩加内支撑,沉管桩具有施工速度快,造价低的优点,但是沉管灌注桩在施工过程中,存在振动及挤土效应,对邻近建筑和地下管线设施将有一定的影响,控制围护变形不理想。方案三:钻孔灌注桩加内支撑,该方案在基坑的稳定性及变形控制方面均有保证,且施工时对周边环境的影响小,产生的噪音较小,对周围居民生活干扰较小。与沉管灌注桩相比,工程造价的增加有限,因此,比较适合。

2.2 围护方案的设计 经过对上述方案进行比较和分析,确定设计方案如下:采用一排钻孔灌注桩和一道钢结构内支撑的围护结构形式,并设置一排水泥搅拌桩,作为防渗止水帷幕,基坑内局部高差处采用水泥搅拌桩重力式挡墙围护:东北角局部由于场地的限制,采用Φ800钻孔灌注桩,作为挡土结构,以Φ800无筋钻孔灌注桩作为止水帷幕。具体的设计为:①钻孔灌注桩Φ700、Φ800,混凝土的强度等级为C25,桩身配筋分别为16Φ22、16Φ25,Φ14@2000加强钢筋及Φ8@200螺旋箍筋,钢筋笼采用焊接成型,螺旋箍筋与主筋采用全点焊,桩位Φ700@900,Φ800@1000,桩位偏差不得大于50,垂直度偏差不得大于0.5%,沉渣厚度应小于150mm。水泥搅拌桩Φ600@400,采用32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量为15%,相邻施工间歇时间不大于24小时。②基坑内的竖向立柱支撑桩为新增Φ800支承桩,施工沉渣厚度应小于100mm,竖向立柱的上部采用井字形钢构架,角钢为Q235钢,焊条为E43,焊接为围焊,焊缝高度大于8。井形钢构架顶伸入支撑0.4m,下部插入钻孔灌注桩内2.0m,竖向立拄施工时,先钻孔到设计标高放人工程桩钢筋笼后,再放人预制的井形钢构架,并与桩主筋焊接,然后再灌注混凝土。③围护桩顶增设一道压顶梁,以增强围护桩整体稳定性,采用现浇钢筋混凝土结构,强度等级为C25。坑内水平支撑为钢结构,用工字形钢梁,以便施工更快捷,以后可循环利用。更经济。这样对基坑整体安全有利,也优化了围护桩的受力,节约了施工场地。结合基坑的平面形状,支撑平面主要采用对撑,局部布置角撑,这样既使支撑的受力合理,又使基坑中部留出了较大的挖土空间。该方案经过多方专家进行可行性论证,一致认为此基坑围护支撑方案的可行性、安全可靠性均能达到施工要求,同意按此方案进行施工。

3 围护桩的主要施工技术措施

3.1 桩位定位施工时应对桩位分三次定位复核。在挖埋护筒前测量一次,在埋设护简后复测一次,使护筒中心与桩位偏差不大于50mm,并做好桩位标志,然后用水准仪测量护筒的标高,做好测量记录。第三次在钻机就位后检测钻机是否对准桩中心标记,经过三次的定位复核,确保了桩位定位准确性。

3.2 护筒埋设施工前应挖除地下障碍物,埋设好护筒,钻孔桩的护筒是保护孔口、隔离上部杂填松散物,防止孔口塌陷的必要措施,也是控制钻孔灌注桩的定位、标高的基准点。因此每根工程桩施工前必须埋设护筒,护筒选用大于桩径10cm的钢制护筒,埋入深度以满足隔离杂填土、防止孔口塌陷为准,护筒外周边间隙用粘土回填并捣实,以确保护筒稳定牢靠。

3.3 成孔控制本工程采用正循环回转钻进成孔,成孔施工中,应根据地质土层的性质、分布状况、深度分析,选择合理的钻进参数,并采用人造泥浆轻压慢钻,以保证成孔的垂直度,临近终孔时放慢钻速,及时排出钻屑,减少孔内的沉渣,并适度加大泥浆的相对密度。在施工过程中,经过多次试验,最后将泥浆性能指标控制在如下范围内(表1),确保钻孔灌注桩泥浆护壁的质量。

3.4 钢筋笼的制作与安装如果钢筋笼安放时间过长,不但导致孔底沉渣过厚,钢筋笼难以下放,还会影响周围土体的变形,为了加快钢筋笼的施工速度,缩短钢筋笼的焊接时间,减少孔底沉渣的厚度,在孔口焊接钢筋笼时。采用3台电焊机同时进行焊接,钢筋笼吊放时一定要对准钻孔的中心。缓慢下放,一定要防止碰壁、防止钢筋笼变形,这样就能够保证泥浆护壁不被破坏,钢筋笼能顺利安放。

3.5 水下混凝土的灌注首先要保证导管的质量,特别是导管的连接处,应具有良好的密封性,以及较强的刚度。导管下入孔内,通过对混凝土达到埋管高度时,导管内的混凝土压力与导管外泥浆压力平衡所需高度计算,第一斗采用大斗装1.5m。左右混凝土一次性灌入,能保证混凝土的初灌量,以后保证灌注的连续性,导管埋深控制在2m~4m之间,混凝土灌注速度不小于20m3/h,灌注时间不超过4h,在灌注过程中,要定时测量混凝土高度,并做好记录。在设置隔水栓时,隔水栓选用环胆或铁板,禁止使用砂包或其他代用品。

4 应用效果

4.1 基坑开挖及施工情况土方开挖至钻孔灌注桩的桩顶标高时,进行压顶梁的施工,混凝土强度达到80% 时,进行水平支撑施工,然后进行土方开挖。开挖后,发现钻孔灌注桩的围护效果比较理想,周边环境没有发生明显的改变,基坑底部比较干燥,无地表水渗入现象。

4.2 监测结果按照规范要求,对围护剖面进行计算,结果均满足规范要求。对地域深层土体的水平位移(测斜管监测)、钢结构支撑的轴力和周围建筑的沉降进行监测。监测预警值为:水平位移预警值累计最大水平位移25mm,或连续3天位移速率大于3mm/d。钢结构支撑的轴力预警值为1200kN,周围建筑最大沉降量为20mm。在基坑开挖及地下室施工过程中每天观测2次,并有专人每天24小时注意观察围护桩之间是否有水渗漏。监测的结果为:最大深层土体的水平位移为19.6mm,基坑开挖钢结构支撑轴力最大为371kN,周围建筑最大沉降量为13mm。观测结果均符合设计和规范要求。定期观察没有发现任何异常。在施工过程中,基坑位移控制较好,基坑开挖对周围建筑物、周边道路市政管线设施基本没有影响,基坑施工对周围居民正常生活的影响较小,证明了此方案安全、可靠有效、经济合理。

参考文献:

[1]GB5001 0-2002.混凝土结构设计规范[S].

[2]JGJ120-99.建筑基坑围护技术规范[S].

[3]GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].