基坑聯(lián)合支護(hù)在某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝的應(yīng)用

何志文　楊國巍

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì))

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基坑聯(lián)合支護(hù)在某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝的應(yīng)用

何志文楊國巍

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì))

針對某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝基坑開挖深度大、地質(zhì)條件較復(fù)雜的工程背景，在考慮對基坑鄰近周邊管樁進(jìn)行保護(hù)的基礎(chǔ)上，提出了噴錨網(wǎng)防護(hù)、深層攪拌樁止水帷幕、鉆孔灌注樁和內(nèi)支撐的聯(lián)合支護(hù)方案。實(shí)踐表明：該方案的實(shí)施可有效控制施工期間的基坑位移，保證深基坑施工與周圍建筑物及地下管線的安全，降低工程成本，縮短工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

噴錨網(wǎng)防護(hù)聯(lián)合支護(hù)基坑位移

某鋼廠開發(fā)的產(chǎn)能置換技改項(xiàng)目(一次鐵皮沉淀池及加壓泵房工程項(xiàng)目)地下建筑面積共約273m2，由沉淀池和沖渣溝兩部分組成。沉淀池呈長方形，尺寸為13.3m×10.8m(長×寬)，基坑開挖深度-12.5m；沖渣溝呈L形(5.5m×2.2m+52m×2.2m)，基坑開挖深度-8.5～-6.8m，地面標(biāo)高約7.30m。沉淀池周圍有6個(gè)連鑄基礎(chǔ)，均為管樁基礎(chǔ)，因而有必要對基坑鄰近周邊管樁進(jìn)行有效保護(hù)，并控制施工期間的基坑位移。

1　地質(zhì)概況

表1　基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

2　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1聯(lián)合支護(hù)形式

聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)是根據(jù)周圍環(huán)境、場地地層條件及功能要求，在同一基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上采用2種或2種以上的工藝、不同作用機(jī)理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過發(fā)揮各自的支護(hù)特點(diǎn)，共同保證基坑穩(wěn)定的一個(gè)支護(hù)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基坑支護(hù)形式主要有放坡開挖及簡易支護(hù)、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式機(jī)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)等。聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)是將上述基坑支護(hù)形式根據(jù)場地的地層和周邊環(huán)境條件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并在同一基坑中進(jìn)行應(yīng)用，從而達(dá)到保證基坑支護(hù)工程安全的目的[1-5]。

2.2基坑支護(hù)方案

基坑周圍條件相對簡單，地層較復(fù)雜，但深度大。基坑側(cè)壁安全等級劃歸二級，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.00。工程重點(diǎn)是確保在施工期間基坑位移得到有效控制，顧及到連鑄基礎(chǔ)為管樁基礎(chǔ)，因而還須考慮對基坑鄰近周邊管樁的保護(hù)。經(jīng)多個(gè)支護(hù)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化選擇，根據(jù)不同地段和工程要求，采用多種不同的基坑支護(hù)形式進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，基坑平面布置如圖1所示。

圖1　基坑支護(hù)平面布置

2.2.1沉淀池基坑支護(hù)

沉淀池段即B—C—D—E段(圖1)，采用放坡噴錨網(wǎng)防護(hù)+深層攪拌樁止水帷幕+鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，支護(hù)長度(按坑底計(jì)算)約48m，基坑深度12.5m。具體方案為：①基坑頂部放坡開挖，放坡高度3.5m，坡率1∶1，坡面設(shè)噴錨網(wǎng)防護(hù)，坡底形成寬4.0m的放坡平臺；②放坡平臺以下設(shè)單排φ800mm鉆孔灌注樁，間距0.95m，深19m，抗滑、抗傾覆，樁頂設(shè)置寬900mm、高600mm鋼筋混凝土冠梁，冠梁處采用H500mm×300mm鋼設(shè)第一道水平支撐，第二道水平支撐位于第一道水平支撐以下4.5m處，采用型鋼焊接，冠梁頂?shù)陀诘乇?.50m，與放坡平臺位于同一水平，鉆孔灌注樁形成的基坑側(cè)壁與沉淀池邊線一致，不預(yù)留施工空間，基坑側(cè)壁形成構(gòu)筑物外模；③灌注樁外側(cè)設(shè)2排雙頭φ700mm深層攪拌樁，深13m，止水、止管涌、止坑底底鼓，樁頂設(shè)置厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋，壓頂板低于地表3.5m，與放坡平臺位于同一水平。

2.2.2沖渣溝基坑支護(hù)

沖渣溝段即E—F—G—A—B段(圖1)，基坑深6.8～8.5m，采用放坡噴錨網(wǎng)防護(hù)+重力式深層攪拌樁支護(hù)及止水帷幕，共分為2個(gè)部分，支護(hù)長度(按坑底計(jì)算)約140m。具體方案為：①基坑頂部放坡卸載，放坡高度為3.5m；②放坡坡率1∶1，坡面設(shè)噴錨網(wǎng)防護(hù)，坡底與頂樁形成寬5m的放坡平臺；③設(shè)置4～6排φ700mm深層攪拌樁，深11.5m，墻厚2.2～3.2m，止水、止管涌、止坑底底鼓，樁頂設(shè)厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋和長6～7m、φ60mm×2.5mm鋼管、深層攪拌樁形成的基坑側(cè)壁距沖渣溝邊線不小于500mm，即預(yù)留的施工空間。

2.2.3沉淀池與沖渣溝之間支護(hù)

共一段，即A—D段(圖1)，為重力式深層攪拌樁支護(hù)，支護(hù)長度(按坑底計(jì)算約)10.5m。具體方案為：①6排格柵狀雙頭φ700mm深層攪拌樁，深11.5m，止水、止管涌、止坑底底鼓，墻厚3.2m；②樁頂設(shè)厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長6m的2根φ60mm鋼管及長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋；③樁頂?shù)陀诘乇砑s8m，與沖渣溝底面位于同一水平。

2.3基坑降排水措施

基坑坑頂設(shè)置截水溝，基坑坡腳設(shè)置一道環(huán)形封閉排水溝，集水坑根據(jù)實(shí)際滲水量確定尺寸。截水溝與排水溝凈斷面尺寸為300mm×300mm。坑內(nèi)采用管井降水，井徑600mm，全孔下入無砂水泥礫石濾水管，濾水管直徑500mm，均勻回填粒徑4～7mm的豆石粒料至孔口下1.0mm處，濾料以上回填黏土至孔口，濾水管內(nèi)下入潛水泵，根據(jù)計(jì)算，場地內(nèi)布置管井7眼。

3　基坑支護(hù)施工關(guān)鍵技術(shù)措施及質(zhì)量控制

為保證施工工期與質(zhì)量，工程按照分項(xiàng)內(nèi)容分為若干個(gè)作業(yè)段，按節(jié)奏流水線組織施工。基坑支護(hù)現(xiàn)場總體施工步驟為放坡開挖→噴錨支護(hù)→重力式深層攪拌樁支護(hù)及止水帷幕施工→鉆孔灌注樁施工→土方分層分段開挖及內(nèi)支撐支護(hù)施工。

3.1深層攪拌樁施工技術(shù)方案及質(zhì)量控制

采用雙軸深層水泥土攪拌樁，攪拌機(jī)葉片直徑700mm，樁間距1 000mm，排與排之間軸間距500mm，樁長11.5～13m。水泥采用強(qiáng)度等級為32.5級或42.5級普通硅酸鹽水泥。

3.1.1施工工藝流程

為提高水泥土攪拌樁的均勻密實(shí)度，土體應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁瑖?yán)格控制鉆孔下沉及提升速度，使原狀土充分破碎，從而有利于水泥漿與土體均勻拌合。攪拌樁施工采用“4攪2噴”的施工方案，工藝流程如圖2所示。

圖2　水泥土攪拌樁施工工藝流程

3.1.2質(zhì)量控制措施

(1)嚴(yán)格控制水泥漿質(zhì)量。水泥進(jìn)場后應(yīng)按要求嚴(yán)格復(fù)檢，檢驗(yàn)合格后方可使用。漿液嚴(yán)禁發(fā)生離析，水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定配比制作。漿液倒入料斗時(shí)應(yīng)加篩過濾，以免殘?jiān)鼡p壞泵體和堵管。泵送漿液前，應(yīng)保持漿液管濕潤，以利輸漿。

(2)樁位及垂直度控制。正確掌握樁位，在基坑外受施工影響范圍內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的控制檢查樁，以便隨時(shí)檢查軸線和樁位的準(zhǔn)確性。在樁機(jī)上設(shè)置水平尺及垂直吊線，施工全過程確保樁身垂直度的偏差在允許范圍內(nèi)。

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和成樁試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整灰漿泵壓力，保證鉆進(jìn)速度與流量匹配，防止送漿壓力不足和樁身斷漿。全樁須均勻注漿，不得發(fā)生土漿夾心層，若發(fā)現(xiàn)管道堵塞，應(yīng)立即停泵處理。

(4)樁與樁的搭接。每次施工作業(yè)前，應(yīng)仔細(xì)量測已施工樁與鉆桿間距，確保樁與樁之間的咬合距離保持在200mm左右。搭接時(shí)間不應(yīng)大于12h，若超過時(shí)間，搭接施工中須放慢攪拌速度保證搭接質(zhì)量。

3.2鉆孔灌注樁施工技術(shù)方案及質(zhì)量控制

工程采用水下鉆孔混凝土灌注樁工藝，樁身混凝土強(qiáng)度等級C30，樁直徑800mm，樁中心間距950mm。施工過程中采用泥漿護(hù)壁工藝，正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔；鋼筋籠現(xiàn)場綁扎制作，安放鋼筋籠時(shí)在孔口進(jìn)行焊接；成樁采用商品混凝土灌入料斗、導(dǎo)管連續(xù)水下灌注的方法。鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施為：

(1)孔位及鉆孔垂直度控制。鉆機(jī)就位后底座和頂端應(yīng)保持平穩(wěn)，并進(jìn)行鉆桿對中和井架的垂直度檢驗(yàn)，保證鉆進(jìn)時(shí)的垂直度和樁位偏差在允許范圍內(nèi)，鋼護(hù)筒傾斜度不大于1%。

(2)鋼筋籠的制作與安裝。鋼筋籠現(xiàn)場加工，并焊接鋼筋凈保護(hù)層(厚5cm)，鋼筋籠須垂直吊入孔中，避免刮碰孔壁，若無法順利下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，則應(yīng)將其吊出孔外，重新清孔后再進(jìn)行吊放，不得采用沖擊等方法強(qiáng)行入孔，以免損壞鋼筋籠及孔壁。

(3)水下灌注混凝土。水下混凝土灌注采用剛性導(dǎo)管施工，導(dǎo)管須進(jìn)行嚴(yán)密性檢查，混凝土灌注須連續(xù)施工，導(dǎo)管埋深宜為2～6m。

3.3基坑監(jiān)測

(1)在基坑工程施工前，應(yīng)調(diào)查分析周邊管網(wǎng)的分布、埋深，建筑物基礎(chǔ)型式，建筑物、管網(wǎng)的既有缺陷，并對已有的缺陷進(jìn)行備案，該類缺陷是否因基坑工程發(fā)展，應(yīng)進(jìn)行后續(xù)觀測。

(2)監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)須布置于穩(wěn)定地段，監(jiān)測點(diǎn)的布置重點(diǎn)為臨近相對重要建筑、管網(wǎng)的地質(zhì)不良區(qū)域以及最可能形成危害的部位。基坑開挖施工前，須測讀監(jiān)測點(diǎn)的初始值。

(3)觀測周期。原則上基坑開挖期為每日一測，基坑支護(hù)施工期的間隔不超過3d，支護(hù)完成后的基坑使用期，每7d一測。根據(jù)測得的變形與應(yīng)力變化趨勢，可適當(dāng)調(diào)整觀測周期，遇降水、地下水異常、變形發(fā)展異常和突變，須加大觀測頻率，一旦出現(xiàn)可能造成重大危害的征兆時(shí)，必要情況下，應(yīng)進(jìn)行連續(xù)觀測。

(4)報(bào)警值。一般情況下，樁頂水平、垂直位移大于5mm/d(土方開挖階段10mm/d)或累計(jì)大于50mm，地下管線及臨近建筑的控制值應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定。

4　結(jié)　論

(1)綜合考慮了某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝基坑支護(hù)工程的開挖深度、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境因素，確定了聯(lián)合支護(hù)形式，即上部采用放坡開挖，噴錨網(wǎng)支護(hù)，下部以水泥土攪拌樁為主，局部再結(jié)合鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式進(jìn)行支護(hù)。

(2)水泥土攪拌樁與灌注樁的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)既充分利用了灌注樁的側(cè)向剛度大、整體穩(wěn)定性好、變形控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)，又發(fā)揮了水泥土攪拌樁對土體的加固作用及良好的止水性能，使得聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合能力大大加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了對鄰近周邊混凝土管樁基礎(chǔ)的嚴(yán)格變形控制，且對于周邊環(huán)境無不良影響。

[1]李銳.聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑安全性分析研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2014．

[2]張?zhí)炱?水泥土樁-灌注樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2003．

[3]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012．

[4]李俊才，陸峰，孫劍，等.鉆孔灌注樁-深層攪拌樁咬合支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008(S)：592-596．

[5]趙志縉，應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000．

ApplicationoftheCombinedSupportingTechniqueofthePrimarySedimentationTankandSlagDitchofaSteelMill

HeZhiwenYangGuowei

(No.322GeologicalBrigadeofAnhuiGeology&MineralResourcesExplorationBureau)

Theexcavationdepthsofthefoundationditchoftheprimarysedimentationtankandslagditchofasteelmillarelarge,besidesthat,thegeologicalconditionsiscomplex,basedontheaboveengineeringbackground,basedonconductingtheprotectionoftheadjacentsurroundingtubularpilesofthefoundationditch,thecombinedsupportingschemeofshotcreterockboltmeshsupport,waterproofcurtainofdeepmixingpile,boredpileandinnersupport.Theapplicationresultsofthecombinedsupportingschemeshowthatthefoundationditchdisplacementcanbecontrolledeffectivelyduringtheperiodofconstruction,thesuccessfulconstructionofthedeepfoundationditchandthesafetyoftheadjacentsurroundingbuildingsandundergroundpipelineareguaranteed,theengineeringcostsisreduced,andtheconstructionperiodisshortened,therefore,thefavorableeconomicbenefitsisobtained.

Shotcreterockboltmeshsupport,Combinedsupporting,Foundationditchdisplacement

2016-05-25)

何志文(1969—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市花山區(qū)江東大道1500號。