水泥深層攪拌樁在某大廈基坑支護中的應用

曹元寶

深基坑工程常處于城市繁華、建筑用地緊張、舊城改擴建及高層建筑物的地段。基坑支護雖屬臨時工程,但技術復雜卻遠甚于永久性的基礎結構或上部結構,稍有不慎,不僅危及基坑本身安全,而且會殃及臨近的建筑物、道路、橋梁等,它涉及到圍護工程、土方開挖與支撐工程、降水工程、結構工程等,因此其支護結構類型的選擇至關重要。本文結合工程實際,介紹了深層攪拌樁在大廈基坑支護中的應用,此方法安全可靠,節約工期,適用于工程建筑項目的基坑支護。

1 工程概況及工程地質條件

1.1 工程概況

大廈為高層框剪結構,長55 m,寬14 m,高49.8 m,建筑面積約15 000 m2,其底層設有地下室,地下室層高為3.6 m,基坑開挖深度3.5 m～5.0 m,無放坡,其建筑平面圖如圖1所示。

北邊道路有雨污、自來水、供電等管線,東邊為兩層簡易磚混結構小學校舍。

1.2 工程地質條件

本方案涉及主要土層工程地質特征如下:

①雜填土:黃色,主要為松軟狀黏性素填土,混有建筑垃圾,厚0.8 m～2.3 m。②粉質淤泥質黏土夾粉砂:灰色,軟～可塑狀態,厚1.2 m～3.7 m。③粉質黏土:可塑狀態,厚1.2 m～4.3 m。

2 設計方案確定與成果

2.1 設計方案的確定

由于該地質地下水位較高,粉砂層土質,基坑開挖容易產生流砂現象。結合現場的實際情況,決定采用深層攪拌樁與輕型井點降水相結合方式來作為基坑支護止水方案,該方案施工簡單,成本比較低(約為其他方案預算的40%),并且能夠起到加固小學地基和防止路邊管道下沉開裂的作用。

2.2 設計成果

支護采用雙排樁、局部加固,單樁直徑為700 mm,雙樁的中心距為300 mm,深層攪拌樁長7 000 mm,進入基坑底3 800 mm,上端用板梁連接,尺寸為1 200 mm×200 mm,水泥摻入比為15%。兩組輕型井點降水和八口井點降水,方案示意圖如圖2所示。

3 施工工藝流程與技術措施

3.1 工藝流程

測量定位→深層攪拌樁機就位→預攪下鉆→噴漿攪拌提升→重復攪拌下鉆→重復攪拌提升→至孔口→關閉攪拌機械→樁機就位。

3.2 施工技術措施

1)測量要求:根據樁位軸線點及控制點,準確測放樁位,偏差不小于50 mm。2)樁機對中:施工時鉆頭嚴格對準樁位(誤差不大于20 mm);調整樁機,保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度(垂直度偏差不得超過1%),樁位偏差不得大于50 mm。3)選擇合適的固化劑與外摻劑,樁與樁中心間距與設計圖誤差不大于5 cm,垂直度偏差不大于1.5%,樁位偏差不大于10 cm。4)要控制鉆頭提升速度,保證攪拌樁中的水泥混合均勻,一般下沉速度為0.8 m/min～1.0 m/min,上升速度為0.5 m/min。5)要求在提升過程中噴漿,提升速度與噴漿量匹配,以保證在有效樁長內注入設計的漿量,使樁身達到設計強度。按設計的水灰比配制好漿液,攪拌時間大于3 min,經過濾后倒入貯漿筒內。采用二噴三攪法施工:預攪下沉啟動鉆機,進行噴漿鉆進,要求正轉勻速(速度應控制在1 m/min左右)鉆進,直到設計深度;底部鉆攪30 s;反轉攪拌提升鉆具至地面;復攪當第一次完成后,進行第二次復打,至第二次攪拌有效深度的1/2時停止送漿,繼續下攪,接近有效深度為止;提鉆反轉至地面;第三次復攪噴漿深度為4 m,然后反轉提升至地面。6)及時處理施工中出現水泥漿的輸送不連續以及樁位土隆起的問題。針對以上情況,要采取排除故障,延長水泥漿的攪拌時間,對水龍頭及法蘭盤連接處進行止漏處理,如涂凡士林等,用潤濕法減小黏性土的粘性并加大噴嘴的口徑至10 mm左右,適當加大水灰比及葉片軸向間距,清除纖維措施。

4 質量檢驗

4.1 檢驗方法

1)水泥攪拌樁成樁7 d可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗:首先檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探器中附帶的勺鉆,在攪拌樁身中心鉆孔,取出樁芯,觀察其顏色是否一致,是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。其次靜力觸探試驗:根據現有的輕便觸探擊數(N10)與水泥土強度對比關系來看,當樁身1 d齡期的擊數 N10＞15擊時,樁身強度已能滿足設計要求;或者7 d齡期的擊數N10＞30擊時,樁身強度也能達到設計要求。輕便觸探的深度一般不超過4 m。2)水泥攪拌樁成樁28 d后,用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。每根樁取出的芯樣由監理工程師現場指定相對均勻部位,送實驗室做(3個一組)28 d齡期的無側限抗壓強度試驗,留一組試件做三個月齡期的無側限抗壓實驗,以測定樁身強度。鉆孔取芯頻率為1%～1.5%。3)如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%,則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求;如果不合格率大于10%小于20%時,則應在該段同等補樁;如果不合格率大于30%,則該段水泥攪拌樁為不合格。4)對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

4.2 外觀鑒定

1)樁體圓勻,無縮頸和回陷現象。2)攪拌均勻,凝體無松散。3)群樁樁頂齊平,間距均勻。

5 施工總結

工程運用了深層攪拌樁輔以輕型井點降水進行基坑支護止水,通過基坑開挖以及地下室施工,從開挖至施工結束用了三個多月時間。小學校舍、道路的沉降、位移均在正常范圍之內,基坑止水情況良好,滿足了工程施工要求。深層攪拌樁在本工程中有以下優點:經濟效益明顯,工程造價只有其他方案的40%;質量有保證,經歷三個多月的地下室施工,周邊觀測沉降良好,止水正常;對周圍建筑的基礎起到加強作用。

[1] 俞躍平.深層攪拌樁法在深基坑圍護中的應用[J].基坑與邊坡工程,2000(8):23-27.

[2] JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[3] 余志成,施文華.深基坑支護設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社,1999.

[4] 張 毅.深層攪拌樁在基坑支護中的應用[J].山西建筑,2008,34(29):117-118.