建筑工程地下室基坑邊坡支護與開挖施工探討
關(guān)鍵詞:深層攪拌樁,錨噴網(wǎng),支護技術(shù)
1、工程概況
(一)、幸福公館工程地處登高西路南側(cè)，該工程由龍巖市輝利國房地產(chǎn)有限公司建設(shè)，中國建筑上海設(shè)計研究院承擔設(shè)計，由福建巖土工程勘察研究院負責詳細勘察，由福建勘察基礎(chǔ)工程公司負責施工，由福建安華建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司監(jiān)理。各幢建筑物基本情況見下表：
(二)、建筑規(guī)模：
1、1#樓總建筑面積為27133.94平方米，其中地上建筑面積：13998.85平方米，地下建筑面積：13135.09平方米，地下二層、地上十六層，建筑總高度：高層建筑：49.60米，建筑占地面積：1291.23平方米。
2#樓總建筑面積為15881.14平方米，其中地上建筑面積：15881.14平方米，，地下一層、地上十六層，建筑總高度：高層建筑：49.45米，建筑占地面積：1393.46平方米。
2、 工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境
(1)地基土分布
根據(jù)勘察報告，基坑開挖范圍內(nèi)地層分布 (自上而下)為①雜填土;②粉質(zhì)粘土;③卵石;④1粉質(zhì)粘土; ④粉質(zhì)粘土;⑤1粗砂;⑤泥質(zhì)炭土;⑥粉質(zhì)粘土;⑦含卵石粉質(zhì)粘土;⑦1粉質(zhì)粘土; ⑧含角礫粉質(zhì)粘土;⑨破碎灰?guī)r;⑩微風化灰?guī)r等。
(2)地下水
基坑開挖范圍內(nèi)主要含水層為③卵石及⑤1粗砂中的孔隙潛水有灰?guī)r中的巖溶裂隙水。孔隙潛水主要賦存于③卵石層及⑤1粗砂中，其透水性及富水性較好，受大氣降水補給及河水的側(cè)向補給，排泄給河水或往下逕流補給巖溶水。(參照地質(zhì)報告)
(3)周圍環(huán)境狀況
建筑場地東側(cè)為規(guī)劃道路，現(xiàn)作為臨時通道，該側(cè)建筑圍墻距離基坑開挖邊線最小距離為8M;場地南側(cè)為登高西路安置小區(qū)，緊臨小區(qū)道路，道路中心位置存在地下排水溝，埋深為1.8M，花圃位置存在地下水排水溝，埋設(shè)為2.2米，安置房層高6.5層，其基礎(chǔ)埋深2.5M ;場地西側(cè)為恒億花園二期E、F棟住宅樓，住宅樓層高16層，設(shè)一層地下室，其基礎(chǔ)埋深為6.5M，與基坑開挖圍墻僅3.5M寬;場地北側(cè)為登高西路，該路面車流人流較繁忙，該側(cè)沿人行道下有埋深1.6M的管線溝。
3、基坑邊坡施工方案
3.1 深層攪拌樁施工
本工程采用深層攪拌樁連成封閉的整體達到截水帷幕的作用，深層攪拌樁是采用深層攪拌機械，在地基深處利用水泥作為固化劑(漿液)，與軟土強制攪拌混合，硬化后形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。水泥土的容重與軟士接近，而比重稍大，無側(cè)限抗壓強度隨著水泥摻入比的增加而增加，水泥土的強度在齡期超過3個月后才緩慢增加，所以一般取3個月齡期的強度為標準強度。本工程攪拌樁樁徑700mm，樁心間距500mm，攪拌樁樁體之間相互搭接，為保證樁體攪拌均勻，采用4噴4攪噴漿法的施工工藝，共配置6臺深層攪拌機。
3.1.1 施工工藝流程
樁機就位→噴漿攪拌下沉→噴漿攪拌上升→重復下沉上升→關(guān)閉攪拌機并移位。
3.1.2 技術(shù)要求和質(zhì)量保證
深層攪拌樁機應(yīng)基本垂直于地面，要注意樁架豎直度，施工中發(fā)現(xiàn)鉆機傾斜應(yīng)立即校正。嚴格按要求參數(shù)鉆進成樁，鉆進至設(shè)計深度后要空轉(zhuǎn)lmin，并確定灰漿噴出后才能提升鉆頭，并嚴格控制攪拌、提升速度和灰漿量。深層攪拌樁施工完成后7d內(nèi)，不允許在其附近隨意堆放重物，防止樁體變形。
3.2 錨噴網(wǎng)加錨桿支護施工
本工程基坑邊坡支護采用錨噴網(wǎng)加錨桿支護施工。在深層攪拌樁及旋噴樁施工完畢養(yǎng)護14d，并完成壓頂梁的施工后，方能進行邊坡土方開挖及支護的施工。錨噴支護基坑邊坡具有及時、快速，隨挖隨支，與基坑開挖同時進行，不占獨立工期，占用最小施工場地的特點。
�、僦ёo施工順序：a根據(jù)設(shè)計要求進行開挖土方;b錨孔定位;C根據(jù)設(shè)計要求的長度、間距、角度制作與安裝錨管;d鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架的編制和調(diào)整，節(jié)點焊接;e噴射混凝土;f在噴射混凝土面層養(yǎng)護24小時后進行壓力注漿。
�、诩庸体^桿施工順序：a錨孔定位;b鉆機引空;C根據(jù)設(shè)計要求的長度、間距、角度制作與安裝垂直錨管;d根據(jù)設(shè)計要求的長度、間距、角度制作與安裝水平錨管;e錨管注漿。
3.2.1 工藝流程
開挖土方，修整坡腳→噴射首層速凝混凝土→錨桿成孔(錨桿加工及打入錨管)→清孔并采用壓力灌漿灌孔→編鋼筋網(wǎng)，焊接加強鋼筋→終噴速凝細石混凝土→噴錨網(wǎng)養(yǎng)護→開挖土方。
3.2.2技術(shù)保證措施
�、龠吰麻_挖后3h內(nèi)完成作業(yè)面的初噴，48h內(nèi)必須完成支護作業(yè)，上、下排錨桿施工48h內(nèi)不宜開挖該段的下一層。
②疏通基坑附近的排水管道，防止堵塞引起滲漏，及時排干基坑周邊積水;對基坑周邊原有裂隙，應(yīng)做必要的填補，嚴防地表水下滲;作業(yè)面較大時，應(yīng)設(shè)置泄水孔。
�、坶_挖前應(yīng)了解和掌握錨桿長度范圍內(nèi)地下管線的具體位置，以指導、調(diào)整錨桿的孔位、角度和長度，避開上述障礙物。
4、基坑土方開挖及降水施工方案
土方開挖與錨噴網(wǎng)加錨桿的施工同步進行，在基坑開挖前先進行基坑內(nèi)降水，將基坑內(nèi)地下水位降至坑底500 mm以下。根據(jù)地質(zhì)資料，本工程采用井點降水措施，在基坑周邊設(shè)置降水井，降水井采用鉆機鉆孔，泥漿護壁，成孔直徑1.0m，并符用鋼筋籠制成，鋼筋籠外面包裹兩層鍍鋅鐵絲網(wǎng)。井點的施工順序為：井點放樣→做井口、護筒→鉆機就位、鉆孔→回填井底碎石墊層→吊放鋼筋籠→回填管壁與孔壁間的過濾層。
5、本工程施工的注意點
�、� 嚴格把好深層攪拌樁及高壓旋噴樁漿液質(zhì)量關(guān)，保證漿液的配合比符合設(shè)計要求。
�、� 土方開挖過程中及開挖完成后嚴格進行基坑監(jiān)護(包括位移、沉降及地下水位觀測)。
③ 降水井深度及數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定，需把地下水位降至基坑以下500 mm。
�、� 錨噴支護最為重要的環(huán)節(jié)是注漿，而注漿壓力的大小是確保注漿質(zhì)量的衡量標準。
�、� 截水帷幕完成后需做截水效果測試，即在截水樁內(nèi)外鉆孔，內(nèi)孔抽水，同時觀測外孔水位變化，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)基坑外水位下降，立即分析原因，馬上采取措施處理，對出現(xiàn)問題的截水樁進行壓力注漿，必要時在周邊加一道截水樁進行圍蔽。
⑥ 土方開挖中限制每步作業(yè)的開挖深度，合理安排挖土工序，限制邊坡開挖面的裸露時間非常最要。機械開挖至設(shè)計標離300 mm 后進行人工開挖和修正，確保地基土不被擾動。
�、� 止水帷幕是許多單根截水樁相互搭接咬合形成連續(xù)體起到擋水作用的。在施工時要合理安排施工順序，使與之搭接的截水樁的施工時間安排在水泥土初凝之后、固化之前進行。施工時間過早，下一根截水樁噴射的高壓水流會沖散原有的水泥土體，施工時間過晚則下一根截水樁施工時無法與前一根搭接咬合形成整體。另外，在注漿工藝結(jié)束后，對截水樁樁體復攪一次，確保水泥漿與土體攪合均勻。
6、基坑邊坡穩(wěn)定計算
該工程基坑周長253m，噴錨支護面積2863m2。在設(shè)計中采用了5排φ500的格構(gòu)式水泥攪拌樁作為重力式擋墻，該擋墻的主要作用是擋土和止住填土中的潛水。另外在重力式擋墻靠基坑一側(cè)布置二排間距為1m，直徑為φ1O0的垂直鉆孔，在孔中放入直徑為φ28的錨固鋼筋，再以1MPa的壓力注入水灰比0.45～0.55的水泥漿。這里垂直錨固鋼筋起到十分重要的作用：作為該擋墻的抗滑銷栓，增加該擋墻的抗傾覆和滑移穩(wěn)定性;提高該擋墻的抗剪和抗彎強度。
錨桿錨固于中風化與微風化巖層中，抗拔力按下式計算：
式中：Lm為錨桿的錨固段長度;D為錨固體直徑，本工程錨管直徑為50㎜;ψ為錨固長度有效因子，取為0.65;τ為灌漿體與抗拔筋的握裹力或灌漿體與巖層和土層間的粘結(jié)強度，平均取值為15KPa。經(jīng)過計算，為滿足抗拔荷載要求，錨桿的錨固段長度Lm 為2～4m，取平均長度為3.0m。
Tu=3.14×50×3000×0.65×0.15=45.92kN，按水平和垂直間距分別取1.5m 計，共計24根。
總的抗拔力為T=45.92×24=1102.6kN
根據(jù)規(guī)范要求，對該擋墻作了抗傾覆和滑移穩(wěn)定性驗算。以下是擋墻的抗傾覆和滑移穩(wěn)定性驗算公式：
1.3haΣEa≤hpΣEp+Wb/2+hgΣEgw
上式中，ΣEa⋯⋯擋墻底以上的基坑外側(cè)土壓力水平荷載標準值合力;
ha⋯⋯合力ΣEa至擋墻底的距離;
ΣEm⋯⋯水平錨管提供的標準值合力;
hp⋯⋯合力ΣEm 至擋墻底的距離;
W⋯⋯擋墻自重;
b⋯⋯擋墻厚度;
ΣEg⋯⋯垂直錨固鋼筋提供的錨固力合力;
hg⋯⋯合力ΣEgw至擋墻底的距離。
1.4ΣEa≤ΣEm+μW+ΣEgw
上式中，μ⋯⋯ 擋墻底與基巖的靜摩擦系數(shù);
代入用庫侖理論計算的壓力值，計算結(jié)果如下：
1.3×1/3×12.0×240≤4×1102.6+236.8×0.8+0.8×800
1248<4410.4+189.4+640
1248<5239.8
擋墻滿足抗傾覆穩(wěn)定條件。
1.4×240≤ 1102.6+0.3×236.8+350
336<1102.6+71.0+350
336<1523.6
擋墻滿足抗滑移穩(wěn)定條件。
以上計算結(jié)果表明擋墻支護滿足抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定條件，是安全的。采用水泥土樁墻加垂直錨固鋼筋的方案對該工程是適宜的。在整個地下室的施工期間，擋墻支護最大位移僅12mm，保證了施工的安全和正常進行。
7、結(jié)束語
該工程基坑深度大，周圍環(huán)境復雜，在基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中，通過對土層與巖層區(qū)別對待，對基坑下部巖層及時支護并噴射混凝土封閉巖面等方法，取得了較好的實效。經(jīng)過精心設(shè)計與嚴格施工，在整個施工過程中基坑支護系統(tǒng)沒有出現(xiàn)不穩(wěn)定跡象。沿基坑均勻布置了18個樁頂位移觀測點，觀測結(jié)果：變位值大多在3～7mm之間， 最大值12 mm。通過支護不僅確保了深基坑的安全，而且為工程結(jié)構(gòu)的順利進行創(chuàng)造了條件。
基坑工程具有復雜性和特殊性，應(yīng)針對工程的具體條件和要求，合理選擇安全經(jīng)濟的支護及截水技術(shù)方案，使其既安全又經(jīng)濟。本工程采用了基坑錨噴網(wǎng)加錨桿支護，深層攪拌樁、井點降水等綜合技術(shù)方案，監(jiān)測結(jié)果表明，該方案是安全、經(jīng)濟、合理可行的。
參考文獻
1、福建巖土工程勘察研究院提供的《龍巖市幸福公館基坑支護設(shè)計方案》
2、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)
3、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)
4、《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202-2002)
5、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002
