深基坑支護結構與坑內加固技術分析

汪良文

(安徽省隆峰建設工程有限公司,安徽 蕪湖 241000)

隨著城市開發建設密度的加大,為節約土地資源,解決停車難問題,高層建筑物普遍帶有2～3層地下室,基礎開挖深度加大。尤其是處于鬧市區的新建建筑物四周情況復雜,緊鄰城市主干道和原有房屋,土方開挖無放坡條件,須作直壁開挖,施工難度增強,應提前做好圍護方案比選和支護結構設計,確保基坑土方開挖、地下主體結構施工以及周圍環境安全。下面詳細分析深基坑支護結構和坑內加固技術在工程實例中的應用。

近日,某擬建商業大廈工程地處江蘇南京河西地區,該地塊西鄰城市主干道江東北路,北靠龍園北路,南側緊鄰江蘇省婦幼保健院。大廈采用框架剪力墻結構,主樓(辦公、商業)26層,其中裙樓(商業)5層,地下室3層。基坑呈長方形布置,南北長約110m,東西寬約40m,開挖深度-18.4m。地基基礎(樁基)設計等級為甲級,建筑結構安全等級為二級,基坑側壁支護結構安全等級為一級,重要性系數不小于1.10,很顯然,屬一級深基坑工程。

1 深基坑工程的特點

(1)深基坑工程的定義。住建部關于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》(建辦質【2018】31號文)明確指出：開挖深度超過5m(含5m)的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程是深基坑工程,屬超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍。

(2)對深基坑工程的管理要求。超過一定規模的危險性較大的分部分項工程開工前,施工單位應編制危大工程專項施工方案,并組織召開專家論證會對該方案進行論證,論證通過履行完相關審批手續后方能正式實施。

2 深基坑支護結構的選擇

(1)地下連續墻支護(方案一)：地下連續墻作為基坑支護結構既擋土又止水,具有剛度大、變形小、安全可靠等優點,在超大規模的基坑中應用較多。但本工程四周地下管線埋置情況復雜,待開挖基坑東側緊鄰城市燃氣管道,西側緊靠供電部門220KV地下電纜涵洞,在無支撐的情況下,地下連續墻溝槽不宜開挖,否則易造成東西兩側管道和涵洞下沉；地下連續墻槽段接口處易滲水；同時地下連續墻僅作為地下結構施工期間的臨時結構,造價太高,業主無法接受。

(2)水泥土攪拌樁支護(方案二)：抗滲止水效果好,造價較為經濟。因水泥攪拌樁整體穩

定性和抗傾覆能力差,剛度不夠,樁頂位移大,無法滿足本工程基坑側壁支護結構安全等級(一級)的要求和一級深基坑工程施工規范的規定,安全性難以保證。

(3)排樁加內支撐支護(方案三)：①基坑內側采用￠1200/1300@1400/1500鉆孔灌注樁作支護結構,外側采用￠850@1200三軸深攪樁作止水帷幕,另外￠800@1400/1500高壓旋噴樁作樁間加固處理。三道排樁作為圍護支撐結構,其優點是：剛度大、變形小、受力可靠；工藝成熟、樁徑可靈活調整；造價合理、不受工期影響；施工期間對周邊環境影響小；與主體結構關系小、施工速度快；三軸深攪樁連接好、止水效果佳。實踐證明,采用方案三既解決了現場可支護面積狹小的不利條件,又滿足了設計要求,施工方便,安全度高,技術上可行,經濟上合理,業主滿意,取得了預期的效果；②鉆孔灌注樁施工工藝有兩種方式：正循環和反循環。正循環指的是泥漿從鉆桿中心噴入,鉆進與排渣同時連續進行,護壁好,不易塌孔,但鉆速慢；反循環的泥漿從鉆孔進入,然后由鉆頭的鉆桿下口吸進,通過鉆桿中心排入至沉淀池。因返循環工藝采用的是泥漿主動吸進,所以清渣效果好,鉆速快,如遇土質不好,易塌孔和卡鉆。具體采用哪種方式,要根據工程所處地塊的土質勘探、現場情況及工期要求來確定；③鉆孔清渣驗收合格后,應立即灌注混凝土。混凝土施工要連續進行,不得中斷,每根樁的澆筑時間應大于混凝土的初凝時間。當混凝土面接近鋼筋籠底部時,要適當降低施工速度,以防鋼筋籠上浮,導管宜埋深在2-6米之間。樁頂混凝土超灌高度應大于1倍樁徑且滿足樁身完整性及鋼筋籠焊接質量要求,不得有斷樁、混凝土離析及夾泥現象出現。采用低應變動測法檢測樁身完整性,測斜儀測定成孔垂直度,井徑儀測量孔徑,靜載試驗法檢測樁的承載力,止水樁可采用靜力觸探等手段檢查成孔質量。通過一系列樁基工程檢測技術手段確保樁基施工質量符合設計規定和滿足使用要求；④基坑內支撐設置4道鋼筋混凝土支撐方式。因鋼筋混凝土結構體系穩定,有可靠的鏈接構造；具有足夠的剛度能滿足承載力要求,變形小；支撐立柱采用灌注樁內插角鋼格構柱。整個支撐體系縱橫向渾然一體,足以形成立體空間支撐系統。對鋼筋混凝土支撐結構施工質量有異議的可采用超聲探傷法進行檢測；⑤土方開挖前業主應安排具有資質的專業監測單位制定系統的監測方案,對基坑周圍環境包括近鄰建筑物、構筑物、道路、地下管線、地下水走向及基坑邊坡土體的水平和豎向位移、基坑坑底土體隆起等進行監測。當監測項目實測值達到設計監控報警值、基坑底部可能出現流砂或管涌征兆、周圍土體出現可能導致剪切破壞的跡象時,應立即停工,并對基坑支護結構和周圍環境采取應急保護措施。根據監測結果,及時調整施工方案和施工進度,并同步向建設、施工、監理、設計、質量安全監督等部門報告。監測工作完成后,監測單位應提供完整的基坑工程監測報告。

3 坑內加固技術

(1)根據地質勘察報告,基坑開挖深度范圍內,基坑側壁土層為：①層填土；②1粉質粘土；②2淤泥質粉質粘土；③粉質粘土。基坑底部主要位于③粉質粘土中。由于②2淤泥質粉質粘土為流塑狀,一旦土層挖開,經過應力釋放卸載后,坑底可能會產生涌土現象,危及支護結構和周邊安全,應考慮坑底抗隆起穩定性要求,為防止坑底隆起應對坑內土質采取加固措施,加固處理的目的是固結穩定土層和止住地下水。

(2)為達到基坑支護被動區(坑內)加固效果,坑內加固處理采用三軸深攪樁。樁徑850,樁間距1900,排距700,水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。根據地勘報告和地下水埋深走向,本工程加固區域總體布局是：東北區域加固深度-26.5米,西南區域加固深度-24.0米,基坑內四周6米范圍布滿深攪樁,中間區域呈4～5米寬豎格柵狀布置。加固深攪樁樁頂標高-8.0米,-8.0米以上空頭部分水泥摻量減半,深攪樁有效長度控制在16～18.5米,并應在工程樁和支護樁施工前進行。

(3)三軸深攪樁開工前,施工單位應根據設計參數進行現場試樁試驗,確定實際采用的水泥摻量、水泥漿液水灰比、成樁工藝、鉆機下沉及提升速度等施工參數與施工步驟,試樁數量不少于3根。根據試樁過程中出現的問題進行調整,并將結果數據及時提交業主、設計、監理等相關單位。各方認可后上報詳盡的三軸深攪樁施工方案,經最終審批同意后方可實施。

(4)三軸深攪樁采用套接孔法,二噴二攪施工工藝。樁與樁的施工搭接時間不宜大于24小時,因故超時,必須放慢攪拌速度以保證搭接質量；若搭接時間過長或無法搭接應作為冷縫記錄在案,并經監理和設計單位認可后,采取在冷縫處補做兩根搭接長度為200的￠1000旋噴樁進行封堵加強處理,以確保攪拌樁的施工質量及止水效果。

4 結束語

(1)針對深基坑開挖深度大、范圍廣和安全性等特點,支護結構類型應綜合考慮地塊所處地理位置、土質條件、地下水埋深、開挖深度和周圍環境等因素來選擇。在實際工作中,應提出多種可行性施工方案,通過定性或定量的分析比較最終確定方案。

(2)成孔質量和入巖深度的判斷直接關系到鉆孔灌注樁的完整性及承載力,鉆孔灌注樁施工是深基坑工程圍護結構的重要一環,圍護結構完成后,應按照相關規范要求對支護結構進行檢測,驗收合格后方能進行地下主體結構的施工。

(3)為保證在基坑開挖及地下主體結構施工期間周邊環境的安全,深基坑支護方案的實施應有施工監測相配合,實行信息化施工。