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【摘要】随着我国高层建筑的不断发展,地下空间的开发和利用变得越来越重要,深基坑设计与施工技术取得了长足的发展,各地都积累了较丰富的经验。
文章结合工程实例,主要介绍了深基坑施工的施工部署、土方开挖、基坑降排水、基坑监测、应急措施等内容,旨在加强工程的施工技术水平及确保基坑的质量与安全,为同类工程提供一定的借鉴作用。
【关键词】深基坑;深基坑施工;施工技术
1、工程概况
本工程位于广州市越秀区中山一路与达道路交汇处,项目总建筑面积49504m?,建筑高度58.85m,东西向长91m,南北向宽61m;本工程共8层,其中地下室2层,地上部分为6层。基础形式为筏板基础。
该工程基坑深度约17.6m,基坑整体东西向100m,南北向80m。由于拟建工程距南侧为一排2至7层房屋,距北侧20m为8层大楼,距西侧23m为6至15层住宅楼,基坑东侧12m为23层大楼,并因为其独特的地理环境和场地限制,因此在基坑支护设计中采用人工挖孔桩为护壁加内支撑的方案。
该方案经过计算维护结构的安全性,护壁桩采用直径1.2米、间距1.5米人工挖孔桩,第一道水平支护体系采用钢筋混凝土桁架内支撑,除东北角二、三道撑采用钢筋砼内撑外,其余范围第二、三、四道支撑采用锚索。
场地东南角为原有电子大楼两层地下停车库,高度约10米,建筑面积约6000m2,此部分既有建筑物须进行拆除。基坑施工中边挖土方边拆除既有建筑物,这是本工程的一项重难点工程。
基坑支撑平面布置图如图1、图2所示。
图1 第一道支撑平面布置图
图2 第二、三道支撑平面布置图
2、场地概况
(1)基坑场地呈西高东低;
(2)场地东南角为原有电子大楼两层地下停车库,高度约10米,建筑面积约6000m2;
(3)工程地质情况
据钻孔揭露,场地地层按成因类型自上而下分为:人工填土层、冲积层、残积层、基岩层,各层分述如下:
1)人工填土层:
杂填土:主要由碎砖块、砖渣、碎石、粘性土组成,厚度0.50~10.80 m,平均厚度2.70 m。
2)冲积层
粉质粘土:浅黄色、灰白色,硬塑,含少量中砂,厚度1.50~5.20 m,平均厚度为3.42m,层顶埋深0.50~4.00m。
3)残积层
粉质粘土:褐红色,硬塑为主,局部可塑,浸水易软化。该层分布较广泛,厚度1.40~15.60 m,平均厚度为7.86m,层顶埋深1.40~10.80m。
4)基岩
场地基岩以砂岩为主,局部为砾岩。岩层风化程度可分为以下四个风化岩带:全风化岩带,厚度1.00~17.50 m,平均厚度为6.28m,层顶埋深1.30~19.20m;强风化岩带,厚度0.50~18.10 m,平均厚度为3.99m,层顶埋深4.50~37.30m。中风化岩带,厚度0.60~5.80 m,平均厚度2.19m,层顶埋深5.20~42.60m(高程-30.36~6.74m);微风化岩带,厚度0.78~10.20 m,层顶埋深7.20~44.30m。
(4)水文地质条件
1)赋存于浅部填土层中的上层滞水,其主要来源为大气降水、生活污水下渗而成,水量不稳定,一般水量不大。
2)赋存于基岩风化层的裂隙水,略具承压性,主要赋存于风化裂隙较发育的强~中风化岩中,其水量受裂隙的发育特征及充填状况控制,根据地方经验,该层富水性中等。
3、施工部署
独特的地理环境、狭窄的施工场地、边进行土方开挖边拆除既有建筑物,是本工程的重难点。经项目部综合考虑,最终确定施工总体部署如下:
(1)由于该场地呈西高东低,因此考虑在挖孔桩施工前先将西侧土方沿基坑开挖约3米至整个大地坪标高。
(2)土方开挖至基坑挡土墙后,开始护壁桩施工。
(3)待护壁桩施工完成之后,土方开挖至第一道支撑,同时拆除旧地下室顶板及负一层墙柱。土方装卸车辆考虑从北侧出入,出土汽车行走路线如图3所示:
图3 出土汽车行走路线一
(4)第一道支撑完成后,土方开挖至第一道锚索,以此往下至坑底,如图4所示:
图4 出土汽车行走路线二
(5)在土方开挖至第一道锚索的同时,拆除地下室负二层顶板及墙柱。
(6)在拆除地下室底板后,再往下开挖土层,其路线如图5所示:
图5 出土汽车行走路线三
(7)坑底平面布置排水沟,加设集水井。
(8)在其余土层开挖完成之后,开挖汽车坡道,并施工剩余锚索。
4、关键施工技术
4.1内支撑施工
4.1.1内支撑工艺流程
临时立柱桩施工→旧大楼地下室板拆除→临时立柱施工→基坑土方开挖至第一道钢筋混凝土支撑梁底的垫层底面→凿开支护结构与冠梁的连接面→钢筋混凝土支撑垫层施工→绑扎支撑、冠梁、挡土墙钢筋→支立侧模板→浇筑混凝土(预留拆除钢筋混凝土支撑梁的爆破孔)、梁边护栏预埋铁件→养护、拆模、清理→至临时立柱中间位置时施工工字钢连梁
4.1.2主要施工方法
(1)测量定位:采用全站仪将临时立柱的中心定位,并打入控制桩。
(2)临时立柱桩施工:采用人工挖孔桩,由于东南侧临时立柱位于原有二层地下车库内,因此在施工此部分临时立柱桩时,直接在车库的底板上开始,将影响该部分孔桩施工的底板混凝土破除后进行施工。
(3)临时立柱施工:
①根据基坑设计图纸在现场加工临时立柱,与桩钢筋笼合为一体。 ②车库位置受影响不能施工立柱的位置提前定位并将此部分混凝土破除,以便立柱的施工。
③立柱与桩钢筋笼吊装并浇筑桩身混凝土。
(4)土方开挖:土方开挖至支撑梁底部,采用人工平整并浇筑砼垫层。车库地下室顶板在挖孔桩施工期间按施工进度计划拆除。
(5)支撑梁连接:支撑梁与冠梁连接部位首先剔除桩上浮浆,与临时柱连接时在柱顶预埋钢板,与支撑梁钢筋焊接连接。
(6)支撑模板体系施工:车库范围内支撑体系直接利用车库负一层底板作为支撑,搭设满堂钢管脚手架作为支撑梁体系并进行模板铺设(包括侧模)。其余范围利用土面浇筑垫层后作为支撑。
(7)钢筋加工、绑扎:按照图纸及相关规范要求,对钢筋进行下料、绑扎,验收。
(8)侧模支设:在车库以外范围内支设侧模时采用吊模的施工方法进行施工,并拉线校正、标高控制,验收。
(9)混凝土浇筑:采用C30商品混凝土浇筑,在浇注过程中,注意坍落度的控制和振捣,不能在支撑梁与冠梁交接处留置施工缝。
(10)混凝土养护:混凝土浇筑完成后,待混凝土强度达到1.2Mpa时,拆除侧模并进行养护7天,保证混凝土面的湿润。待混凝土强度达到100%时拆除模板进行下一道土方开挖。
(11)工字钢连梁施工:当土方开挖至立柱中部时,按照图纸要求,开始进行工字钢连梁的施工,焊接过程中注意焊缝的饱满及连梁的位置准确。
4.2锚索施工
4.2.1锚索施工工艺流程
4.2.2主要施工方法
(1)孔位放点
依照施工图要求,测放出锚杆孔位,做出明显标记,孔位允许偏差水平方向100mm,垂直方向50mm。
(2)机械就位
移动钻机等设备,达到指定位置。检查锚杆孔位位置,设置钻机钻进角度。
(3)成孔
钻孔直径采用150mm。钻孔前,根据设计要求,定出孔位,作出标记,锚索水平方向误差不应大于50mm,垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的2%,在钻孔过程中需用钻孔测斜仪控制钻孔方向。严禁采用泥浆护壁成孔,如遇中细砂、卵石地层无法成孔时,采用带护壁套管设备钻进。终孔后清孔要彻底。
(4)锚索制作与安放
锚索选用低松弛预应力钢铰线。钢铰线应严格按设计尺寸下料,并预留出1~1.5m的张拉长度。按设计要求量出自由段与锚固段分别作出标记,在锚固段范围内的锚索每隔1.5m穿一个架线环,两架线环之间扎一道箍筋环。自由段的钢铰线应暂时放入塑料管内并涂黄油,在锚索端头部安好导向帽后,平顺放好待用。
锚索安放前检查杆体质量和杆体组装质量,安放时要防止杆体扭曲。注浆管要随锚杆一起放入孔内,杆体头部距孔底5~10cm。二次注浆管应密封好管口与出浆口,保证一次注浆时浆液不会进入二次注浆浆管。
(5)注浆
采用二次注浆工艺。锚索安设后,进行一次常压注浆,注浆材料采用纯水泥浆(水灰比0.4~0.45)。待一次注浆体强度达到5MPa(约24h)后,进行二次高压注浆,注浆时间和压力可根据注浆工艺通过试验确定。二次注浆材料采用纯水泥浆(水灰比0.45~0.5)。为提高水泥浆的早期强度,可加适量的早强剂。锚固体设计强度为25Mpa。
①一次常压注浆
用高压水冲洗钻孔并安放锚索杆体完成后,即可进行锚索一次注浆,由于注入的水泥浆较孔内残留的泥浆、清水比重大,故能依次将泥浆、清水置换出来,由孔底开始注浆,当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时,再继续注浆2分钟即可。
②一次高压注浆
拨出一节套管,在管内注满水泥浆,并在管口加盖高压注浆帽,继续注浆,管内水泥浆在高压作用下,向锚固端土壤扩散,渗透压缩周边土体,稳定2分钟后卸管,再拨出一节套管,并继续上述过程,直至拨管至自由段时停止二次注浆,继续拨管至完成。拨管后应注意检查锚索杆体是否正确。
(6)腰梁施工
在注浆完成后,凿出原护壁桩预埋的钢筋及保护层,调直预埋钢筋,与腰梁钢筋锚固,支模浇筑混凝土。
(7)张拉锚固
锚索张拉前,应对张拉设备进行标定。当锚固体强度大于15.0Mpa并达到设计强度的75%后方可进行张拉。锚索张拉应按一定程序进行,锚索张拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响。对于钢铰线的松弛、地层的徐变等因素造成的预应力损失,可进行补张拉,然后锁定。
4.3土方开挖
4.3.1土方开挖工艺流程
方格网测放及复核→清除地表积水→场地测量放线→分层分段开挖→分层分段支护→基坑集水井排水沟施工→基础施工
4.3.2施工方法
(1)土方开挖测量
土方开挖前对开挖区域加密平面控制网,根据土方开挖范围、放坡尺寸、坑底作业面尺寸计算确定开挖的外轮廓线和坑底线并在适当位置设置长期的定位控制桩。依据控制桩用白灰洒出基坑上边线和基坑底边线,开挖时从坑底线开挖边开挖边修理边坡、边支护。控制土方开挖标高,利用水平仪随时监控土方开挖深度,待边坡支护工作完成之后将标高引测到支护面上。
(2)土方开挖
土方开挖采用机械大开挖,开挖前做好管线清查及保护工作,开挖时根据基坑支护设计,分层分段开挖,每层开挖约2m深,边开挖边进行边坡修整和支护施工,直至挖至设计垫层标高以上300mm厚,严禁超挖。必须保证围护结构强度达到设计要求及稳定后才能进行下一道土方的开挖。
4.3.3临时坡道
为便于出土,设置一条临时坡道。坡道位置根据第一道支撑平面布置图,选择在西侧往下,根据开挖和支护及拆除地下室进度,放坡9度,并一直到基坑底部。坡道做法如图6所示: 图6 临时坡道剖面图
4.4内支撑拆除
4.4.1拆除方式
原计划采用静态爆破拆除水平混凝土支撑,受工期及场地条件限制,后改为人工切割、吊车和塔吊配合运输的方式。对于竖向临时立柱及剪刀撑和H型钢连系梁的拆除采用气割和吊车、塔吊配合进行拆除。
4.4.2水平混凝土支撑拆除
(1)遵循先拆除次梁,后拆主梁的原则。
(2)满堂架搭设:采用模板的支撑体系,在水平支撑梁的位置搭设水平杆,铺设钢笆网及模板。
(3)使用水钻机在支撑梁上钻孔,将混凝土梁截成若干段,然后利用塔吊或吊车调走。在混凝土梁截断前,须用汽车吊或塔吊把即将截断的支撑梁用钢丝网吊住,防止拆下的混凝土梁突然坠落。
4.4.3临时钢构拆除
(1)H型钢连系梁、槽钢剪刀撑拆除
利用模板支撑体系的满堂架作为支撑操作体系平台,采用塔吊将H型钢或槽钢吊住,采用气焊将两侧连接于圆管柱上的两端切割掉,再利用塔吊吊出基坑。
(2)圆管柱拆除
当钢筋砼支撑及型钢连系梁和剪刀撑拆除完成后,将圆管柱分成三段利用气焊割断,并采用汽车吊或塔吊吊出。
5、基坑降排水
本工程基坑开挖过程正值广州的雨季,降雨频繁,降雨强度大,直接影响基坑的开挖进度及基坑支护的安全。另外,本工程不仅紧邻居民老建筑物,且基坑开挖深度达17.6m,在整个地下室施工阶段,对基坑支护及基坑周边的地基稳定性要求都相当高。因地理位置原因,本工程不适宜采用打井降水的方法,只能通过设置排水明沟、底板下盲沟、集水井及安装潜水泵等措施有组织进行排水,以确保基坑的安全。
(1)基坑顶排水系统设置
在施工现场周边(紧贴挡土墙边)设置排水明沟,水沟净宽300mm、起坡点为250mm,坡度为3‰,沟端设集水井,集水井兼作沉淀池。所有基坑顶外环排水沟及集水井均加盖板,水沟及集水井定期派人清理。
(2)土方开挖过程中基坑内排水设置
基坑内的水源主要有:①虽基坑支护已采用孔桩护壁紧贴的方式进行止水处理,但不能达到100%止水,还是有部分地表水渗出;②现场锚索施工采用的是以水钻方式为主,施工过程产生的泥浆水也比较大;③基坑内的雨积水;④旧防空洞、独立柱孔桩内、原地下车库等前期积藏的水因无法提前全部抽干而遗留下来的积水。故土方开挖过程中,基坑内的水量还是相当大,能否快速有效排水直接影响土方的开挖进度。结合基坑内还有一道钢筋砼桁架支撑(局部三道)三道锚索的施工任务的特点,排水以临时开挖土沟、就近沉淀、快速提升强排为主。
在挖土过程中,始终遵循边挖土、倒土,边挖沟引水的原则,尽可能把水往临时集水坑引水,以利于集中排放。特别是在基坑支护四周的锚索施工工作面边,必须先挖沟引水,且水位要控制在施工面500mm以下,以避免锚索设备在泥水中作业而影响质量。为了保证潜水泵的正常工作,所有潜水泵套上竹制箩筐加以保护。
(3)基坑底排水系统设置
1)地下室外墙与孔桩支护间有1m的间隙,可充分利用此间隙,设置基坑底外环排水沟及集水井。集水井共设8个,分别分布在基坑底四个角及南北和东西向盲沟端点,集水井尺寸为2000×1000×1000mm,水沟净宽300mm,起点深250mm,平均坡度为3‰,坡向附近集水井。
2)本工程地下室底板的东西向及南北向各有一条后浇带,盲沟就设在地下室后浇带下,底板下的水流可以汇集到盲沟,并通过盲沟排到集水井。
盲沟的做法:盲沟内填粒径为60~100mm的砾石。周围与土层接触的部位设置粒径为5~10mm粗砂或小碎石做滤水层。基坑降排水的合理组织,使得基坑施工顺利完成。
6、基坑监测
深基坑工程施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形而发生种种意外,因此需要通过施工监测对得到的信息进行分析,及时发现问题,为施工提供及时的反馈信息,制定应变措施保证基坑开挖及结构施工安全。
本工程基坑监测项目的主要内容包括:基坑支护结构顶部水平位移监测、基坑水位监测、临近路面沉降观测、临近建筑沉降观测、基坑周边地面沉降观测、建筑物倾斜观测、支撑顶部沉降监测、基坑锚索拉力监测、基坑支撑应变监测、基坑围护结构测斜。
历经5个月的监测,监测结论为:基坑及临近各测点变形较小,基坑变形趋于稳定。基坑监测的有效进行,使得本工程基坑施工在保证安全的前提下按时保质完成。
7、结 语
经过严密的施工部署,合理的土方施工安排,有效的降排水措施,及时的基坑监测反馈,本工程在较少的时间内完成了深基坑施工。监测结果显示,基坑周边建筑物安全稳固,均能正常使用。深基坑工程是一个系统工程,涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理。深基坑工程的施工质量直接关系着工程质量、成本及进度,在整个施工过程中占有重要地位。在深基坑施工中,要根据工程实际情况,灵活合理确定开挖方式,缩短施工工期;要科学确定分层开挖深度,坚持分段开挖的原则以控制变形;要加强施工监测,指导土方开挖;这样才能保证工程质量和施工安全。
参考文献:
[1]钟伟智,谈某建筑工程深基坑土方开挖及支护.城市建设理论研究,2012(2)
[2]邢永宏,深基坑工程施工问题及解决措施分析.城市建设理论研究,2012(13)
[3]孙凤江,段浩.深基坑监测的目的及项目和方法.山西建筑,2010(9)
文章结合工程实例,主要介绍了深基坑施工的施工部署、土方开挖、基坑降排水、基坑监测、应急措施等内容,旨在加强工程的施工技术水平及确保基坑的质量与安全,为同类工程提供一定的借鉴作用。
【关键词】深基坑;深基坑施工;施工技术
1、工程概况
本工程位于广州市越秀区中山一路与达道路交汇处,项目总建筑面积49504m?,建筑高度58.85m,东西向长91m,南北向宽61m;本工程共8层,其中地下室2层,地上部分为6层。基础形式为筏板基础。
该工程基坑深度约17.6m,基坑整体东西向100m,南北向80m。由于拟建工程距南侧为一排2至7层房屋,距北侧20m为8层大楼,距西侧23m为6至15层住宅楼,基坑东侧12m为23层大楼,并因为其独特的地理环境和场地限制,因此在基坑支护设计中采用人工挖孔桩为护壁加内支撑的方案。
该方案经过计算维护结构的安全性,护壁桩采用直径1.2米、间距1.5米人工挖孔桩,第一道水平支护体系采用钢筋混凝土桁架内支撑,除东北角二、三道撑采用钢筋砼内撑外,其余范围第二、三、四道支撑采用锚索。
场地东南角为原有电子大楼两层地下停车库,高度约10米,建筑面积约6000m2,此部分既有建筑物须进行拆除。基坑施工中边挖土方边拆除既有建筑物,这是本工程的一项重难点工程。
基坑支撑平面布置图如图1、图2所示。
图1 第一道支撑平面布置图
图2 第二、三道支撑平面布置图
2、场地概况
(1)基坑场地呈西高东低;
(2)场地东南角为原有电子大楼两层地下停车库,高度约10米,建筑面积约6000m2;
(3)工程地质情况
据钻孔揭露,场地地层按成因类型自上而下分为:人工填土层、冲积层、残积层、基岩层,各层分述如下:
1)人工填土层:
杂填土:主要由碎砖块、砖渣、碎石、粘性土组成,厚度0.50~10.80 m,平均厚度2.70 m。
2)冲积层
粉质粘土:浅黄色、灰白色,硬塑,含少量中砂,厚度1.50~5.20 m,平均厚度为3.42m,层顶埋深0.50~4.00m。
3)残积层
粉质粘土:褐红色,硬塑为主,局部可塑,浸水易软化。该层分布较广泛,厚度1.40~15.60 m,平均厚度为7.86m,层顶埋深1.40~10.80m。
4)基岩
场地基岩以砂岩为主,局部为砾岩。岩层风化程度可分为以下四个风化岩带:全风化岩带,厚度1.00~17.50 m,平均厚度为6.28m,层顶埋深1.30~19.20m;强风化岩带,厚度0.50~18.10 m,平均厚度为3.99m,层顶埋深4.50~37.30m。中风化岩带,厚度0.60~5.80 m,平均厚度2.19m,层顶埋深5.20~42.60m(高程-30.36~6.74m);微风化岩带,厚度0.78~10.20 m,层顶埋深7.20~44.30m。
(4)水文地质条件
1)赋存于浅部填土层中的上层滞水,其主要来源为大气降水、生活污水下渗而成,水量不稳定,一般水量不大。
2)赋存于基岩风化层的裂隙水,略具承压性,主要赋存于风化裂隙较发育的强~中风化岩中,其水量受裂隙的发育特征及充填状况控制,根据地方经验,该层富水性中等。
3、施工部署
独特的地理环境、狭窄的施工场地、边进行土方开挖边拆除既有建筑物,是本工程的重难点。经项目部综合考虑,最终确定施工总体部署如下:
(1)由于该场地呈西高东低,因此考虑在挖孔桩施工前先将西侧土方沿基坑开挖约3米至整个大地坪标高。
(2)土方开挖至基坑挡土墙后,开始护壁桩施工。
(3)待护壁桩施工完成之后,土方开挖至第一道支撑,同时拆除旧地下室顶板及负一层墙柱。土方装卸车辆考虑从北侧出入,出土汽车行走路线如图3所示:
图3 出土汽车行走路线一
(4)第一道支撑完成后,土方开挖至第一道锚索,以此往下至坑底,如图4所示:
图4 出土汽车行走路线二
(5)在土方开挖至第一道锚索的同时,拆除地下室负二层顶板及墙柱。
(6)在拆除地下室底板后,再往下开挖土层,其路线如图5所示:
图5 出土汽车行走路线三
(7)坑底平面布置排水沟,加设集水井。
(8)在其余土层开挖完成之后,开挖汽车坡道,并施工剩余锚索。
4、关键施工技术
4.1内支撑施工
4.1.1内支撑工艺流程
临时立柱桩施工→旧大楼地下室板拆除→临时立柱施工→基坑土方开挖至第一道钢筋混凝土支撑梁底的垫层底面→凿开支护结构与冠梁的连接面→钢筋混凝土支撑垫层施工→绑扎支撑、冠梁、挡土墙钢筋→支立侧模板→浇筑混凝土(预留拆除钢筋混凝土支撑梁的爆破孔)、梁边护栏预埋铁件→养护、拆模、清理→至临时立柱中间位置时施工工字钢连梁
4.1.2主要施工方法
(1)测量定位:采用全站仪将临时立柱的中心定位,并打入控制桩。
(2)临时立柱桩施工:采用人工挖孔桩,由于东南侧临时立柱位于原有二层地下车库内,因此在施工此部分临时立柱桩时,直接在车库的底板上开始,将影响该部分孔桩施工的底板混凝土破除后进行施工。
(3)临时立柱施工:
①根据基坑设计图纸在现场加工临时立柱,与桩钢筋笼合为一体。 ②车库位置受影响不能施工立柱的位置提前定位并将此部分混凝土破除,以便立柱的施工。
③立柱与桩钢筋笼吊装并浇筑桩身混凝土。
(4)土方开挖:土方开挖至支撑梁底部,采用人工平整并浇筑砼垫层。车库地下室顶板在挖孔桩施工期间按施工进度计划拆除。
(5)支撑梁连接:支撑梁与冠梁连接部位首先剔除桩上浮浆,与临时柱连接时在柱顶预埋钢板,与支撑梁钢筋焊接连接。
(6)支撑模板体系施工:车库范围内支撑体系直接利用车库负一层底板作为支撑,搭设满堂钢管脚手架作为支撑梁体系并进行模板铺设(包括侧模)。其余范围利用土面浇筑垫层后作为支撑。
(7)钢筋加工、绑扎:按照图纸及相关规范要求,对钢筋进行下料、绑扎,验收。
(8)侧模支设:在车库以外范围内支设侧模时采用吊模的施工方法进行施工,并拉线校正、标高控制,验收。
(9)混凝土浇筑:采用C30商品混凝土浇筑,在浇注过程中,注意坍落度的控制和振捣,不能在支撑梁与冠梁交接处留置施工缝。
(10)混凝土养护:混凝土浇筑完成后,待混凝土强度达到1.2Mpa时,拆除侧模并进行养护7天,保证混凝土面的湿润。待混凝土强度达到100%时拆除模板进行下一道土方开挖。
(11)工字钢连梁施工:当土方开挖至立柱中部时,按照图纸要求,开始进行工字钢连梁的施工,焊接过程中注意焊缝的饱满及连梁的位置准确。
4.2锚索施工
4.2.1锚索施工工艺流程
4.2.2主要施工方法
(1)孔位放点
依照施工图要求,测放出锚杆孔位,做出明显标记,孔位允许偏差水平方向100mm,垂直方向50mm。
(2)机械就位
移动钻机等设备,达到指定位置。检查锚杆孔位位置,设置钻机钻进角度。
(3)成孔
钻孔直径采用150mm。钻孔前,根据设计要求,定出孔位,作出标记,锚索水平方向误差不应大于50mm,垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的2%,在钻孔过程中需用钻孔测斜仪控制钻孔方向。严禁采用泥浆护壁成孔,如遇中细砂、卵石地层无法成孔时,采用带护壁套管设备钻进。终孔后清孔要彻底。
(4)锚索制作与安放
锚索选用低松弛预应力钢铰线。钢铰线应严格按设计尺寸下料,并预留出1~1.5m的张拉长度。按设计要求量出自由段与锚固段分别作出标记,在锚固段范围内的锚索每隔1.5m穿一个架线环,两架线环之间扎一道箍筋环。自由段的钢铰线应暂时放入塑料管内并涂黄油,在锚索端头部安好导向帽后,平顺放好待用。
锚索安放前检查杆体质量和杆体组装质量,安放时要防止杆体扭曲。注浆管要随锚杆一起放入孔内,杆体头部距孔底5~10cm。二次注浆管应密封好管口与出浆口,保证一次注浆时浆液不会进入二次注浆浆管。
(5)注浆
采用二次注浆工艺。锚索安设后,进行一次常压注浆,注浆材料采用纯水泥浆(水灰比0.4~0.45)。待一次注浆体强度达到5MPa(约24h)后,进行二次高压注浆,注浆时间和压力可根据注浆工艺通过试验确定。二次注浆材料采用纯水泥浆(水灰比0.45~0.5)。为提高水泥浆的早期强度,可加适量的早强剂。锚固体设计强度为25Mpa。
①一次常压注浆
用高压水冲洗钻孔并安放锚索杆体完成后,即可进行锚索一次注浆,由于注入的水泥浆较孔内残留的泥浆、清水比重大,故能依次将泥浆、清水置换出来,由孔底开始注浆,当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时,再继续注浆2分钟即可。
②一次高压注浆
拨出一节套管,在管内注满水泥浆,并在管口加盖高压注浆帽,继续注浆,管内水泥浆在高压作用下,向锚固端土壤扩散,渗透压缩周边土体,稳定2分钟后卸管,再拨出一节套管,并继续上述过程,直至拨管至自由段时停止二次注浆,继续拨管至完成。拨管后应注意检查锚索杆体是否正确。
(6)腰梁施工
在注浆完成后,凿出原护壁桩预埋的钢筋及保护层,调直预埋钢筋,与腰梁钢筋锚固,支模浇筑混凝土。
(7)张拉锚固
锚索张拉前,应对张拉设备进行标定。当锚固体强度大于15.0Mpa并达到设计强度的75%后方可进行张拉。锚索张拉应按一定程序进行,锚索张拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响。对于钢铰线的松弛、地层的徐变等因素造成的预应力损失,可进行补张拉,然后锁定。
4.3土方开挖
4.3.1土方开挖工艺流程
方格网测放及复核→清除地表积水→场地测量放线→分层分段开挖→分层分段支护→基坑集水井排水沟施工→基础施工
4.3.2施工方法
(1)土方开挖测量
土方开挖前对开挖区域加密平面控制网,根据土方开挖范围、放坡尺寸、坑底作业面尺寸计算确定开挖的外轮廓线和坑底线并在适当位置设置长期的定位控制桩。依据控制桩用白灰洒出基坑上边线和基坑底边线,开挖时从坑底线开挖边开挖边修理边坡、边支护。控制土方开挖标高,利用水平仪随时监控土方开挖深度,待边坡支护工作完成之后将标高引测到支护面上。
(2)土方开挖
土方开挖采用机械大开挖,开挖前做好管线清查及保护工作,开挖时根据基坑支护设计,分层分段开挖,每层开挖约2m深,边开挖边进行边坡修整和支护施工,直至挖至设计垫层标高以上300mm厚,严禁超挖。必须保证围护结构强度达到设计要求及稳定后才能进行下一道土方的开挖。
4.3.3临时坡道
为便于出土,设置一条临时坡道。坡道位置根据第一道支撑平面布置图,选择在西侧往下,根据开挖和支护及拆除地下室进度,放坡9度,并一直到基坑底部。坡道做法如图6所示: 图6 临时坡道剖面图
4.4内支撑拆除
4.4.1拆除方式
原计划采用静态爆破拆除水平混凝土支撑,受工期及场地条件限制,后改为人工切割、吊车和塔吊配合运输的方式。对于竖向临时立柱及剪刀撑和H型钢连系梁的拆除采用气割和吊车、塔吊配合进行拆除。
4.4.2水平混凝土支撑拆除
(1)遵循先拆除次梁,后拆主梁的原则。
(2)满堂架搭设:采用模板的支撑体系,在水平支撑梁的位置搭设水平杆,铺设钢笆网及模板。
(3)使用水钻机在支撑梁上钻孔,将混凝土梁截成若干段,然后利用塔吊或吊车调走。在混凝土梁截断前,须用汽车吊或塔吊把即将截断的支撑梁用钢丝网吊住,防止拆下的混凝土梁突然坠落。
4.4.3临时钢构拆除
(1)H型钢连系梁、槽钢剪刀撑拆除
利用模板支撑体系的满堂架作为支撑操作体系平台,采用塔吊将H型钢或槽钢吊住,采用气焊将两侧连接于圆管柱上的两端切割掉,再利用塔吊吊出基坑。
(2)圆管柱拆除
当钢筋砼支撑及型钢连系梁和剪刀撑拆除完成后,将圆管柱分成三段利用气焊割断,并采用汽车吊或塔吊吊出。
5、基坑降排水
本工程基坑开挖过程正值广州的雨季,降雨频繁,降雨强度大,直接影响基坑的开挖进度及基坑支护的安全。另外,本工程不仅紧邻居民老建筑物,且基坑开挖深度达17.6m,在整个地下室施工阶段,对基坑支护及基坑周边的地基稳定性要求都相当高。因地理位置原因,本工程不适宜采用打井降水的方法,只能通过设置排水明沟、底板下盲沟、集水井及安装潜水泵等措施有组织进行排水,以确保基坑的安全。
(1)基坑顶排水系统设置
在施工现场周边(紧贴挡土墙边)设置排水明沟,水沟净宽300mm、起坡点为250mm,坡度为3‰,沟端设集水井,集水井兼作沉淀池。所有基坑顶外环排水沟及集水井均加盖板,水沟及集水井定期派人清理。
(2)土方开挖过程中基坑内排水设置
基坑内的水源主要有:①虽基坑支护已采用孔桩护壁紧贴的方式进行止水处理,但不能达到100%止水,还是有部分地表水渗出;②现场锚索施工采用的是以水钻方式为主,施工过程产生的泥浆水也比较大;③基坑内的雨积水;④旧防空洞、独立柱孔桩内、原地下车库等前期积藏的水因无法提前全部抽干而遗留下来的积水。故土方开挖过程中,基坑内的水量还是相当大,能否快速有效排水直接影响土方的开挖进度。结合基坑内还有一道钢筋砼桁架支撑(局部三道)三道锚索的施工任务的特点,排水以临时开挖土沟、就近沉淀、快速提升强排为主。
在挖土过程中,始终遵循边挖土、倒土,边挖沟引水的原则,尽可能把水往临时集水坑引水,以利于集中排放。特别是在基坑支护四周的锚索施工工作面边,必须先挖沟引水,且水位要控制在施工面500mm以下,以避免锚索设备在泥水中作业而影响质量。为了保证潜水泵的正常工作,所有潜水泵套上竹制箩筐加以保护。
(3)基坑底排水系统设置
1)地下室外墙与孔桩支护间有1m的间隙,可充分利用此间隙,设置基坑底外环排水沟及集水井。集水井共设8个,分别分布在基坑底四个角及南北和东西向盲沟端点,集水井尺寸为2000×1000×1000mm,水沟净宽300mm,起点深250mm,平均坡度为3‰,坡向附近集水井。
2)本工程地下室底板的东西向及南北向各有一条后浇带,盲沟就设在地下室后浇带下,底板下的水流可以汇集到盲沟,并通过盲沟排到集水井。
盲沟的做法:盲沟内填粒径为60~100mm的砾石。周围与土层接触的部位设置粒径为5~10mm粗砂或小碎石做滤水层。基坑降排水的合理组织,使得基坑施工顺利完成。
6、基坑监测
深基坑工程施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形而发生种种意外,因此需要通过施工监测对得到的信息进行分析,及时发现问题,为施工提供及时的反馈信息,制定应变措施保证基坑开挖及结构施工安全。
本工程基坑监测项目的主要内容包括:基坑支护结构顶部水平位移监测、基坑水位监测、临近路面沉降观测、临近建筑沉降观测、基坑周边地面沉降观测、建筑物倾斜观测、支撑顶部沉降监测、基坑锚索拉力监测、基坑支撑应变监测、基坑围护结构测斜。
历经5个月的监测,监测结论为:基坑及临近各测点变形较小,基坑变形趋于稳定。基坑监测的有效进行,使得本工程基坑施工在保证安全的前提下按时保质完成。
7、结 语
经过严密的施工部署,合理的土方施工安排,有效的降排水措施,及时的基坑监测反馈,本工程在较少的时间内完成了深基坑施工。监测结果显示,基坑周边建筑物安全稳固,均能正常使用。深基坑工程是一个系统工程,涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理。深基坑工程的施工质量直接关系着工程质量、成本及进度,在整个施工过程中占有重要地位。在深基坑施工中,要根据工程实际情况,灵活合理确定开挖方式,缩短施工工期;要科学确定分层开挖深度,坚持分段开挖的原则以控制变形;要加强施工监测,指导土方开挖;这样才能保证工程质量和施工安全。
参考文献:
[1]钟伟智,谈某建筑工程深基坑土方开挖及支护.城市建设理论研究,2012(2)
[2]邢永宏,深基坑工程施工问题及解决措施分析.城市建设理论研究,2012(13)
[3]孙凤江,段浩.深基坑监测的目的及项目和方法.山西建筑,2010(9)