兰州市某基坑降水及支护施工组织方案

2014-04-25刘亚龙

建筑设计管理 2014年4期

关键词：支护桩间距锚杆

刘亚龙

(甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050)

兰州市某基坑降水及支护施工组织方案

刘亚龙

(甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050)

该基坑深度较深、面积大。基坑开挖深度为12.5 m，应采取合理、有效的基坑围护体系，确保基坑安全。工程量较大，有土方开挖、基坑打井降水、排桩施工、预应力锚索等工序，该基坑地处市中心地带，周边的环境相对复杂，施工场地比较狭小，施工过程的监测尤为重要。该工程为筏板基础，基础建在属于强风化型的砂岩层上，这种砂岩层在施工过程中有可能出现裂隙水，使泥岩的风化加速。该工程的施工组织方案在兰州市具有一定的典型性和借鉴意义。

施工组织方案

1 场地地形地貌

拟建场地位于城关区。高程以甲方提供的已知高程1 516.16 m为引测点引测而来，场地高程介于1 515.60～1 515.94 m，西高东低，地形较为平坦，施工条件好。根据拟建物的地貌成因和形态特征，地貌类型为黄河南岸Ⅱ级阶地。

拟建场地地下水属第四系松散岩类孔隙潜水，赋存于卵石中。勘察期间地下水水位埋深2.70～3.20 m，水位标高为1 512.55～1 512.95 m。地下水主要接受大气降水的入渗及南山的基岩裂隙水的侧向补给，由西南向东北径流，最终排泄与黄河。地下水水位年变幅为0.5～1.0 m。本次勘察期间场地南侧施工工地进行施工降水，对量测的水位深度游一定的影响。

2 该基坑降水井的设计

2.1 降水井的设计理论依据

1)该工程地下水埋藏类型属潜水性质，地下水存于卵石层中，地下水自西南流向东北。地下水水位年变幅为0.5～1.0 m。

2)基坑开挖深度为-12.0 m。卵石层顶面平均标高为1 512.33 m，卵石层厚3.50～11.30 m。

3)根据地勘报告，该工程的地下水在卵石层中的渗透系数可以按45 m/d考虑计算。

4)按照设计要求，该基坑的水位应降低到基础地面下的1.5 m，考虑到集水坑底标高，水位降深为8.0 m。

2.2 降水井设计

1)基坑涌水量计算书基坑简图：

计算公式：

式中：Q为基坑涌水量；

k为渗透系数，k=45.00；

H为澘水含水层厚度，H=8.00 m；

S为基坑水位降深，S=11.30 m；

R为降水影响半径，R=428.80 m；

r0为基坑等效半径，r0=43.50 m。

计算结果：

基坑涌水量Q=3 152.04 m3/d

2)每口井最大出水量(q)

3)井点数(n)

根据计算结果，降水井布置17口，沿基坑周边均匀布设，井间距18～25 m，降水井最大深度为17.5 m，但是结合现场地质情况，砂岩层面高低不等，降水井施工时，深度应控制在进入砂岩3.0 m(即过滤器进入砂岩不得超过1.0 m)，井径均为600，过滤器长度不小于5.0 m。

2.3 该基坑降水管井的现场施工以及排水系统的现场设置

1)考虑现场的具体情况，管井成孔时应该采取用清水或者泥浆冲击成孔，做到及时清孔，把井管下沉后要求用水冲洗，滤网要求始终保持通畅。

2)成井后要求进行试抽，抽水量、水位，要及时记录并且核对，要与设计要求相符。

3)根据设计要求和现场情况，降水井的井径控制为540～600 mm，管井的深度可以根据现场情况进行调配。

4)根据地勘报告，过滤器的长度定为5.0 m，包网可以用金属网或者尼龙网，网和管壁之间要求垫肋，肋高不能小于5 mm，滤网要求达到25目。

5)根据现场情况，井管的外滤用料厚度不能小于100 mm，滤料的粒径可控制在5～20 mm。滤料的选材可用圆度和级配都较好的硬质圆砾，从底层一直填到水面以上，最后用黏性土封住上口。

6)现场要做好整个施工记录，涌水量和含砂量以及水位的变化必须及时测定，含砂量小于0.5‰，必须得到保证。

7)抽水采用潜水泵设，该基坑需要两个沉淀池，沉淀池的位置要根据现场的实际情况进行布置。

8)抽水井的管路要合理布置，地下水抽出后必须经过两次沉淀方可排入城市排水系统。要求按照时间规定从抽取的地下水中取样并测试抽水中的含砂量，含砂量应控制在0.5‰以内。

9)定时查看井内水位的情况，保证降水的顺利进行和降水深度。

10)要防止临时停电造成基坑被淹，准备1台电机功率不小于50 kW的发电机。

11)要防止基坑四周的雨水或者其他水流入基坑，要做好基坑四周的排水设施，有条件的可以硬化四周路面并设置5%的倒坡。

12)根据现场情况，设置三角且间距为3 m，管长400 mm，直径不能小于48 mm的泄水管，泄水管要有孔并且填入滤料，伸出支护层。

13)土方开挖至基坑坑底，在基坑周边设置排水沟及集水井，进行二次明排水，集水井间距不宜太大，以15 m左右为宜，数量视具体情况而定。

14)降水时应该特别注意水中的含砂量以及地下水位的变化，含砂量过多时可能引起周围建筑物或地面的下陷，若出现上述情况，应及时组织专家论证分析原因，采取有效措施，必要时采取回灌以保持水位平衡。

3 基坑设计方案

基坑开挖深度为12.5 m，采用支护桩结合预应力锚索支护的方式，基坑南侧中部有一根高压电线杆，距离轴线3.2 m，支护桩施工时距离电线杆较近，无法施工，建议该部位筏板外放缩小，或移除电线杆。

3.1 支护桩施工

基坑北侧、西侧、南侧东端为A断面，基坑东侧、南侧西端为B断面，支护桩桩顶标高为自然地面，支护桩采用冲击成孔灌注桩或旋挖桩机成孔，桩径为Φ 900 mm，中心间距A断面为1 800 mm；B断面为1 600 m，桩长均为18 500 mm，A断面为均匀配筋，B断面不均匀配筋。支护桩体顶部要求做1 000 mm×500 mm的压顶梁并且要使桩体连接形成一个完整的整体。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350 mm，支护桩间采用土钉支护，土钉采用锚管，长度为2.0 m，水平间距为1.6～1.8 m；竖向间距为2.0 m，锚管采用钢管制作，钢管端部2/3长度范围内加工成花管，花管的制作：在钢管上开孔，孔径为8 mm，设置为3排，孔与孔的间距为300 mm，成梅花型布置。

马道口支护：马道部位的支护桩的桩顶标高降至地面下4.5 m的位置 (具体桩数可根据现场而定)，压顶梁顶标高为自然地面下4.0 m；在基坑内绝大部分土方开挖完后，只剩余马道时，先做马道部位压顶梁(并预留插筋，供砌筑砖挡墙时做构造柱)，等强度达到100%时，开始挖除马道，等基坑内土方挖完至预应力锚杆以下1.0 m后，进行预应力施工，施工完成后，在该部位压顶梁上砌筑挡土墙，挡土墙采用砖砌，厚度为370 mm，挡土墙的坡度为1：0.3，边砌筑边夯实回填土方，直至回填至自然地面。

3.2 土钉墙施工

3.2.1 锚杆设置

支护桩施工完后，进行土钉墙支护；土钉锚杆设置在支护桩间，水平间距为1.6～1.8 m，竖向间距为2.0 m，锚杆采用钢管制作，钢管端部1/3长度范围内加工成花管，花管的制作：在钢管上开孔，孔径为8 mm，设置为3排，孔与孔的间距为300 mm，成梅花型布置，如遇地沟及不明障碍物，土钉及锚杆的长度、间距根据实际做调整。

3.2.2 注浆

该基坑采用ZSNS型注浆泵注浆，水灰比为0.45：1的水泥浆，将水泥浆液均匀搅拌后并即时使用，要求在注浆前、暂停和注浆完毕时用清水冲洗管路。

该基坑采用0.4～0.6 MPa低压注浆，将注浆管先插入孔底，保证出浆口一直处在孔中水泥浆体的表面线以下，在注浆的同时将导管保持匀速且慢慢地拔出。等到水泥浆液回流到孔口时，用其他纸袋等捣入孔内、最后用湿黏土封住孔口，保持规定压力。在向孔内注入水泥浆前，应估计要注入的水泥浆体的体积与实际注入水泥浆体积的量进行比对，要求注入孔内水泥浆体的充盈系数不小于1。

3.2.3 基坑面层钢筋网的铺设

该基坑的钢筋网片选用Φ 6.5@250×250进行绑扎，钢筋网格的允许偏差控制在±10 mm，要求钢筋网在铺设的时候每边的搭接长度不能小于300 mm。钢筋网片设置在压顶梁下部土层上，采用1Φ 16的钢筋作为加强筋横向且通长设置，加强筋和锚杆之间的焊接采用2根L形状且长度为160 mmΦ16钢筋，加强筋的接长和焊接接长等同，单面焊接的焊接的长度应要求大于10 d，双面焊接的长度应要求大于5 d。

3.2.4 喷射混凝土面层

该基坑采用HPZU-5B混凝土喷射机喷射混凝土面层。要求喷射混凝土面层厚度为80 mm，混凝土的强度等级达到C20，混凝土中的粗骨料最大粒径小于于16 mm，混凝土的水灰比定为0.45。混凝土喷射时采取应自下而上的顺序，喷射机的喷头与受喷面的距离应在0.8～1.5 m内，混凝土喷射机喷射时喷射机应与喷射面垂直，为了防止钢筋背面有空隙出现。应采取先自后向前喷射的顺序。当喷射厚度超过100 mm时应尽量分两次喷射，每次不超过100 mm，并且将喷射面清理干净。

3.3 基坑预应力锚杆的设置

基坑A断面预应力设置在地面下5.0 m的位置，B断面预应力设置在地面下7.0 m的位置，设计长度均为16.0 m，水平间距：A断面为1.8 m， B水平间距为1.6 m；锚杆采用1E32的钢筋制作而成，预应力锚杆与腰梁连接成整体。预应力锚杆施工具体做法如下：

施工工艺：成孔→安放钢筋→灌浆(强度达到80%)→槽钢焊接→张拉锚固。

1)预应力锚杆成孔采用机械成孔，孔径150 mm，与水平面夹角15°，严格按照设计要求成孔，成孔后立即置入锚杆钢筋并注浆。

2)为保证锚杆钢筋在孔的中心，置入前应设置定位V型支架。

3)安放钢筋之前，现在钢筋自由端穿入PVC管(PVC管的长度为自由端的长度)，然后在PVC管的两端采用塑料胶带封堵，注浆采用一次注浆工艺，采用底部注浆法，即用注浆管将水泥浆送到底部，边注浆边拔管，直至口部流浆后，将口部封堵、加压。注浆压力0.4～0.6 MPa，锚杆反浆后即可停止注浆。水灰比控制在0.45～0.5范围内。

4)预应力张拉。

当锚杆水泥浆液强度到80%时进行预应力张拉，锚杆的张拉及锁定值按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》执行。预应力锚杆的张拉设计值均为12 T，张拉值为13.2 T，锁定值为7.2 T。

5)锚杆材料选用直径32 mm的HRB400级钢筋。

6)腰梁的做法。

在锚杆的上下两侧各设置1根25a×73×7槽钢，槽钢外侧置入圆形或方形垫板，待预应力按照设计要求张拉后，把锚杆钢筋和垫片焊接成一个整体，腰梁应和排桩紧靠在一起，错位部分采取补焊槽钢将腰梁连成整体。

4 基坑监测

基坑的支护结构施工由于受地质、水文、天气、荷载等很多无法确定的因素影响，之前所设计的方案不能完全符合实际情况，这就要求要强施工实施过程监测，运用恰当的监测方式，可以及时准确的了解周边环境情况的变化，土坡或者土体的安全稳定状态和支护的稳定性，为下一步施工提供可靠资料。

建设单位(甲方)应该根据建筑基坑工程监测技术规范(GB50497—2009)规定，委托具有相应资质的监测单位进行基坑和周边环境的监测。

1)基坑观测点布置。

在边壁顶部的中间或者地质条件较差的部分布置一个测点用于基坑壁的水平位移和垂直沉降的观测，在基坑四周选定14个观测点，各观测点均用木屑且用红油漆做“╋”标记。用于水平位移和垂直沉降的观测点。

2)基坑的现场监测。

在施工过程中要随时对基坑开挖部位的位置、走向、宽度进行定时观测，对由于基坑开挖后对周边建(构)筑物造成一定影响，所以对周边建筑物以及管网进行垂直沉降、水平位移及裂缝宽度的观测。

按照要求，基坑开挖后要每天定时对每一个观测点进行一次观测，如果遇到发生大量沉降，裂缝突然增大，极端天气或者意外情况时应该连续加大观测次数。直至沉降量和裂缝宽度相对稳定后恢复到日常观测。基坑竣工以后的观测次数和间隔时间也以沉降量大小为准。要求每周一次进行观测。一直到沉降量稳定为止。要求土钉支护的最大水平位移不能大于3‰的基坑深度，并且不能大于30 mm。如有异常应及时报告。

每次观测要做好观测记录并要填写完整，要绘制边坡的垂直沉降和水平位移与每一个观测点观测时间的曲线图并总结规律形成报告，为下一步施工提供安全的技术资料。

3)沉降观测采用的仪器：水平位移观测应采用2″级以上的经纬仪；沉降观测采用S2级以上的水准仪。

4)沉降量的观测按照“建筑基坑工程监测技术规范(GB0497—2009)”进行。