大型深基坑支护施工探讨

时间:2022-02-08 04:20:21

大型深基坑支护施工探讨

摘要:结合工程实例,先介绍了工程概况、场地岩土工程条件和设计情况,然后对大型深基坑支护施工重点和难点进行探讨,提出大型深基坑支护施工的应对措施。

关键词:深基坑支护;施工方案;措施

中图分类号:TV551文献标识码: A

一、工程概况

拟建场地位于东莞市南城区,总用地面积104870.81,场地北侧为簪花东路,西侧为东莞大道,南侧为鸿福东路,东侧距新世纪豪园约30m。东莞市轨道交通R1、R2线的换乘站―鸿福路站(原会展中心站)位于场地西南角十字路口,并设有地下通道与本项目地下室相连。整个场地范围内设有4层地下室,开挖深度约20.07~25.09m,平均开挖深度约21.0m。

二、岩土工程条件

根据勘察报告,场地岩土层按成因类型和岩土性质,自上而下分别为:第四系人工填土层(Qmi)、第四系冲洪积层(Qal+pl)、第四系坡积层(Qdl)、第四系残积层(Qel)和震旦系(Z)花岗混合岩带,现自上而下分述如下:

a、填土层(Qml)

(1)杂填土(层序号①1)

(2)素填土(层序号①2)

b、冲洪积层(Qal+pl)

该层按土的颗粒级配或塑性指数及产出的先后顺序,自上而下可划分为:②1淤泥质粉质粘土(淤泥)、②2粉质粘土(粘土)、②3粉(细)砂、②4中(粗)砂共4个亚层。

c、坡积层(Qel)

d、残积层(Qel)

花岗混合岩残积土主要为砂质粘性土(部分为粘性土),场地内残积土层厚度变化较大:

e、基岩

该场地下伏基岩主要为震旦系(Z)花岗混合岩(变质岩),在钻孔揭露深度范围内按其风化程度划分全风化、强风化、中风化、微风化四个岩带。

三.主要施工参数

本工程采用“排桩+预应力锚索”作为基坑支护的基本结构形式,并在局部位置(临近地铁鸿福路站位置)采用“排桩+内支撑”解决不允许锚索施工的问题。

1、排桩

(1)基坑支护采用钻孔桩,桩径1.2m,桩中心距1.5m(临近R2线一侧及内支撑位置)~1.8m(其它三侧),支护桩嵌固深度为6.3m。桩顶设1.2m×1.0m冠梁。桩身采用C25砼,冠梁、腰梁、内支撑等采用C30砼;

2、三重管旋喷桩

由于东莞大道及鸿福路下方为地铁线路(在建或拟建),簪花路位置局部存在砂层,因此设计在其对应的基坑支护段采用桩间三重管旋喷桩止水。而基坑临近新世纪豪园一侧由于地层状况良好(基本全部为强风化~中风化花岗岩),且基坑距离建筑物较远,因此不单独设置止水结构。

(1)三管旋喷桩设计桩径1.0m,桩中心距1.5~1.8m,桩底入坑底原设计深度为2.0~4.0m。成孔:高压注浆孔成孔直径不小于130mm,喷射水压力不小于35MPa,浆液压力不小于1.0MPa,气压不小于0.5Mpa,提升速度不大于12cm/min,旋转速度不超过20转/分钟,每米水泥用量不小于400kg。

3、普通预应力锚索

(1)预应力锚索采用4×7Φ5、5×7Φ5和6×7Φ5四种规格,锚索材料为1860MPa高强钢绞线,水平间距1.5m~1.8m(一桩一锚);成孔直径不小于150mm。水泥采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥拌制,水灰比为0.45~0.55;锚固体应进行现场同条件养护,经检验锚固体强度达到设计强度70%后方可进行张拉锁定,锚固体设计强度30MPa;预应力锚索采用二次注浆,一次注浆为常压注浆,二次注浆压力不小于2.0MPa。

锚索下料长度允许误差50mm,并应注意预留张拉段长度(约1.5m)。该预留张拉段应始终保留不可截断,当锚索出现明显的预应力损失或基坑位移过大时,用于进行二次张拉。

4、钢花管土钉

(1)钢花管土钉采用Φ48δ2.75钢管制作,施工采用打入式成孔,设计承载力为6KN/m。钢花管土钉注浆材料为P.O.42.5R普通硅酸盐水泥净浆,水灰比0.45~0.55,水泥浆应随拌随用;钢花管注浆必须密实饱满,注浆管应插至距孔底300mm处,注浆压力不小于1Mpa。

5、内支撑梁

基坑西南角位置需采用桩+内支撑方案,内支撑采用钢筋砼梁。

(1)支撑梁自上至下共设置3道;第一道支撑梁截面尺寸1.0X1.0m,第二、第三道支撑梁截面尺寸1.0X1.2m。内支撑梁梁身采用C30砼,施工时整体浇筑,不留变形缝。

6、支撑立柱

支撑立柱位于坑底以下的部分为直径1.2m的钻孔桩,内灌C30砼,桩底进入坑底8.0m或入中风化岩层0.5m,内插焊接角钢格构柱,格构柱顶端入第一道支撑梁0.6m。

7、场地内放坡开挖要求

(1)场地内部放坡开挖要求分区、分段开挖,每段开挖长度不超过20m,每层开挖厚度不超过2.0m。

二、主要施工难点及解决办法

1、土方施工

本工程土方外运量达到204万方,工程在东莞市市中心,周边还有地铁在进行施工,交通通行压力很大。经过与市政部门沟通,在东莞大道上设置2#门,用于土方车辆的进入;在鸿福路与规划路交叉处开设1#大门,主要用于土方车辆的驶出;施工前期在簪花路开设3#门,用于土方车辆的驶出。每个车出入口设置专人指挥交通,并按照规范的要求设置警示灯和相关的交通警示牌。对车辆实行进出分流,严格在非高峰时间段方可进行土方的外运工作,即每日的20:00-次日4:00,将对社会交通车辆的影响降到最低。安排扫水车每2小时对周围道路洒水一次,土方外运结束后安排洒水车对周围道路进行冲洗,经道路清洁维护部门确认方可停止清洗。

土方外运高峰期有近百辆泥头车进行土方外运,如何确保土方运输车辆在道路上安全的行驶,并文明驾驶。所有车辆进场施工必须提交交通强制险的保险单、车辆必须年检合格、车辆的行驶证和驾驶员的驾驶证。经监理、业主和我司现场检查合格后,发放一张经三方盖章的车辆的出入证,保安有权拒绝无证土方车辆的进入。邀请交通警察部门每月到项目部对司机进行安全知识培训,现场合适位置张贴相关车辆事故的照片。项目部安排专人专车检查车辆行驶道路的实际路况并随机检查司机的文明驾驶情况;如发现有撒漏的沙石,安排专人进行清理。如发现不文明驾驶,拍照留底,内部对驾驶员进行扣分记过处理;连续抓到2次,对此驾驶员实行劝退。

土方施工属于本工程的关键线路,土方开挖的进度直接影响到支护的施工进度。土方开挖和支护施工需要互相配合才能快速完成所有的施工任务。通过对支护施工的分析,从支护桩的施工开始至第一道冠梁施工,至少需要3个月的时间,为了加快整个项目土方外运工作,在支护桩施工期间,沿基坑周围一圈预留30米宽的工作面,开挖中间区域的土方。等支护桩施工完毕后,沿基坑一圈预留10米的工作面,其它土方及时进行外运,同时进一步降低中间核心区域的土方标高。等冠梁施工完成后,按照支护施工的顺序,分段分层进行土方开挖。

2、支护桩的施工

本工程工设计有746条支护桩,桩径为1.2米,间距为1.5~1.8米。基坑西南角有地铁施工,地铁施工时将周围管线进行了改道,造成周围管线没有准确的施工图纸。地下管线距离支护桩距离很近,根据管线图纸显示,局部会和支护结构交叉重叠。为了确保地下管线的安全,在施工前邀请相关管线单位到施工现场召开地下管线协调会。对地下管线位置进行明确,并进行现场交底。局部区域要求管线产权单位进行改迁。对于地下管线不清的区域,聘请专业的物探单位进行现场勘察。根据物探资料,安排人工进行探挖,确保地下管线的安全。

结合本工程施工工期和施工现场地质条件,支护桩采用旋挖桩机进行施工。旋挖桩机施工速度较快,在施工时需要进行跳挖,隔2挖1,确保施工时周围灌注桩的强度达到5MP以上。根据地质资料揭示,局部微风化岩层埋置较浅。一般旋挖桩机入微风化岩层较困难,进场施工时,我司先行进行试挖,发现三一280型桩机,入微风化岩层一米需要3~4小时以上,钻头磨损严重,从经济上不合理,质量上也比较难保证。为此我司特意引进一台进口的宝峨BG36旋挖机,使用德国原装进口的钻头,入岩速度有很大的提升,入微风化岩层一米需要1小时左右,钻头磨损不大。支护桩的顺利施工,为整个工程顺利竣工奠定了坚实的基础。

施工现场的西北角有排水明渠,造成前期无法进行支护桩的施工,首层冠梁也无法进行贯通。为了加快施工进度,经过与业主协商沟通,我司先在明沟处预埋2根直径1.2米预制混凝土管,引流地表水。将施工场地进行回填,平整后进行支护桩的施工。相关单位进行箱涵施工时,可以将回填的场地作为施工料场。促进了整个项目的进展。

3、立柱桩的施工

施工现场西南角,场外正在进行地铁站的施工,为了确保地铁车站的安全,此区域设计为内支撑支护,内支撑有39根立柱桩。立柱为角铁焊接而成。钢立柱加工的要求也较高,为此我司特意将钢立柱在工厂进行加工。考虑到运输条件限制,将24米的钢立柱分为2根进行加工,运至现场后在进行连接工作。

立柱桩的桩位偏差会直接影响到内支撑梁的施工。如果施工偏差较大,会导致实际受力与原设计的受力模型不一致。所以立柱桩的施工的定位成为立柱桩施工质量的控制重点。

定位分为标高控制和坐标控制两点。标高控制可以通过吊筋来间接控制,我们吊筋采用直径为20的一级圆钢。由于单根立柱重量达到6吨,并且立柱下端没有钢筋笼,因此需要通过地面来承受立柱的重量,施工时需要把吊筋分成上下两层来进行控制,上层吊筋为汽车吊的吊点,下层为方木的加塞点。

坐标控制有可以分为立柱的方向和立柱的位置。方向控制容易,需要按照节点详图进行施工。立柱位置控制只要是通过测放出支撑梁的中线进行控制,具体施工时需要借助护筒。立柱在孔口准确定位后,需要在东西南北四个方向焊接一根钢筋,使得钢筋距离护筒的距离小于1公分,然后缓慢的下放。

4、现场排水

由于地铁车站施工需要导行交通,基坑周围大部分排水设施位于疏解道中间,可以利用的排水口较少。新世纪豪园规划路一侧有两个排水口:一个位于办公区,主要负责生活区和办公区的排水;规划路和鸿福路交叉口处,为本基坑的排水口。基坑西北角有一个雨水箱涵,可以作为基坑主要排水口。规划路和簪花路在坡顶设置400×400的排水沟。

由于西南角没有排水口,鸿福路和东莞达到一侧均无排水口,基坑长度在300米以上,按照1%的坡道放坡,水沟高差需要近3米。因此施工现场坑顶不具备设置排水沟的条件,结合以往的工程经验,采用直径300的PVC管作为排水沟。基坑内水通过水泵直接抽到坡顶的PVC胶管中,经过三级沉淀后排入市政管道。

基坑底沿基坑周边设置一条400×400的坑底排水沟,每50米设置一个集水井。基坑中间设置300×300的简易排水沟,排水沟间距为50米井字布置。

5、现场配合性质的施工

本工程工期很紧张,锚索施工完成后需要进行相应的监测工作,而锚索监测需要等腰梁混凝土强度达到100%才可以进行,此时锚索下层土方早已开挖至下层。为了配合政府相关单位的监督监测,我司采用汽车吊来配合进行锚索的监测工作。汽车吊大钩吊着一个工作吊篮,政府检测人员在基坑下控制油压泵,进行读数和测量锚索拉力。施工工人在吊篮内负责安装千斤顶和锁片,工人需要穿戴安全带,安全带挂在吊车的小钩上。

为了给主体施工单位有个临时施工道路,业主要求我司在施工完支护结构后,在施工现场回填出三个汽车坡道,横坡为1:1,纵坡为1:5,坡面两侧进行喷锚施工,并设置3米的钢管土钉间距3米,梅花布置。道路路面采用C25混凝土。三个坡道的回填能很好的控制基坑的变形,也方便我司的土方外运工作。但坡面两侧的土钉和喷锚施工难度也较大。由于坡面为斜坡状,坡面回填土还较疏松,不适宜搭设满堂脚手架。为此采用钢的操作平台,用汽车吊配合进行施工。操作平台类似与主体施工中的卸料平台。坡顶两人通过绳索辅助控制操作平台的位置。汽车吊的大钩吊着操作平台,小钩挂着施工人员的安全带。空气冲击器通过钢管直接固定在操作平台上,坡下专人控制空压机的开关。通过试验,使用效果良好,工期和经济性都比普通的搭设脚手架有很大的提高。

四、结语

结合工程实例对深基坑支护施工方案设计进行探讨,指出大型深基坑支护施工的重点及应对措施。随着深层坑在岩土工程的不断发展,深基坑支护施工技术不断向水结构和受力结构结合、永久支护结构和临时支护结构结合、支护结构形式和基坑开挖方式结合的综合方式发展,因此加强对大型深基坑支护施工设计的研究探讨,具有重要意义。

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