商住楼深基坑支护实例探讨

刘保民

摘要:深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。文章结合某商住楼工程地质条件,对某商住楼基坑选择了相应的支护方案,并详细介绍了其施工技术和质量控制措施,取得了良好的社会经济效益。

关键词:商住楼 深基坑 支护方案 施工工艺 质量控制

近年来,随着大批的高层建筑的建设,开发商为提高建筑用地率,加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求,多层、超高层建筑地下室的设计必不可少,有的地下建筑甚至有三四层,最深的达数十米,于是,地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。深基坑支护的设计、施工、监测技术是近20年来在我国逐渐涉及的技术难题。本文结合工程实例,对深基坑支护技术进行论述。

一、工程概况

本工程位于是集地下车库、商业、住宅等功能于一体的高层建筑。由于工程项目又紧邻湖泊,因而土质情况复杂。工程采用独立基础加筏板形式,基坑大面设计开挖深度-5.8m,基坑西北、西南角局部开挖深度达到-8.2m,基坑内四个电梯井部位最大开挖深度达到-9.9m,开挖土方量超过30000m3。

二、工程地质条件

根据地质报告,场地不良土质的素填土带厚度为-0.5～-5.3m,分布范围广泛。素填土带下大量分布全风化泥岩、全风化泥质粉砂岩,厚度为-0.6～-3.0m,该土层虽土质稍好,但泡水易软、易崩解;地质报告还显示,地下水位较高,平均水位-2.3m,对土层稳定性威胁很大,必须进行支护。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。

三、支护方案的选择

本工程设计采用土钉墙支护结构,它是通过对原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力来到支护作用,因而能大幅降低支护造价,一般比桩墙式支护结构节约费用30%～60%,而且施工工期短,支护方式具有稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好的优点,具有显著的经济效益,适合现场实际情况。

综上所述,考虑到施工场地的条件限制,经过采用同济大学的“深基坑支挡结构分析计算软件FRWSv4.0”进行计算后证实,用土钉墙对该基坑进行支护是完全可行的,且根据基坑四周环境及开挖深度,需采用不同的剖面形式。放坡角度取10度,普通水泥砂浆土钉,直径Φ为l00mm,土钉倾角为15°,内配一根Φ18Ⅱ级钢筋,土钉长度及竖向间距如图1所示,水平间距1200mm,面层混凝土板墙厚度为l00mm,强度等级为C20,内配6@200钢筋网,有土钉处沿纵横向配置2Φ14同长加强筋(纵向配置2Φ16,L=200mm)。

四、施工工艺

(一)施工工艺流程

土方开挖—基坑边坡修整—放点—成孔(钻孔)—放人锚筋及注浆管—注浆—设置泄水孔—墙面布筋—喷射混凝土—养护。

(二)钻机定位成孔

成孔设备采用两套地质矿产部重庆探矿机械厂生产的MGJ-50型回转式钻孔机,为了满足土钉施工倾角的需要,进行了钻机的改造配套工作。基坑采用分层开挖的方式,挖完第一层后设备立即进场进行土钉施工,避免土坡暴露时间过长。

(三)土钉锚钉的安装与孔内注浆

大部分土钉为1Φ22钢筋,长度L=7000～9000mm。

孔内注浆采用水泥浆灌注,胶结材料选用425号普通硅酸盐水泥,水灰比为0.45～0.5:1,用气压式注浆方式,将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆,待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出,以保证孔中气体能全部逸出,直至全孔灌注浆注满浆液为止。

(四)锚固端处理与喷射混凝土板墙

布置完面层钢筋网后,先在距锚钉端头200mm处采用穿孔塞焊一块150mm×150mm×8mm的钢板,然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊上三根Φ12、长度为150mm的通长加强钢筋互相焊接,使所有土钉相互连接成一个整体。喷射混凝土配合比为水泥∶瓜米石∶中砂=1∶2∶2,内掺速凝剂及早强剂,要求混凝土强度达C20以上。

喷射前,先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志,以保证施工时得喷射混凝土厚度达到规定值。在继续下步喷射混凝土工作时,要求工人仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑,并喷水使之潮湿,待混凝土终凝后2小时,立即开始连续喷水养护5～7天。

(五)排水系统的设置

在基坑上边构筑排水沟,流至西南面的沉沙井后排入市政管网。并将施工场地做硬化处理。然后于土钉注浆完成后,在基坑侧面插入长度为500mm,直径为60mm的UPVC排水管,使其外端伸出支护混凝土板墙外50～60mm,管内填碎石做滤水层以利混凝土板墙后的积水排出。

五、质量控制

实行全面质量管理,对每一道工序严把质量关,符合以下质量标准:

1.基坑必须分层分段开挖,考虑可能的连续雨天,每层开挖深度限制在锚杆排距加30cm,逐层开挖逐层支护,开挖深度要根据图纸设计要求进行复核。

2.凿孔:钻孔前采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行土钉放线确定钻孔位置,土钉布孔距允许偏差为±50mm,成孔采用锚杆钻机,成孔中严格按操作规程钻进,孔径允许误差±l0mm,钻孔偏斜度不大于30%,孔深允许偏差为±50mm。终孔后,应及时安设土钉,以防止塌孔。

3.挂钢筋网:网格允许误差±20mm,经、纬筋搭接点用扎丝扎牢。

4.土钉制作:严格按设计选准材径、长度下料,误差允许值为±20mm,稳中架每个间距1.5m,焊牢,整个过程必须严格依照图纸施工。

5.土钉安装:安装之前进行锚杆长度复核、验收,安放时,应避免杆体扭压、弯曲,注浆管与土钉锚杆杆一起放入孔内,注浆管应插至距孔底250～500mm,为保证注浆饱满,在孔口部位设置浆塞及排气管,D48钢花管土钉直接注浆。

6.搅拌浆液:严格按设计要求0.45～0.55的水灰比配料,搅拌均匀。

7.注浆作业:按照设计要求,注浆采水灰比为0.45～0.55的纯水泥浆,水泥采用425普通硅酸盐水泥。压浆控制在0.3～0.8MPa之间,并根据试验锚杆由设计单位确定注浆技术质量要求。注浆前,将孔内残留及松动的废土清理干净,注浆开始或中途停止不能超过30分钟,达到孔口稍有溢流现象时,即行堵口封死。

8.喷砼:严格按设计要求比例配料搅拌均匀,喷砼时喷浆手要垂直层面喷,喷射作业应按分段分片依次进行,同一分段喷射顺序应自下而上,注意观察料的水量(不得有干料现象)和回弹情况,及时调整喷浆水量和距离,抽取砼试块。严格掌握喷层厚度,表面平整度要求±30mm。喷砼前,埋设好喷射砼厚度的标志,由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求,下达喷砼指令后才能开始喷砼。

9.降雨量过大引起基坑坍塌的预防措施:基坑的周边砌筑20cm高的止水台,作为通常情况下的挡水设施;配备足够数量的草包,紧急时对基坑周围施做围堰,防止地面水大量流入坑内。施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵。及时获取天气信息,预先做好准备工作。加排水系统的能力,并加强管理保持其畅通。

10.基坑开挖过程中的监测及监控要求:为了保证本工程能安全顺利完成,必须对边坡支护结构进行系统监测,采用信息化施工,并及时掌握其变化和稳定状况。监测前编制系统的监测实施方案并在施工中严格按监测方案进行监测。要求边坡顶每隔15～20m设置一个观测点,在施工期间,每一天测一次,雨水过后测一次,施工完毕且监测数据稳定后每一周测一次。本工程监测由具有专业资质的施工队伍施工,监测点由现场决定。

六、支护结构的监测

为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定,施工14天后进行拔出破坏试验。另外,在基坑开挖前,就做出了详细的施工监测方案,对基坑进行支护位移的量测(地表开裂状态、位置、缝宽)的观察,做好施工记录,以备参考利用。

七、结论

深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。本工程自2008年8月初开始施工,9月底完成。10月中旬经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测,各项质量符合设计要求,工程被评为优良。深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学,它还有待于理论上的完善。

参考文献:

[1]王广超.复合支护结构在基坑支护中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,(3)。

[2]建筑基坑支护技术规程(GJ120-99)[S]。

[3]编辑委员会.基坑工程手册[M].北京:中国建材工业出版社,l997。

[4]尉希成,周美玲.支挡结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004。

(作者单位:河北邯鄣市招贤建筑工程有限公司)