自然放坡、土钉墙及桩锚联合支护体系在深基坑中的应用

梁春利

(厦门新景地集团有限公司,福建 厦门 361000)

1 工程概况

厦门北站2013JP03地块位于集美区后溪镇岩内村,总建筑面积177012.36m2,由3栋高层公共建筑和1栋超高层住宅组成,地下整体三层,地上12～33层,剪力墙或框剪结构,为综合体建筑,拟采用桩基础。

地勘报告显示,该基坑开挖范围内主要涉及的土层有：素填土、淤泥质土、粉质粘土、中砂、残积砂质粘性土、全风化花岗岩,地下水主要赋存和运移于填土、中砂的孔隙,残积砂质粘性土及全～强风化花岗岩的孔隙、网状裂隙及下部基岩的裂隙中。稳定水位埋深为5.30～7.60m。

2 工程特点及难点

本工程基坑支护已先按原方案开挖至8.050m黄海高程,由

于中途重大设计变更,需改变基坑支护方案。基坑开挖现状的监测情况正常,原锚索基本试验、回收试验、验收试验等已按原设计要求完成。基坑开挖虽不会影响到周边建筑基础但淤泥层较厚,周边紧靠用地红线,开挖工程量大,开挖深度较深,地下水位较高。

虽场地内无架空线通过,也未见有明显的地下埋设物标志,但场地外西南侧岩通路埋设有地下雨管道、污水管道、消防管道、煤气管道、电缆线等,埋深一般在2m范围内。如长时间降水,土中颗粒很容易被水带走,将会使周围建筑物、管线出现不均匀沉降,从而影响其正常使用,必须采取降水排水措施。

3 方案选择及支护设计(见图1)

本工程基坑靠近厦门北站这一交通枢纽,地质复杂且实际

图1

开挖深度较深,为了确保该基坑支护稳定安全,通过多次研究、比较,选择最优、经济的支护方案。确定采用自然放坡、土钉墙、预应力管桩、灌注桩及扩孔锚索联合支护体系,拟采用明排结合深井井点降水措施对地下水进行控制处理。

基坑大致呈矩形,宽约131.73m,长约148.92m,周长约547m,面积约19617m2,开挖深度约15.50～17.50m。其中1-1、2-2剖面采用放坡加桩锚支护,3-3剖面采用多级放坡土钉墙支护,4-4、5-5、6-6剖面采用桩锚支护,7-7剖面采取自然放坡插筋的方式,所有放坡剖面均需喷射50mm厚C20细石混凝土,内挂8@200×200mm钢筋网。

4 施工操作

4.1 施工工艺流程

整平场地→对已施工的支护结构进行检修→测量放线→PHC管桩施工→坑内降水井施工并启动降排→各支护剖面土方开挖及施工相应支护结构至坑底→坑底排水沟、集水井施工。

4.2 施工方法及操作要求

4.2.1 测量施工

参照场地情况,将控制点和水准基点引至不受破坏的位置,开工前,复核后妥善保护,施工中应经常复测。

4.2.2 防护栏杆施工

(1)防护栏杆采用48壁厚3.0mm钢管组装而成。钢管刷红白相间油漆,其间相交部位用铁质扣件扣牢。

(2)栏杆立柱采用钢管立柱,每2.0m设置1根,埋深1m,露地面高度为1.5m。

(3)防护栏杆设置在坡顶边线往截水沟方向外侧0.5m处。

(4)栏杆设置上、下两道横杆,上杆离基准面1.5m,下杆离基准面0.6m,并张挂密目式安全网,安全网应自上而下封闭设置。

(5)临边防护栏杆或栅门应当能经受任何方向1000N的外力。

4.2.3 基坑降排水措施

本工程采取降水井结合集水明排的地下水控制措施。即坑内、外设置降水井进行降水；坡顶设置排水沟,将地表水及时排入就近市政管网,防止地表水下渗、冲刷坡体；坡面设置泄水孔,坡底设置排水沟、集水井,将基坑内汇集水及时抽排至坡顶水沟或直接沉淀后排入就近市政管网。降排水系统施工进度应与土方开挖和基坑侧壁支护施工进度相适应,以便及时排除坑内积水。

4.2.4 静压PHC管桩施工

静压PHC管桩施工标高为8.050m。静压桩虽靠近坡面,但具备施工空间。两排桩的施工顺序：先施工靠近基坑内侧一排桩,再施工靠近基坑外侧的另一排桩。压桩时对已施工的边坡进行监测,必要时采取减少挤土措施。静压PHC管桩每根桩必须为单节桩,不允许焊接,严禁采用有横向裂缝或截断的工程桩作为支护结构桩。管桩大面积施工前,须进行试桩,以确定桩侧阻力、桩端阻力及管桩施工工艺。

4.2.5 灌注桩接长及桩间挡板施工

支护桩接桩的高度范围为标高8.35～19.45m。接桩时需要开挖到原桩顶标高,出现的临时边坡采用1∶1放坡支护,坡面喷射50mm厚C20细石混凝土,内挂8@300×300mm钢筋网。

(1)钢筋制作与安装：①应按有关规定进行钢筋复验、见证取样检验,合格后方可使用；②钢筋应按品种规格、批号、分类存放,不得混存。有严重锈蚀、麻坑、劈裂、夹砂、夹层、油污等钢筋不得使用；③绑扎钢筋时一般用顺扣或八字扣,各点可交错绑扎。设置扶正装置(砼块或钢筋环), 以保证≥50mm保护层厚度；④钢筋连接方法宜采用焊接或机械连接；⑤钢筋焊接成型时,焊前不得有水锈、油渍；焊缝处不得咬肉、裂纹、夹渣,焊药皮应清除干净。

(2)混凝土浇筑：①混凝土浇筑时自由落差一般不大于2m,当大于2m时,应用导管或溜槽输送；②混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣,振捣时振捣器不得直接放在钢筋上。振捣至混凝土不再下沉,无显著气泡,表面平坦一致,开始浮现水泥浆为度。若发现表面呈现水层,应分析原因,予以解决；③混凝土浇筑振捣完毕,将上口甩出的钢筋加以整理,用木抹子按设计标高控制线对上口进行找平。

4.2.6 土钉墙施工

大面积施工前,选择不同类型土层,施工3根以上的土钉进行抗拔力基本试验,以确定土层摩阻力、承载力和施工工艺。当试验抗拔力不满足设计要求时,应通知设计单位核算基坑的稳定性,调整设计后方可施工。

4.2.7 放坡挂网喷面施工

土方开挖的作业面修整后先预喷25mm厚C20混凝土,再铺设8@200×200mm钢筋网,用插筋固定在坡面上,接下来方可复喷混凝土达到设计厚度,不得有漏筋现象。

4.2.8 土方开挖施工

本工程基坑整体分层分段开挖,四周逐渐向中间方向收回至出土马道口。5-5、6-6剖面坡顶卸载的开挖方法采用长臂挖掘机在基坑外侧向后退挖,结合人工开挖。施工现场临时坡道向下放斜坡用于土方开挖和外运,在塔吊全部安装完毕、基坑土方挖运完成后再挖除临时道路。坡道位置土方开挖采用小型挖掘机开挖,再由长臂挖掘机分级盘土至坑外,小型挖掘机开挖最后由吊车吊出坑外。

5 效果与体会

地下室结构结束后,第三方监测数据资料显示,基坑边坡的累计最大水平位移仅为2 mm,周围建筑物沉降量仅为0.75mm,深层土体的水平位移及地下水水位基本未发生变化,坡顶未出现裂缝,基坑坑底也未出现隆起等现象,表明整个基坑在开挖和施工过程中是稳定的。并且通过基坑内设置降水井、排水沟、集水井结合的抽排降水系统,抽排顺畅,满足了施工要求。说明自然放坡、土钉墙及桩锚联合的支护方案经济合理、安全可靠、便于施工,可在复杂的透水土层、淤泥层地质条件下推广应用。