某高層建筑工程中的基坑支護

劉大偉 宋志強

隨著城市建設的高速發展,高層建筑層出不窮,基坑工程向深、大、難方向發展,由于深基坑工程引發的工程安全問題越來越引起重視,基坑支護的重要性已愈顯突出。基坑支護的方法很多,這里通過一個工程實例介紹兩種較常用的支護方法。

1 工程概況

某報業大廈位于某市建國路與東安大街路口西南角,交通便利。該建筑物設計地下1層,地上12層,主體檐口高度為47.050 m,采用框架剪力墻結構,設防烈度7度,場地類別為Ⅱ類,抗震設防為丙類,地基基礎設計等級為乙級,設計基礎形式為樁基礎,采用大直徑人工挖孔灌注樁。

在擬建大樓的南側緊鄰某日報社的舊辦公樓,主樓6層,側樓5層,帶形基礎,磚混結構,1986年建成投入使用。由于新建大樓基坑開挖深度達7.70 m,并緊鄰舊辦公樓,因此,在基坑施工及基礎施工期間需對與舊辦公樓交界處邊坡進行支護,以保證施工安全及舊樓不受影響。此外,在擬建大樓的西側緊鄰市保險公司住宅樓,北側緊鄰東安大街,均不能放坡開挖基坑。

經過多方商議研究決定,在基坑南側和西側采用人工挖孔灌注樁支護,基坑北側采用土釘墻支護,東側采用放坡開挖,坡度為1∶0.33(如圖1所示)。

2 支護樁施工

2.1 構造要求

依據《建筑基坑支護技術規程》中排樁的構造要求,本工程支護樁采用直徑800 mm人工挖孔灌注樁,并通過計算確定樁長不小于12 m,采用C20混凝土灌注,樁間距應根據排樁受力及樁間土穩定條件確定為1.5 m。樁的縱向受力鋼筋采用18B22鋼筋,縱向受力鋼筋保護層厚度不應小于35 mm。箍筋采用A8@200的螺旋筋,每隔1 500 mm布置一根A12的焊接加強箍筋,以增加鋼筋籠的整體剛度,有利于鋼筋籠的吊放,鋼筋籠一般離孔底200 mm。

排樁頂部應設鋼筋混凝土冠梁與樁身連接,冠梁寬度為800 mm,高度為500 mm。樁頂縱向鋼筋應錨入冠梁內,且錨固長度不低于30倍縱向鋼筋直徑。樁與冠梁主筋焊接接頭必須分散布置,一個截面的接頭數不得超過鋼筋數的1/2。

2.2 支護樁施工工藝

按設計圖紙放線、定樁位→人工取土成孔→測量控制→支設護壁模板→在頂部放置操作平臺→澆筑護壁混凝土→拆除護壁模板繼續向下一段施工,至設計標高→排除孔底松土、沉渣→吊放鋼筋籠→澆筑樁身混凝土。

2.3 支護樁技術要求

1)施工前必須充分了解現場工程地質與水文地質狀況。2)根據護壁井圈設計高度,挖至一定孔深后應立即支模,按要求放置鋼筋并澆筑混凝土;護壁井圈混凝土達到設計允許的強度后方可進行下一層挖土施工。3)每層井圈高度取600 mm,為便于混凝土澆筑,井圈應做成錐形,錐形井圈上口寬度為200 mm,下口寬100 mm。4)出土工具:主要有機架、電動葫蘆及出渣筒。5)孔內施工照明必須采用安全低壓防水燈。6)要求向孔內送風不小于25 L/s,主要工具為1.5 kW鼓風機,配以直徑為100 mm的塑料送風管。7)施工樁孔應間隔進行,不得同時施工全部樁孔,基坑開挖應在支護排樁樁體強度達到70%設計強度后進行。8)基坑開挖后,建立舊樓變形監測點;發現變形超過規范要求,立即采取緊急加固及支護措施。

3 土釘墻施工

3.1 構造要求

1)依據《建筑基坑支護技術規程》,確定土釘墻墻面坡度為1∶0.1,土釘傾角為 12°,土釘孔徑為100 mm。土釘鋼筋采用C20鋼筋。2)面層鋼筋網的鋼筋為A6,網格尺寸200 mm×200 mm,搭接長度應大于300 mm。面層中與土釘等間距設置B16的加強鋼筋,采用水平垂直設置。加強鋼筋采用焊接連接,且與每根土釘可靠連接。3)土釘必須與面層有效連接,本工程設置350 mm×350 mm×50 mm的水泥承壓板,通過螺栓與土釘連接。4)土釘孔內注漿材料采用水灰比為 1∶0.5的水泥砂漿,強度不低于12 MPa,3 d強度不低于10 MPa。5)在坡頂和坡腳設排水措施,坡面設適當數量泄水孔。6)本工程共設5排土釘,第一排土釘距離地面0.5 m,土釘水平間距和豎向間距均為1.5 m,自上向下各排土釘的長度分別為8 m,7.5 m,7 m,6.5 m,6 m。

3.2 土釘墻支護施工工藝

土釘墻的施工一般按以下程序進行:

施工準備→開挖工作面、修理邊坡、坡面排水→噴射第一層混凝土→設置土釘(包括成孔、置筋、安裝、注漿等)→安設連接件→綁扎安裝鋼筋網→噴射第二層混凝土。1)施工前的準備。在進行土釘墻施工前,要認真檢查原材料,機具的型號、品種、規格及土釘各部件的質量、主要技術性能是否符合設計和規范要求;平整好場地道路,搭設好鉆機平臺;做好土釘所用砂漿的配合比及強度試驗,各構件焊接的強度試驗,驗證能否滿足設計要求。2)土方開挖。土方開挖必須緊密配合土釘墻施工,嚴格做到開挖一層,支護一層。上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖下層土方及下層土釘施工。每層開挖深度按設計要求并視現場土質條件而定,開挖要到位,不得欠挖,絕對禁止超挖。機械開挖后,應及時對壁面進行人工修整。對較軟弱的土體,需采用必要的超前支護措施。3)鉆孔。采用螺旋鉆機成孔,要掌握好鉆進速度,保證孔內干凈、圓直,孔徑符合設計要求。嚴格控制鉆孔的偏差,保證水平方向、垂直方向孔距誤差,鉆孔底部的偏斜誤差,鉆孔深度誤差均在規范允許范圍內。4)土釘制作和安放。拉桿要求順直,應除油、除銹并做好防腐處理,按要求設置好定位架;拉桿插入時,應防止扭壓、彎曲,拉桿安放后不得隨意敲擊和懸掛重物。5)注漿。應采用機械均勻拌制漿體,要隨攪隨用,禁止人工攪漿,漿液應在初凝前用完,并嚴防石子、雜物混入漿液。注漿前應將孔內殘留或松動的雜土清除干凈;注漿開始或中途停止超過30 min時,應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路;注漿時,注漿管應插至距孔底250 mm～500 mm處,孔口部位宜設置止漿塞及排氣管。6)噴射混凝土。a.噴射作業前要對機械設備,風、水管路和電線進行全面檢查并試運轉,清理受噴面,埋設好控制混凝土厚度的標志。b.噴射作業開始時,應先送風,后開機,再給料,料噴完后再關風。c.噴射時,噴頭應與受噴面垂直,并保持0.6 m～1.0 m的距離。d.噴射作業應分段分片依次進行,同一分段內噴射順序由上而下進行,以免新噴的混凝土層被水沖壞。e.噴射混凝土的回彈率不大于15%。f.噴射混凝土終凝2 h后,應噴水養護。養護時間:一般工程不少于7 d,重要工程不少于14 d。

4 支護效果

該工程在整個地下工程施工期間,沒有出現坑壁坍塌現象,通過對周圍建筑物的監測,沒有發現大的變形。支護樁和土釘墻的應用保證了基礎及地下室的順利施工,保證了周圍建筑物的安全,所以本工程的支護方案是安全可靠的。

5 結語

基坑支護方法多種多樣,實際工程中究竟采用哪種支護方法,應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基礎類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環境對基坑側壁位移的要求、基坑周邊荷載、施工季節、支護結構使用期限等因素,做到因地制宜,因時制宜,合理設計、精心施工、嚴格監控。

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