灌注樁在老廠房內基坑護坡中的應用

于志剛

1 工程概況

本工程位于某軋鋼廠房內,基礎長48.9 m,寬21.8 m,基礎底標高為-11.6 m,西側距廠房柱基中心線5 m,廠房柱基礎底標高為-3 m,新建基礎比原廠房柱基深8.6 m。在此種情況下,完成超深較大的基礎施工,保證原廠房不發生沉降,是一個比較難的技術問題。通過現場實際勘查、討論,對多種保護原廠房的護坡方案進行分析研究:1)地下連續墻施工方案:工程造價太高,工期較長;2)打預制樁方案:樁需要預制,工期長;靜力壓樁或打鋼管樁:由于樁機較高,影響廠房內天車的正常運行。

綜合以上情況,決定采用鋼筋混凝土灌注樁護坡方案。

2 結構設計原理

灌注樁應用于老廠房內深基坑的護坡,其主要承受側向土壓力、柱基荷載、施工荷載和堆載。本次灌注樁按照懸臂式擋土墻護坡設計,假設樁頂部及樁下端均不發生位移,其嵌固深度Hd的計算通過以下公式確定:

其中,∑Ep為樁底內側各土層水平抗力之和;Hp為合力∑Ep作用點至樁底的距離;∑Ea為樁底外側各土層水平荷載合力之和;Ha為合力∑Ea作用點至樁底的距離。

本次基坑按二級基坑考慮,Υ0=1.0,h為基坑開挖深度(見圖1)。

本工程采用的灌注樁樁頂標高為-3.0 m,樁長21 m,樁徑800 mm,間距1 000 mm,同時為了防止灌注樁在施工中塌孔或樁垂直度偏差過大,從而對下一步基礎的施工造成不必要的麻煩,灌注樁施工時與基礎外皮之間預留100 mm孔隙。另外為使灌注樁能連成一整體,增加其安全性能,灌注樁施工完畢后在樁頂加設一道混凝土壓梁。

3 施工工藝

1)本次灌注樁施工采用沖擊式鉆機成孔,為防止施工時樁孔周圍的土塌陷及保證樁位的準確性,開孔前需要埋設護筒,護筒的埋置深度應參考地下水位情況,埋置在穩定的黏土層(或者換填黏土,并夯密實,護筒四周也應夯填密實的黏土),護筒頂端應留有高200 mm,寬300 mm的泥漿溢出口。2)沖擊鉆機就位后,使沖錘中心對準護筒中心,開始應低錘密擊,錘高0.4 m～0.6 m,并及時加砂礫和黏土泥漿護壁,使孔壁擠壓密實,直至孔深達護筒底以下3 m～4 m后,才可加快速度,將錘提高到1.5 m～2.0 m以上轉入正常沖擊,孔內水位應高于地下水位1.5 m左右,以防坍孔。3)沖擊成孔結束后,如孔內的泥漿比重大于1.3時,要吊入清空導管,用水泵壓入清水循環清孔約30 min,使泥漿密度控制在1.1 g/cm3～1.2 g/cm3范圍內。4)由于受廠房內天車高度的影響,本次鋼筋籠分兩節制作,鋼筋籠的安裝由天車進行安裝,鋼筋籠上部加橫梁,采用對點起吊。鋼筋籠對接時,要保證其垂直度,第一節鋼筋籠架立槽鋼的加強箍筋要平整,保證第一節的自由垂直度。鋼筋籠主筋應高于樁頂標高500 mm。5)水下灌注混凝土采用導管進行,混凝土澆灌要一氣呵成,不得中斷,間歇時間一般控制在15 min內。澆灌時要保證導管提升速度應與混凝土的上升速度相適應,始終保持導管在混凝土中埋入深度約2 m。6)灌注樁施工完畢后,鑿除頂端浮漿,露出預留的500 mm鋼筋,兩側支上模板,做一道混凝土壓梁,使灌注樁連成一整體。

4 注意事項

1)灌注樁定位、成孔時必須保證樁位的準確,以防止給以后基礎的施工帶來麻煩。2)起護坡作用的混凝土擋墻樁位較為密集,為防止施工時引起塌孔或串孔現象,灌注樁施工時采用跳隔成孔(即一根樁施工完畢后,隔開一根樁的位置施工下一根樁)。3)控制好鋼筋籠和混凝土的標高,減少壓梁施工的麻煩。4)土方開挖和基礎施工時,盡量減少天車的運行,以減少樁承載的側壓力。5)施工過程中要產生大量的泥漿,需要及時拉運處理,以免影響廠房內的生產環境。

5 體會

1)在老廠房內緊靠原有基礎進行超深基礎施工,采用混凝土灌注樁擋土護坡,可以解決打預制樁由于廠房高度限制無法施工的問題,又比地下連續墻工期短、節省費用。2)如受條件限制,灌注樁的樁長不宜過長,從而不能滿足懸臂結構要求的樁長,可以考慮采用樁端設拉錨的結構形式,設計原理基本同懸臂結構。

[1] 朱新勇,周石喜.軟土基坑開挖與支護施工技術[J].山西建筑,2008,34(4):151-152.