基坑排桩支护（精选9篇）
基坑排桩支护 篇1
基坑开挖一般采取放坡开挖的施工工艺, 但在城市建筑物密集地区或不具备放坡开挖的条件下, 只能在支护结构保护下进行垂直开挖。本文以兰州石化公司低温取水井群还建工程地下泵房的开挖为例, 简述排桩支护结构的施工方法。
一、工程概况
兰州石化公司低温取水井群还建工程项目13座地下泵房均采用钢筋混凝土箱型结构, 泵房结构尺寸为11.3米×9.2米×7.2米, 基坑开挖深度约为10米。根据场地内及邻近场地开挖揭露地层情况, 在基坑开挖深度内, 自上而下为素填土、细砂及卵石层, 地下水埋藏较深, 水位位于基坑坑底设计标高以下。
其中6#泵房基坑南临北滨河路 (结构物边线距滨河路北侧5米, 地下2米处有天然气管道) , 东、西侧均有园林景观工程 (需保护性开挖) , 受周边施工场地的限制, 基坑开挖采取一面放坡、三面排桩支护垂直开挖的施工方法。
排桩选取钻孔灌注桩, 桩径0.8米, 桩间距1.4米, 桩长16米。桩顶设1.0米×0.6米钢筋混凝土冠梁一道, 桩间挂φ8@200毫米×200毫米钢筋网片、喷射80毫米厚混凝土面层防护。
二、钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工采用泥浆护壁、冲击钻进成孔工艺, 其主要施工工序包括护筒埋设、成孔、灌注水下混凝土等。
㈠护筒埋设
护筒采用钢护筒, 直径应比桩径大100毫米, 埋深不小于1米, 顶端高出地面0.3米, 围土分层夯实, 埋设牢固, 筒中心与桩位中心重合, 偏差控制在50毫米以内。
㈡成孔
钻机选用CZ-30型冲击钻机。开钻前进行桩位复核, 使钻头对准护筒中心, 要求偏差不大于20毫米。开始钻进时, 采取低锤 (小冲程) 密击, 锤高0.4米~0.6米, 并及时加粘土泥浆护壁, 使孔壁挤压密实, 直至孔深达护筒下3米~4米后, 才加快速度, 加大冲程, 将锤提高至1.5米~2.0米以上, 转入正常的连续冲击。冲孔时要随时测定和控制泥浆密度, 并及时将孔内残渣排出孔外。排渣采用排渣筒法, 排渣时必须及时向孔内补充泥浆, 以防亏浆造成孔内坍塌。
在钻进过程中每1米~2米要检查一次成孔的垂直度情况, 如发现偏斜应立即停止钻进, 采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位, 应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过, 以保持孔形良好。
成孔后, 用测绳检查孔深, 核对无误后, 进行清孔。清孔采用排渣筒反复掏渣, 将孔底淤泥、沉渣清除干净, 密度大的泥浆借水泵用清水置换, 使密度控制在1.15~1.25之间。
清孔后应立即放入钢筋笼, 钢筋笼采用钻机或吊车吊入, 并固定在孔口钢护筒上, 使其在灌注混凝土过程中不向上浮起, 也不下沉。
㈢混凝土浇筑
钢筋笼下完并检查无误后立即灌注混凝土, 混凝土采用导管法在水中浇筑。
1. 灌注设备。
水下混凝土的灌注设备主要有导管、导管提升设备、隔水塞、漏斗、储料斗等。导管选用内径200毫米的无缝钢管, 管节以2米长度为主, 0.3米~1米的短管作为配管, 用以调节导管安装长度, 底管采用3米长的导管, 导管管节之间采用法兰盘边接;导管提升设备可利用钻机;储料斗采用钢板焊制, 其上设有吊耳、卸料口和闸门, 储料斗容量应根据初浇混凝土量确定, 以满足导管底部埋深0.8米~1.2米的要求;隔水塞采用直径略小于导管内径的橡胶球。
2. 导管安装。
导管在使用之前, 应在地面进行试拼装和试压。安装导管时, 应根据孔的实际深度配置导管, 导管的下端距孔底的高度宜控制在0.2米~0.5米, 将导管下到孔底后, 再提起适当高度用井架固定于孔口, 安装好的导管应置于钻孔中心。导管的总长度和顶部露地面的高度要用不同长度的短管来调节, 使之便于混凝土灌注作业, 其底部应装一节长导管, 以减少拔管阻力和挂碰钢筋笼的可能性。在连接导管时必须加垫密封圈或橡胶垫, 并上紧丝扣或螺栓。
导管下设完毕后, 先将隔水栓放入导管, 再将漏斗插在导管口上, 盖上盖板待浇混凝土。
3. 混凝土灌注。
混凝土灌注前应复测孔底沉渣厚度, 不合格时应再次清孔。第二次清孔完毕、检查合格后应立即进行水下混凝土灌注, 其间隔时间不宜大于30分钟。
开始搅拌混凝土之前, 宜先拌一盘水泥∶砂为1∶2, 水灰比0.5~0.6的水泥砂浆, 存放在漏斗中。先注砂浆可防粗骨料卡住隔水栓, 同时可起润湿导管和胶结孔底沉渣的作用。开浇前应有足够的混凝土储备量, 使导管一次埋入混凝土面以下0.8米以上。当储料斗内的混凝土量已满足初灌要求时, 拔出漏斗出口上的盖板, 同时打开储备斗上的放料闸门, 使砂浆和混凝土连续进入导管, 迅速地把隔水栓及管内泥浆压出导管。当孔内浆液迅猛地溢出孔口时, 证明混凝土已通过导管进入孔内, 若导管内无泥浆返回, 则开浇成功。此时应测量混凝土面的深度, 确认导管埋深是否满足要求, 若埋深过小, 应适当降低导管。为防止钢筋笼上浮, 当混凝土顶面上升到接近钢筋笼底部时, 应降低混凝土灌注速度。当混凝土顶面上升到钢筋笼底部以上4米时, 将导管底口提升至距钢筋笼底部2米以上, 即可恢复正常灌注速度。
混凝土灌注要连续进行, 不得停顿。混凝土灌注速度应保证在首盘混凝土初凝前完成全桩的浇筑。灌注中要注意观察孔内泥浆返出情况, 经常用测绳探测混凝土面上升高度, 以判断灌注是否正常, 上下活动导管, 以加快混凝土的扩散和密实。适时提升拆卸导管, 保持导管在混凝土中的合理埋深。导管埋深一般宜控制在2米~6米范围内, 初灌时不得小于0.8米;在终浇阶段或遇特殊情况下料不畅时, 可适当提升导管和稀释孔内泥浆, 但导管提升不得小于1米。终浇高程应高于设计桩高程0.5米以上, 提升导管时应保持轴线竖直、位置居中, 如果导线卡挂钢筋笼, 可转动导管, 使其脱开钢筋笼, 然后再提升。拆卸导管的速度要快, 时间不宜超过10分钟, 拆下的导管应立即冲洗干净, 按拆卸顺序摆放整齐。
混凝土灌注自始至终都应做好详细记录, 并根据记录指导导管拆卸。每次测量混凝土深度后应核对混凝土灌注方量, 以检查所测混凝土面位置是否正确。
三、基坑土方开挖
排桩施工完成, 浇筑混凝土冠梁。待桩体混凝土强度达到75%时进行基坑土方开挖, 基坑开挖采用反铲挖掘机自上而下分层进行, 人工修整, 渣土利用基坑放坡一面出土运输, 每层开挖深度不大于2米, 以便逐层挂网喷护。
四、挂网喷护
边坡修整后挂钢筋网, 钢筋网规格为φ8@200毫米×200毫米, 外配B14横向加强筋, 采用2.0米长锚管固定, 加固筋和锚管端头焊接。面网钢筋在制网前均应拉伸调直, 严格按设计尺寸布网, 网点分别用绑丝扎牢或焊接, 筋体与双向斜拉筋和下层面网接触部位均应焊接牢固。钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长, 最底层钢筋网应插入坑底20厘米。
混凝土面板喷层厚度为80毫米, 误差为±20毫米。射距宜在0.8米~1.5米的范围内, 粘性土层可先挂网后喷砼, 并从底部逐渐向上部喷射, 先喷填钢筋后方, 然后再喷填钢筋前方。喷浆气压应根据喷浆距离适当调整, 喷射混凝土完成后应至少养护3天~7天。
五、安全监测
为确保基坑的安全, 及时根据观测信息反馈指导施工, 根据本工程结构特点, 进行坡顶水平位移观测, 拟采用视准线法, 在选用J2型经纬仪进行观测, 沿基坑四周中点位置共布设观测点。
观测点布置在变形敏感的中点部位, 采用埋设铁件, 观测时使每段观测点与两端工作基点布成一条准直线, 将仪器设于一端工作点上, 后视另一工作基点, 确定各观测点相对于准直线的垂直偏移量。工作基点应视现场情况布置在变形影响范围以外的稳定地点, 以保证观测值的准确可靠。
位移变形观测工作从开挖第一次土方时进行, 基坑开挖期间, 观测周期为1次/天。当发现相邻两次位移量大于3毫米或总变形量达20毫米时, 缩短观测周期到2次/天, 同时及时分析位移原因, 以便及时采取措施, 当相邻两次位移量较小时, 可将观测时间延长至1次/3天。
六、结语
在深基坑垂直开挖中, 采用排桩支护, 是一种被动的支挡形式 (通过加锚加预应力, 可变成主动的支挡形式) , 它依靠桩结构体系的支挡能力、桩体的刚性支挡土体, 控制土体位移。这种支护形式最大优点是控制位移能力强, 但投入大、成本高、施工复杂、工期长, 在不得已选用时, 应考虑其经济成本。
基坑排桩支护 篇2
有支撑排桩支护结构常见的有顶端支撑的排桩支护结构和桩锚式支护，在实际工程应用中，后者更为普遍。
顶部支撑的排桩支护结构(计算简图如图3-9)的计算与悬臂桩相比，其不同在于顶部支撑(桩)墙的计算需要求顶支撑的内力TA，
桩锚式支护由支护排桩，锚杆及围檩等组成，用以支挡坑壁土压力并限制坑壁的侧向位移。锚杆平面位置应在两个桩之间空隙穿过。
基坑排桩支护 篇3
【关键词】排桩；内支撑；支护结构；基坑；优化设计；方法
排桩内支撑支护结构是建筑工程中一项重要的结构，其在深基坑工程项目中应用比较广泛，而且可以有效提高基坑施工的质量。我国的建筑行业发展很快，由于人口的基数比较大，所以对住房的需求也比较大，为了缓解住房压力，提高土地的利用面积，建筑单位也在不断的优化结构设计，大力开发地下空间资源。所以，城市中的高层建筑以及地下建筑越来越多，这类建筑对地基施工质量的要求比较高，在深基坑环境中，施工的难度很大，而且容易出现安全事故，利用排桩内支撑支护结构，可以有效的解决这一问题，下面笔者对排桩内支撑支护结构优化设计方法进行了研究，以供参考。
1.工程实例
某高层建筑，地上为30层，地下是4层，高99.7m，层高是3.9-5.1m左右。该建筑施工场地的自然地坪高-0.25m，平面的尺寸是66m*45m，基坑东侧多为2层，7层砖混结构，距用地红线最近约为5.0m。基坑南侧和西侧均为砖混建筑结构，基坑北侧主要为道路和市政管线，用地红线距道路红线最近约为15.4m。
2.工程的水文地质条件
水文地质条件是工程施工前必须了解与掌握的内容，其对施工质量以及施工效率有着较大的影响，所以，施工单位在设计施工方案时，必须对施工场地周围的自然条件以及地质进行勘测。了解工程的水文地质条件，可以提高工程设计的质量，还可以保证工程按期完成，避免因为外界自然因素等问题，拖延施工的工期。勘测的主要内容主要有：查看施工现场是否存现地下水、当地的自然灾害问题、地质条件等等。勘测人员要利用专业的设备，对施工现场地下水的活动情况进行研究，要确保地下水对工程项目的施工不造成较大影响，才能进行动工。本文的工程实例中，施工现场地势比较平坦，其土质条件良好，在挖设基坑时发现该地区土地构成主要是：粉砂、粘土、粗砂、角砾等。该基地的土质条件属于强风化岩层，地下水的主要来源是降雨，水位的范围是2.8-3.2m左右。
了解工程的水文条件后，对设计人员制定基坑支护结构体系有很大的帮助，而且还能降低支护的成本，保证工程安全、高效的完成，施工单位还可以利用当地的自然条件，避免出现破坏当地生态环境的问题。另外，设计人员还需要充分考虑施工现场的条件，计划工程开挖基坑的深度、面积以及大小，这些内容都需要结合当地的水文条件进行确定。本文的工程案例，经过研究比较适合排桩内支撑支护结构体系，当地的地下水对其没有太大的影响，下面笔者结合实例对排桩内支撑支护结构优化设计方法进行简单的研究。
3.排桩内支撑支护结构的优化设计方法
排桩内支撑支护体系是一种复杂的结构，其主要是由排桩体系以及内支撑体系共同构成，在研究这种结构优化设计时，可以将二者看做是一个整体。排桩与内支撑在建筑结构中具有相辅相成的作用，如果将这两种体系分开设计与研究，则可能降低这两种体系的效用，而且还会降低建筑结构的稳定性。另外，对设计排桩与内支撑的具体内容时，需要考虑工程的实际情况以及设计要求，而且会利用到不同的公式，但是在设计建筑结构时，可以将二者有效的结合在一起，提高建筑的整体性。
本文中采用的是平面整体分析的方法，即将支撑杆件、腰梁作为一个整体，视为一个平面体系，设置若干支座，借助大型有限元分析软件SAP2000进行分析，得出支撑体系的内力与变形，最终设计出各构件的截面。利用SAP2000对内支撑体系进行优化设计，大体上分为以下几步：第一，定义轴网类型。第二，定义材料属性和截面。本文研究的内支撑为现浇钢筋混凝土支撑，支撑截面均为矩形。第三，绘制构件。将每一层支撑看作一个平面桁架，选用线单元来模拟这一桁架。第四，指定节点约束。分不同工况对该平面桁架施加约束。第五，荷载工况。在内支撑计算中考虑静力荷载工况。第六，分析工况。根据不同的节点约束，分不同工况对模型进行分析，得出不同工况下内支撑的内力，包括弯矩，剪力和轴向力。
4.A—A剖面结构设计计算
4.1排桩体系设计计算
根据前面提出的排桩内支撑体系的结构优化设计方法，以基坑东侧A—A剖面为例，对排桩体系进行结构计算。并考虑工况，分段采用等值梁法对排桩内力和各道支撑力进行了计算，按各工况求得的墙上弯矩作出弯矩包络图，对排桩配筋进行计算，按求得的支撑力设计各道支撑和围檩。
4.2内支撑体系的设计计算
内支撑系统由四道平面支撑和立柱组成。每道支撑包括环梁、腰梁和支撑杆。不同地质剖面计算求出的支撑系统需要提供的支护抗力是不同的，设计支撑系统时按所需最大支护抗力计算，第一，二道取N=353kN/m，第三，四道取N=571kN/m，支护抗力较小侧将由基坑外侧的被动土压力平衡。
根据约束条件的不同，分四种不同支撑条件对支撑体系进行分析： X向两铰：即沿X方向在环梁的两端设置固定支座；两邻边固定，将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座；两邻边固定：将支撑体系的北侧与东侧的支座设置为固定支座；全铰：将环梁的约束全部设置为固定支座。
通过对计算结果分析比较得出：在X向双铰的支撑条件下，环梁的弯矩最大，支撑杆件的轴力最大；在将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座的支撑条件下，腰梁的弯矩最大。在内支撑体系中，支撑杆件和环梁是主要的控制构件，因此考虑选用第一种支撑条件下各构件的最不利内力组合来对各构件进行截面和配筋计算。
5.结语
排桩与内支撑是建筑支护结构中两种不同的体系，在设计时二者需要利用不同的计算公式以及软件计算出具体的参数，为了保证建筑结构的稳定性，需要将排桩体系以及内支撑体系有效的结合在一起。在设计建筑基坑支护施工方案时，需要考虑工程的水文地质条件，外界自然因素对工程质量与施工效率有着较大的影响，如果不对施工现场的地质条件以及地下水等条件进行勘测，可能会延误工程的进度，还可能影响基坑的质量。在优化排桩内支撑支护结构设计时，要以经济、环保、安全为原则，还要利用专业的计算软件与公式，这样才能设计出最优的方案。 [科]
【参考文献】
[1]毛建波，朱安宁.一层内支撑在二层地下室深基坑支护工程中的应用[J].浙江建筑，2007（09）.
[2]贾定祎.钢筋混凝土地下连续墙结构与内支撑组合深基坑支护技术[J].建筑技术开发，1996（05）.
基坑排桩支护 篇4
某工程为1层地下室、上覆3栋11层的住宅楼, 总建筑面积19 472 m2, 结构形式为框架剪力墙结构, 基础为桩基。其地下室平面呈长方形, 基坑平面尺寸为137 m×50 m, ±0.00 m对应的绝对标高为4.5 m, 自然地坪的绝对标高为3.4 m, 地下室板底垫层底相对标高为- 6.30 m, 实际开挖深度为5.2 m。该基坑东侧相临大道, 西侧紧临12号、15号、19号6层住宅楼, 运土路线为这3幢6层住宅楼与基坑间的区间临时道路。
根据勘察单位提供的岩土勘察报告, 在基坑影响范围内, 土层自上而下的分布及其主要力学指标见表1。其中, 淤泥呈青灰色, 具腥味, 含有机质, 流塑, 高压缩性。
该工程属土质软弱土地区, 岩土层分布自上而下一般为素填土或黏土、淤泥土、黏土、全风化片麻岩、强风化片麻岩、中等风化片麻岩等, 其中淤泥厚度为8～32 m。淤泥具有高压缩性、欠固结的特点, 其含水率高、孔隙率大, 具有低渗透性、触变性、流变性, 土体被扰动后, 其强度明显降低, 具有蠕变性, 在荷载的作用下易产生较大沉降, 其工程性质极差。目前, 土钉墙支护技术在该地区尚未成功采用, 由于边坡变形过大, 导致支护桩及围檩内力调整, 内支撑与围檩连接处上拱, 支护桩及内支撑开裂严重。
1 基坑支护设计与施工
1.1 基坑支护设计
该工程采用上面素填土按1∶1放坡开挖, 以下采用预应力混凝土管桩支护, 管桩进入淤泥层以下的粉质黏土层中≮1 m, 管桩桩径Φ 500 mm, 桩长18 m, 桩距700 mm, 支撑采用钢筋混凝土平面桁架系统;排桩外侧设置了长10 m、桩径Φ 600 mm、桩距450 mm的深层搅拌桩, 其基坑的剖面图如图1所示。工程的设计采用同济启明星深基坑支挡结构分析计算软件FRWS V4.0和深基坑支撑结构分析计算软件BSC V3.1进行计算。上层素填土的放坡面上抹40 mm厚的细石混凝土, 内配Φ 4@150 mm钢筋网, 沿基坑长度方向每隔6 m设置1道分仓缝, 并用沥青油膏嵌缝。
1.2 基坑土方开挖
支撑以上的素填土采用机械开挖, 从支撑基槽到基坑底均为淤泥, 采用人工开挖, 挖土时间持续近4个月的时间。土方从基坑西侧的区间道路通过30 t的运土车运出。
2 基坑开挖中出现的问题及处理
基坑开挖至距基坑底设计标高近50 cm时, 遇到连续3 d下小雨, 现场未中断施工, 石子、砂等建筑材料堆在道路上, 运土车在区间道路上往来不断。现场施工和监理人员监测发现, 基坑西侧围檩的最大水平位移突然增大至3.5 cm, 钢筋混凝土水平支撑与围檩连接处的根部顶面出现横向裂缝, 侧面出现与支撑顶部横向裂缝相连的竖向裂缝, 裂缝上宽下窄, 水平支撑有上拱趋势。区间道路西侧已建的15号、19号住宅楼的散水处的地表裂缝宽度达8 cm, 基坑西侧的中间附近、支撑下的部分支护桩在围檩以下约3 m处出现横向裂缝。
对基坑长边方向中部支护桩横向裂缝较多的位置, 利用桩间距的缝隙浇注C 25混凝土与支护桩连成整体, 并采用钢板及槽钢与上部钢筋混凝土水平支撑顶紧。在继续开挖时, 改用手推车将坑中土运至场外, 禁止大型运土车在基坑边的区间道路上行驶。对地表裂缝较宽处, 采用砂石填塞, 并用沥青灌缝;裂缝宽度<1 cm处, 直接采用沥青灌缝。在支撑顶部裂缝处打上石膏饼, 每天观测基坑土体及围檩的水平位移和基坑边缘地表沉降。在地下室施工过程中, 未发现该部分裂缝继续开展。
3 问题的分析
(1) 该工程在设计时, 坑边地面的附加荷载取值为18 kN/m2, 而实际施工时, 基坑西侧的区间道路上运土车往来穿行, 坑边地面的附加荷载达到30 kN/m2。经计算, 支护桩承受的最大弯矩标准值为303.7 kN·m, 其位置在围檩以下3 m处, 超过桩自身极限弯矩的设计值。
(2) 用于该工程计算的计算软件, 其支护桩和支撑受力及变形均是将空间模型转化为平面模型, 没有考虑基坑变形的影响, 这在基坑周围土体变形不大的情况下是适用的, 但当变形超过一定的值时, 因围檩、钢筋混凝土支撑及桩形成的空间构架, 围檩约束桩顶的变形使围檩受扭, 并将扭矩传到钢筋混凝土支撑上, 使支撑承担一定的负弯矩, 同时由于时空效应的影响, 基坑沿长边的中部土体及支护桩的变形较大, 而支撑上部的配筋仅有构造配筋, 因而在支撑上部产生弯曲裂缝。
(3) 土体的强度参数粘聚力c、内摩擦角φ值并非固定不变的, 在施工期间随着土体的扰动、土体含水率的变化而改变, 尤其是基坑周围的土体变形导致地面开裂后, 当雨水沿裂缝渗透到基坑周围的土体中, 土体的强度指标下降较多, 导致支护桩中的主动土压力增加, 同时基坑边坡地面附加荷载的增加, 致使边坡失稳滑移多达8 cm。
4 设计与施工建议
4.1 基坑支护设计
在软弱土地区支护桩设计时, 应考虑基坑土方开挖及运输的行走路线, 基坑周围的地面附加荷载取值应满足施工要求, 并应控制桩顶及基坑顶的水平位移。由于目前的软件是平面计算单元, 故在实际变形控制时, 应考虑钢筋混凝土水平支撑刚度的有利作用和基坑变形的时间、空间效应。基坑支护侧壁安全等级为1级时, 基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.004 mm;安全等级为2级时, 基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.008 mm;安全等级为3级时, 基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.010 mm。
钢筋混凝土水平支撑与围檩相连处, 支撑端部宜考虑≮10 %的支护桩的最大弯矩。
4.2 基坑土方开挖
基坑支护结构施工完毕, 并达到设计的强度要求后方可进行。与土方开挖交叉施工的支护结构, 在上层支护结构未达到设计强度时, 严禁开挖下层土。
基坑土方开挖应分段、分层、均衡地进行, 分层厚度应≯800 mm, 开挖顺序及方法须满足支护设计工况要求。在淤泥等软弱土层中开挖, 严禁使用大型的挖土机械, 应采用人工开挖或小型的挖土机械, 基坑挖出的土应及时运出, 如需就近堆放, 其堆放位置应经边坡稳定性计算确定, 且距基坑上口边线距离≮6H (H为基坑深度) 。
基坑排桩支护 篇5
基坑支护[1]指的是为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全, 对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。
基坑支护是一个综合性、关联性很强的系统工程, 它不仅包括从基坑的勘察、设计到施工、监测的一整套过程, 还包括地下水的处理等。基坑支护的设计与施工, 既要保证整个支护结构在施工过程中的安全, 又要控制结构及其周围土体的变形, 以保证周围相邻建筑和地下公共设施等的安全。基坑支护涉及工程地质学、土力学、基础工程、结构力学、施工技术、测试技术和环境岩土工程等学科, 主要包括土力学中典型的强度、变形及稳定问题, 土与支护结构共同作用问题, 基坑中的时空效应问题以及结构计算问题等[1]。
2 排桩支护结构现场试验研究
我国学者对基坑排桩支护结构进行了大量的现场试验研究, 主要对土压力、围护结构变形、内力进行分析, 取得了大量的研究成果, 列举如下。
王鸿运, 姚小波在同一个基坑中同时采用单排桩+预应力锚索及双排桩+预应力锚索支护形式, 对比分析两种支护形式下基坑变形特性及基坑开挖对周边建筑物的影响, 结果表明双排桩支护区段的基坑水平位移和竖向位移都能得到有效控制, 而桩锚支护结构对控制基坑变形有较大局限性。
孙瑜, 张立伟等对桩锚支护结构在基坑开挖过程中的主动土压力进行测试, 测试表明随着基坑开挖深度的增加, 支护结构向基坑内的水平侧移不断增大, 土体在达到极限平衡状态以前, 主动区土压力强度随着坑内侧移的增大而减小, 且不同深度处的减小幅度不尽相同。
李建对上海国际华城三期办公室综合楼深基坑开挖变形规律进行研究, 结果表明:在基坑开挖阶段, 围护结构墙体最大位移点随着基坑不断开挖向下移动, 在开挖面以下0.5m-1m处出现最大位移。
基坑开挖会引起基坑外侧地表沉降, 对周围建筑物的安全造成影响, 国外许多学者研究了基坑开挖对对地表沉降的影响, 并提出了控制地表位移的方法, 取得了丰硕的成果。我国学者也进行了大量研究, 成果如下。
侯学渊[2]采用以Biot固结理论为基础的有限元与无限远耦合方法对基坑开挖进行了模拟计算, 研究了基坑开挖的深度、宽度、墙体刚度以及横向支撑刚度对地表沉降的影响。同时还提出了三角形地表沉降形式与抛物线型地表沉降形式的估算方法。
唐孟雄, 赵锡宏提出了按照正态分布密度函数计算深基坑开挖引起地表沉降的计算方法, 通过引入了两个计算地表变形的指标推导出地表变形的计算公式, 并通过基坑工程实例验证了计算方法的准确度。
张尚根, 袁正如[3]以南京、苏州、上海地区采用钻孔灌注桩+内支撑支护结构形式的深基坑现场监测数据为基础, 通过分析周围地表沉降曲线, 提出了使用偏心分布密度函数计算由支护结构侧移引起基坑周围地表沉降的预测方法, 并结合工程实例进行了验证。
基坑排桩支护结构现场试验研究起初主要是对土压力和支护结构的内力进行测试, 后来对基坑排桩支护结构水平位移、支护结构沉降、桩身深层水平位移的研究也逐渐深入。
3 排桩支护结构数值模拟研究
在对排桩支护结构的各种数值分析中, 目前主要采用的是有限元和有限差分方法。许多学者对排桩支护的数值模拟做了大量的研究工作, 各种数值计算软件包括FLAC3D有限差分程序、ABAQUS有限元程序、ANSYS有限元程序、RFPA有限元程序等都能对排桩支护进行模拟分析, 国内外学者运用这些数值计算软件对排桩支护结构变形、内力以及施工模拟做了许多尝试。
曹冬利用ABAQUS有限元程序建立考虑土和支护结构相互作用的基坑开挖三维模型, 同时建立了相应的平面模型, 分别讨论了由平面模型与空间模型不同计算方法所产生的计算结果的差异性, 同时运用三维空间模型分析了在基坑开挖过程中土压力分布及支护桩水平位移, 并讨论了基坑支护结构的角部效应。
曹剑波运用ANSYS选取基坑了基坑的一个单宽度建立三维有限元模型对基坑开挖过程进行模拟, 分析了探讨了在不同工况下桩体水平位移、桩体应力、边坡沉降、坑底隆起的变化规律。
廖春华运用FLAC3D建立了简单的三维基坑模型, 模拟了基坑开挖与支护的全部过程, 分析了支护结构的沉降值与位移变形值并将其与实际监测结果和理正软件计算结果进行对比, 结果说明支护方案的设计时合理的, 数值分析参数选取正确。
张文凯采用RFPA有限元软件建立平面应力应变力学模型对深基坑的两种开挖方案进行了模拟, 对比了两种开挖方案的地表沉降图、应力云图、基坑底部隆起图以及声发射图, 最终确定了放坡比, 对同等地质条件下的基坑放坡开挖具有一定指导意义。
由于数值计算的准确性与工程适用性最主要决定于计算所选用的土体本构模型及相关参数的选取, 众多专家、学者及相关从业者在本构模型、参数选取上做了很多探讨研究。
郭海柱[4]对软粘土地区基坑运用ABAQUS有限元程序使用时间硬化函数与Druker-Prager塑性耦合的蠕变模型进行基坑施工模拟, 发现该模型能很好地反映基坑开挖的时间效应, 地下连续墙的水平位移与监测数据吻合较好, 比常用的弹性以及弹塑性模型更符合工程实际。
甄文战运用ABAQUS有限元程序对某地铁车站深基坑进行了数值模拟, 选用能够反映超固结黏土剪胀、软化等应变特性及应力路径影响的UH本构模型对支护结构土压力以及基坑变形进行了讨论, 讨论结果验证了该模型的正确性与优越性, 为在今后的岩土工程中采用该模型进行有限元分析提供了可能。
徐中华, 王卫东对于在敏感环境下的基坑数值分析的本构模型进行了研究, 对比了不同本构模型的工程适用性, 建议在敏感环境下使用MCC模型和HS模型这种能考虑黏土的塑性和应变硬化特征、能区分加荷和卸荷且刚度依赖于应力水平的硬化类弹塑性模型来进行坑后土体的变形分析, 并通过具体实例验证了硬化类弹塑性模型在敏感环境下基坑开挖数值分析中的适用性。
罗生明, 屈俊童对数值模拟中所用到的弹性模量参数的计算方法进行了总结归纳, 在工程实例中将四种不同计算方法得到的土层弹性模量应用到数值模拟中并将计算结果与监测数据进行对比, 发现剪切波速换算弹性模量的方法由于很好地避免了试验的扰动而使得到的结果更加准确适用。
王卫东等对HS本构模型参数确定进行了研究, 根据现场取得土样所获得的固结试验荷载—应变曲线和三轴试验应力—应变曲线确定各土层的HS本构模型参数, 建立了各模型参数间的比例关系, 并与国内外其他软土地区的结果进行了对比。
4 结束语
从目前基坑支护结构设计计算理论的发展以及现有的工程实践经验来看, 将理论分析、实验研究、数值分析及现场实测等多种方法和手段相结合进行综合研究, 是目前解决深基坑问题唯一的有效方法, 也是今后指导解决复杂深基坑问题长期有效的方法。
参考文献
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[2]侯学渊, 陈永福.深基坑开挖引起周围地基土沉陷的计算[J].岩土工程师, 1989, 1 (1) :3-13.
[3]张尚根, 袁正如.软土深基坑开挖地表沉降分析[J].地下空间与工程学报, 2013 (1) :1753-1757.
基坑排桩支护 篇6
1 工程分析和概述
本文所探讨分析的是某省市高层建筑项目工程, 其建筑楼层地上一共有16层, 地下有2层, 其中工程建筑的总面积达到26550m2。其中工程中的基坑在开挖的深度在±0.00以下的10.8m, 而在工程项目的实际开挖时, 其深度在9.05m。需要说明的是基坑的北部和本市主干道相连, 而建筑项目的基坑南端则邻近河道, 而基坑的东部是市中心, 而西部则是紧邻一幢住宅楼, 施工的工地非常狭小, 给施工带来很多不便。对于基坑的开挖, 对于周围的交通和影响非常大。
场地中的地高在514.71m到515.63m之间, 而基坑的设计开挖深度一般以地面以下的4.37m左右, 其中基坑属于二级安全等级, 基坑的支护有效期在一年半。施工开挖在2014年2月即施工结束, 并与2014年3月初开始基础施工。
对于场地的地质条件中, 按照业主的要求, 加上地勘数据分析, 场地的地质构造比较简单, 从上到下基本上是素填土以及粘土、含卵石粉质粘土和泥浆共同组成。针对素填土的组成在场地的分布非常普遍, 一些地段还有其他的填土, 且厚层在0.61m。粘土厚度在2.21m, 而含卵石粉质粘土一般在3.52m厚之间。
2 基坑边坡支护结构方案分析和设计
按照工程的特点, 对于基坑支护工程主要采用排桩和喷锚的方案, 运用这种方案, 可以有效地保护基坑。施工的重点应放在东侧和西侧, 如果不去考虑周围有建筑时, 可以按照本地的施工经验进行施工, 同时还要考虑到工程的实际经济性特点和实用性等情况, 从而选择喷锚支护的施工方案。运用这种施工工序, 其步骤是先进行开挖, 然后再进行支护, 随后再基坑位移等施工。在本工程的实际施工和应用中, 要对基坑的参数进行分析, 其中, 杂填土厚度在2m, 重度为18KN/m3, 粘聚力在20°, 内摩擦力为8, 以及极限摩擦力是20Kpa, 而粘土的厚度在5.1m, 其中重度在20KN/m3, 粘聚力在50Kpa等。
在工程中的排桩主要利用人工挖孔桩方式, 其中护壁桩的芯径在1000mm, 其外径一般在1300mm, 而桩中心要留有2.8m的距离, 护壁的厚度一般在150mm。在进行挖孔时, 其深度通常在自然地面下挖13m, 而嵌固深度要在3.7m。护壁挖孔桩的要求要达到整体上加强其作用, 保证其稳定性, 同时在护壁桩顶部还要设置连系梁, 连系梁的高和宽分别在600mm和1000mm, 并采用C20混凝土浇筑。
在桩和桩基坑壁的处理过程中, 对于土层在处理时一般采用网喷方式, 而卵石层的处理, 则采用的是素喷支护的方式。还要喷射混凝土钢筋网片, 其混凝土的强度要达到C20, 应具备50mm到80mm的厚度, 这样才能使得土层不容易出现脱落。
3 喷锚技术在基坑边坡支护施工中的具体应用
在基坑边坡支护施工中, 要先确定施工的总体方案, 工程所采取的方案是用机械挖掘的方式, 对于土方开挖以及挖孔桩的施工是共同施工的。要保证两者在施工中不造成一定的影响, 就要对土方开挖做出一定的要求, 在进行开挖时要保证开挖地面和挖孔桩部位相距至少10m, 同时还要求放坡的比例在1∶0.5。一般情况下, 挖孔桩的中心距离比较大, 而不必考虑其他情况, 如隔桩跳挖, 可以进行连续性施工。在工程中的具体情况下, 要考虑到几个部位, 其相距的距离比较远, 且有62根护壁桩。在施工的时候要保证平行施工, 此外还要对每一个护壁桩进行浇筑混凝土。随后, 对护壁桩旁进行土方开挖时, 要有一定的时间限制, 一般在五天以后。挖方时, 挖掘机要离桩壁大约0.4m处进行开挖, 从而保证了土方开挖不会使桩身遭到破坏。在进行开挖时, 一定要注意严格按照设计的规定进行开挖, 沿着固定的阶段进行依次开挖。完成开挖之后, 其桩间土就要及时的进行修整, 还要抓紧混凝土的浇筑, 要保证混凝土的厚度达到50mm到80mm。
4 排桩技术在基坑边坡支护施工中的应用
然后, 再进行人工挖孔排桩的施工工序, 这道工序中, 要按照规定的施工步骤操作。首先要进行放线定桩、高程, 然后再开挖土方, 还要支护壁模板、放钢筋等等。其在施工中的技术的具体应用中, 要先测定桩位轴线, 然后测定高程的基准点, 同时还要确定桩位的中心。在开挖桩孔土的时候, 要按照要求从上往下挖, 先挖中间的, 再进行周围扩挖, 从而有效的控制界面, 保证尺寸不会失控。要注意开挖的高度要小于1m。
要注意校核桩孔中心, 还要注意浇灌的桩孔护臂混凝土, 每挖一节就要马上浇筑混凝土。还要注意浇筑的过程中要捣实, 其坍落度一定在100mm内严格控制, 从而保证孔壁具有较高的稳定性。在浇灌之后一天后才可进行拆模。对于开挖第二节桩孔土方的时候, 就要利用有关设备进行运土了, 这需要孔内的施工人员注意安全, 同时要求地面人员务必系好安全带, 在吊土的过程中, 要盖住盖板, 同时卸土之后, 再自行打开盖板。一般要挖到要求达到的深度, 然后再利用支杆通过桩孔的检查, 对孔壁进行清洁和修整, 最终使上下达到平整顺直。
在拆护壁模板的时候, 要在模板口处留口, 主要是为了浇筑混凝土而用, 其中在在模板的上口处, 留口的高度要在100mm。混凝土通常是用串桶来运送的, 也是利用人工进行浇筑和捣实, 然后再进行循环作业。对于检查和验收时, 在成孔完成以后, 就要把桩身、孔底以及桩位的情况、井壁垂直度等各种数据进行仔细的检查。详细做好有关记录后, 就可以办理相关的隐蔽验收手续了。
在喷锚支护施工中, 要按照具体的要求开挖, 其中对于修边坡的过程中, 要分情况土质, 按照规定进行喷射混凝土。在焊接加强筋的时候, 对筋骨焊接以及钢化管头的焊接一定要牢固。喷射混凝土的时候, 要按照规定喷射, 达到设计要求的厚度, 如果控制不好厚度, 可利用锚杆头的方式控制。还要注意混凝土里要添加速凝剂, 以便使混凝土能够快速凝固。
在施工中, 如果出现了一些问题, 要立即进行处理, 不可隐瞒不报。针对降水的深度如果在基底往下500mm处, 且护壁桩具有较大嵌固深度, 这是孔底周围有可能出现地下水, 这种情况下, 如果地下水渗水比较严重, 吊桶装水也排不完水, 就要用高程水泵进行抽水, 让水位保证稳定。如果出现地下水渗水不是很多, 可以利用吊桶进行排出。
5 结语
在本工程中, 地质条件比较良好, 在基坑地下距离10m出, 且东西两侧均有建筑物的情况下, 通过采用排桩技术和喷锚技术的应用, 对于土层有关部位进行了加固, 使基坑作业变得更加的安全和科学, 且基坑没有出现其他的裂缝, 使得基坑边坡支护的施工中取得了比较理想的施工效果。
摘要：在建筑工程施工中, 本文主要结合工程实例对排桩和喷锚技术的应用进行分析, 从保证基坑边坡支护工程的安全, 防止基坑土方出现坍塌。通过分析和介绍基坑边坡支护施工中的排桩以及喷锚技术, 对施工和效果进行了详细的分析和论述, 并对工程案例中的情况进行科学的分析。
关键词：排桩,喷锚,基坑边坡支护,应用
参考文献
[1]孙喜民.预应力锚杆边坡支护技术在深基坑中的应用[J].天津市政工程, 2010, 10 (10) :11-16.
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[3]朱辉.桩和旋喷锚索在黄泛区深基坑支护工程中的应用研究[D].河南工业大学, 2013.
基坑排桩支护 篇7
增城市增江河东岸鹤洲泵站工程位于增江河畔荔城污水处理厂对岸,厂址为现有田地,西南侧为增江河堤岸,东南侧为排涝泵站。根据增城市远期规划,本工程纳污总面积为1 558 hm2,远期:旱季平均流量Q=826 L/s;旱季最大流量Q=1 157 L/s;雨季流量Q=1 053 L/s。本泵站为钢筋混凝土矩形结构,几何尺寸为18.0 m×16.3 m,设计埋深12.93 m,现有地面埋深10.33 m,上部为钢筋混凝土框架结构。
2 工程地质和水文地质概况
根据《岩土工程勘察报告》,该场地的地质条件及地层情况自上而下分述如下:①耕土:深灰色,湿,可塑,主要成分为粉粒和粘粒;含植物根系,层厚0.50 m～0.80 m,承载力特征值为100 kPa。②黏土:黄色,浅灰色,湿,可塑,主要成分为粘粒,质纯,干强度高,层厚1.90 m～2.20 m,承载力特征值为120 kPa。③淤泥质土:灰黑色,饱和,软塑,主要成分为粉粒和粘粒,含腐殖质和中粗砂,层厚2.00 m～7.40 m,承载力特征值为80 kPa。④中砂:灰色,浅灰色,饱和,稍密,主要成分为石英质中砂,层厚2.90 m～8.70 m,承载力特征值为130 kPa。⑤中风化花岗岩:深灰色,岩芯坚硬且较完整,多呈断柱状、柱状,坚硬程度属于较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅲ级,层厚7.00 m～8.10 m,承载力特征值为1 500 kPa。
场地地下水丰富,并具有承压性,开挖难度大,分别为:承压含水层和赋存于花岗岩的裂隙水。增江河水通过中砂层补充给本场地,水头高度大致与河水持平。
3 基坑支护设计方案
本基坑现有地面埋深10.33 m,基坑周边环境较为复杂,基坑西南侧为增江河堤岸,堤脚距离基坑边约20 m,堤岸与增江河之间为池塘,且增江河现有水位高于场地现有地面,需要重点保护;东南侧为排涝泵站。场地地下水丰富,并具有承压性,增江河水通过中砂层补充给本场地,水头高度大致与河水持平。
根据基坑开挖深度,周边环境条件和岩土工程勘察报告提供的地层物理力学性质及其分部规律,进行支护选型对比,并充分发挥广东地区同类工程经验,最终采用护坡灌注排桩支护形式和三管高压旋喷桩止水帷幕。
4 护坡灌注排桩支护的设计
4.1 支护桩截面的选择
根据本工程基坑深度、工程地质情况和周边环境情况,从安全、经济、合理、可行的角度综合考虑,基坑支护采用ϕ800钻(冲)孔灌注桩加三道内支撑作为支护结构,桩距900,第一道采用500×800钢筋混凝土支撑,第二、三道采用ϕ500×12钢管支撑。
4.2 整体稳定性验算
用瑞典条分法,取单元土条宽度,结合《理正深基坑》软件进行计算,结果显示整体稳定系数Ks=2.45>1.2,即可认为整体稳定性安全;抗倾覆安全系数Kt=4.48>1.2,满足抗倾覆安全需要。
4.3 护坡灌注排桩受力及变形计算
用弹性法土压力模型进行计算,结果显示墙身最大弯矩为601.7 kN·m,最大剪力为385.91 kN,墙体最大位移为18.76 mm,具体分布形式见图1。
4.4 支撑结构承载力及稳定性计算
钢管支撑为压弯构件,主要承受来自土压力及自重引起的压力及弯矩,结果显示所有工况中最大土压力1 380.2 kN,自重引起的弯矩为75.4 kN·m,由压弯构件公式得出最大压弯应力170 N/mm2<215 N/mm2;由压弯构件整体稳定性计算公式得出最大应力为130 N/mm2<215 N/mm2;满足承载力及稳定性要求。
5 主要施工工艺
5.1 护坡灌注排桩
本基坑底接近中风化层,护坡灌注排桩进入中风化层3 m～5 m,护坡灌注排桩施工采用冲击钻成孔,吊放钢筋笼,水下灌注混凝土成桩的方式进行施工,桩长平均为15 m,桩径0.8 m,桩间距0.9 m,钢筋笼纵向钢筋均匀配置20ϕ25,加强箍ϕ16@2 000,绕筋ϕ12@150,桩身混凝土标号C30。
5.2 高压旋喷桩
施工场地地下水丰富,并具有承压性,开挖难度大,增江河水通过中砂层补充给本场地,水头高度大致与河水持平,本工程采用护坡排桩和ϕ600三管高压旋喷桩相结合的方法,旋喷桩与支护排桩中心距为300 mm,与排桩咬合形成封闭的止水帷幕,既满足基坑支护的要求,又解决了基坑开挖的问题。
旋喷桩水泥采用42.5R普硅水泥,水灰比为1∶1,每米水泥用量约为250 kg,掺入2%～4%速效早强剂,桩间距为900 mm,桩底深入不透水层(中风化花岗岩)不小于1.0 m。高压旋喷桩施工工艺主要采用射流技术,使水、浆通过喷射、切割、扰动土体,然后形成浆、土混合物固结体。
6 施工质量控制
6.1 护坡灌注排桩
泥浆的制备由自身设备配合造浆机完成,造浆材料选取水化性能较好、造浆率高、成浆快、含砂量少的膨润土或黏土。混凝土灌注时导管埋深不得大于6 m,也不得小于2 m,灌注将近结束时由于导管内混凝土柱高度减小,超压力降低,如混凝土顶升困难可适当减小导管埋深使灌注工作顺利进行。
6.2 高压旋喷桩
设备安装平稳对正,开孔前需严格检查桩位和开孔角度;引孔钻具岩芯管长度不小于3 m,同心度好,确保引孔深度达到设计要求;用取芯钻具取芯验证入岩深度确保桩底进入中风化岩层不小于1.0 m;保持引孔泥浆性能,孔壁完整,不塌孔,确保高喷管下至孔底;高喷管下井前需在井口试验检查,防止喷嘴堵塞;浆液配制必须严格按照配比均匀上料,经常检查测定浆液比重,并做好记录;高喷作业中,必须注意观察水、浆压力和流量达到设计要求,发现异常,立即停止提升,查明原因及时处理;因故停机时,需将高喷管下放至超过原高喷深度0.1 m～0.5 m处,重新开机作业,避免出现断桩;及时回灌,保持孔内浆满,连续施工时可采用冒浆回灌。
7 支护结构监测
7.1 监测内容
1)围护墙顶部的水平和竖向位移、深层水平位移和地下水位变化;2)基坑周边地表竖向位移、地表裂缝宽度和邻近堤岸位移。
7.2 监测频率及报警值
应由专业监测单位进行监测方案设计,在围护结构施工前,需测得初读数。在基坑降水开挖期间,需做到一日一测。在基坑施工期间,可视测得的位移及内力变化情况加密或减少。监测资料应记录施工情况、挖土情况、天气情况,并及时提供,及时分析;如遇报警,应减慢施工深度或停止挖土,分析原因采取措施后方可继续施工。
报警值:围护墙顶部的水平和竖向位移、深层水平位移和地下水位变化累计绝对值分别为25 mm,15 mm,37.5 mm和500 mm,基坑周边地表竖向位移、地表裂缝宽度和邻近堤岸位移累计绝对值分别为30 mm,7.5 mm和25 mm,各方协调,保证施工过程中监测点不被破坏。
8 结语
1)根据基坑开挖深度,周边环境条件和岩土工程勘察报告提供的地层物理力学性质及其分部规律,进行支护选型对比,并充分发挥广东地区同类工程经验,初步选定为护坡灌注排桩支护形式和三管高压旋喷桩止水帷幕。2)分别对护坡灌注排桩进行整体稳定性验算、护坡灌注排桩受力及变形计算、支撑结构承载力及稳定性计算,结果表明所有值均满足安全要求,选型合理。3)提出了护坡灌注排桩和高压旋喷桩止水帷幕的主要施工工艺和施工质量控制,并提出了支护结构监测方面的要求,对以后的深基坑支护设计具有一定的参考价值。
参考文献
[1]刘义.桩锚支护在深基坑工程中的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2009,25(7):81-82.
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基坑排桩支护 篇8
某市人民医院新建医疗中心大楼位于市区繁华地段, 高23 m, 为7层框架—剪力墙结构, 筏板基础, 基坑平面尺寸15 m×47 m, 开挖深度4.8 m～5.9 m。该工程场地狭小, 地下室几乎满布整个施工现场。特别是基坑东面紧邻该院的检验楼和门诊楼, 基坑支护结构设计好坏不仅影响工程地下室能否顺利施工, 还关系到周边建筑物的正常使用和安全。根据地质勘察报告, 场地内岩土层主要组成为:杂填土、素填土、黏土 (含可塑状黏土层和硬塑状黏土层) 、灰岩。从支护设计角度考虑, 场地的岩土层情况可简化为:①填土, ②可塑状黏土, ③硬塑状黏土。各土层的物理力学性质指标见表1。
地下水位在地表下2.4 m～5.8 m, 地下水类型为上层滞水和岩溶裂隙水, 前者富存于上部土层中, 主要来源为大气降水;后者富存于岩溶裂隙中, 水量丰富且具承压性。
2 深基坑支护设计方案
基坑平面布置如图1所示, 根据基坑周边建筑物、城市道路及地下管线的分布情况, 从技术、经济和进度等方面进行比较, 本工程基坑支护采用以下设计方案:1) 基坑南面、北面、西面和基坑东面的中段距周围电缆沟、工棚较近, 基坑支护采用土钉墙, 造价低、施工工艺简单。2) 支护结构设计的重点是基坑东面的南段和北段。基坑侧壁紧邻医院的检验楼和门诊大楼, 这两幢大楼均为4层砖混结构, 片石条形基础, 基底埋深1.6 m, 基础外边线距基坑边缘仅1.2 m, 对基坑的变形十分敏感。为保证建筑物的正常使用和安全, 对支护结构的设计和基坑开挖提出了很高的要求。经多方比较, 从以下几方面考虑, 决定采用排桩与钢管土钉墙组合支护:a.场地狭小, 基坑开挖无放坡可能, 土钉支护安全稳定性不足。b.基坑底部土质较好, 基坑开挖深度不大, 为采用悬臂式排桩支护结构提供了可能性。同时, 排桩支护可紧邻建筑物基础施工, 满足场地狭小的施工条件。c.基坑周围建筑物距坑边距离小于基坑深度, 位于受基坑工程扰动的敏感区, 基坑支护安全等级为一级, 由以往的工程经验可知, 悬臂式排桩支护桩顶水平位移相对较大, 建筑物容易因沉降而产生裂缝。因此, 决定采用排桩与钢管土钉墙组合支护, 以有效控制支护结构的变形, 保证建筑物的安全。
3 组合支护结构内力分析及截面设计
排桩与土钉墙组合支护的计算, 采用理正深基坑支护结构设计软件FSPW5.3, 该软件系统是国家行业标准JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程的配套软件。基坑支护不考虑水位影响 (采用降水措施) , 基坑侧壁重要性系数取1.1, 排桩的混凝土强度等级为C30。排桩与注浆土钉组合支护的典型剖面如图2所示, 排桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩, 桩径800 mm, 间距1 000 mm;土钉布置于桩间土中, 横向间距1 000 mm, 竖向间距1 200 mm, 土钉水平倾角为10°。土钉采用ϕ60钢管, 端头2 m～3 m长度范围内加翼, 形成锚刺。钢管管面预留ϕ10注浆孔, 间距200 mm, 呈梅花形布置。采用加翼土钉可以扩大钢管周边注浆土体的范围, 在土钉周围形成“十”字形水泥柱, 从而提高了土钉的抗拔力, 加翼钢管见图3。
4 组合支护的施工
1) 施工顺序:基坑开挖前先施工护壁桩, 待桩身混凝土强度达到75%后, 再进行注浆钢管土钉墙的施工。2) 基坑开挖和土钉墙施工按自上而下分段分层进行。机械开挖后辅以人工修整坡面。每层的开挖深度为1.5 m。3) 土钉注浆采用配合比1∶1水泥砂浆, 待钢管打入设计长度后, 采用压浆机用0.1 MPa～0.3 MPa压力注入钢管内。注浆过程中应严格控制注浆压力, 以防地面起拱和不均匀沉降。4) 混凝土面层采用单层ϕ6@200双向钢筋网, 80厚, C20混凝土。钢管端头与200×200×10钢板焊接。焊接方法为:钢板中心氧割ϕ63 mm孔洞, 钢管穿过孔洞, 周边与钢板满焊。为提高钢板下混凝土的局部抗压强度, 在钢板与钢筋网之间增设2×2ϕ12加强筋, 长600 mm。5) 排水措施:a.土钉墙顶采用砂浆或混凝土护面;b.为排除积聚在基坑内的渗水, 在坑底设置排水沟及排水井, 距坑壁0.5 m;c.设置ϕ80～ϕ100水平塑料泄水管, 长300 mm, 插入土层, 2×2铅丝网封口, 内填砂砾滤水层, 间距2 m×2 m。
5 施工监测
在基坑东面医院的门诊楼和检验楼各设置了3个沉降观测点, 分别位于大楼外墙的两个大角和中间。经监测, 其最大沉降量为5 mm, 满足施工规范规定一级基坑地面最大沉降监测值为3 cm的要求。在组合支护边坡土体顶部设置了4个观测点, 经监测, 其向外水平位移最大值为7 mm。
6 结语
悬臂式排桩支护结构因桩顶水平位移相对较大, 通常情况下只适用于基坑开挖深度不大, 且对支护结构变形要求不高的基坑支护工程。某市人民医院新建医疗中心大楼在基坑开挖场地狭小, 在紧邻建筑物的条件下, 采用了排桩与注浆钢管土钉墙组合支护的形式。该工程基坑支护施工正值雨季, 经过雨季大暴雨的冲刷, 基础施工振动荷载的作用, 基坑坡面完整, 坡体稳定。目前, 该工程已通过主体验收, 根据施工动态监测结果, 相邻建筑物的主体结构没有因基坑开挖而出现裂缝, 说明该支护方案在工程实践中是可行的, 达到了预期的目的, 产生了较好的社会效益。
参考文献
[1]JGJ 120-99, 建筑基坑支护技术规程[S].
[2]侯学渊, 刘建航.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
基坑排桩支护 篇9
1.1 现场概况
广西电力试验研究院安吉高层住宅楼建筑面积为23753.14 m2,位于广西南宁市安吉大道2-1号。建筑为地下室2层,地上31层,基础采用长螺旋钻孔灌注桩,框架剪力墙结构。基坑周长为48 m,宽为47 m,基坑开挖深度为10 m。工程±0.000为76.800 mm,现场地面标高为76.300 m,基坑底标高为66.400 m。基坑东、南及西面均有原建筑物,北面临近小区道路。基坑东、西面与原有建筑物的距离分别为3.41 m、3.50 m。经调查,原建筑物均为条形基础,基础下采用大量的砂垫层作为荷载传递,基坑开挖到该部位时砂垫层很容易随泥浆流失,由于基坑开挖较深,时值雨季施工,场地周边建筑物密集,地下管线较多,放坡空间狭小,基坑安全等级按《建筑基坑技术规程》(JGJ 120—99)定为一级。基坑支护平面图如图1所示。
1.2 地质情况
本工程设地下室2层,埋深-10.0 m,当基坑开挖后在场地四周将形成一个临空面,其临空面上出现有杂填土①1、耕植土①2、黏土②、粉质黏土③及粉细沙层④。由于杂填土①层土质松散,黏土②、粉质黏土③属中等胀缩土,遇水变软,易产生塌滑,粉质细沙层④松散有一定摇振反应,基坑开挖将导致边坡坍塌,因此基坑开挖后是不稳定的。地下水位标高为71.75～73.51 m,位于基坑底面以上。采用管井井点降水方式降水,把水面降至基坑底面500 mm以下。
2 基坑支护概况
基坑采用排桩+高压旋喷止水桩+预应力锚索整体封闭式复合支护体系,基坑四周采用钻孔灌注桩和预应力锚索共同作用,另在东、西面2排支护桩在每2根灌注桩之间增设高压旋喷做止水帷幕,共64根,用于拦截地下水、泥浆和砂垫层等混合物流失,该深基坑支护施工方案通过了专家论证评审。
3 施工工艺流程及技术措施
施工总体顺序如图2所示。
3.1 旋挖机钻孔灌注桩
施工工艺流程如图3所示。
共布置116根支护桩,桩径分别为0.8 m、1.0 m,桩长为21 m、19.5 m。
(1)按设计要求定桩位,做出标记。
(2)钻孔直径按设计要求,孔位的偏差不大于200 mm。
(3)用旋挖机开孔旋挖深度为1m后做混凝土护壁,作成孔定位用。
(4)泥浆制备:旋挖钻机成孔前挖好泥浆池,制备满足施工需要的泥浆。与传统的正反循环钻机相比,旋挖钻机优点为:成孔速度快,全部使用柴油燃料动力;孔壁不会产生泥皮,因为成孔过程一直都受钻斗的刮擦,在孔壁上形成较明显的螺旋线。螺旋线有助于增加桩的摩阻力,提高桩的质量。旋挖机支护桩成孔图如图4所示。旋挖钻机缺点为:因为不能形成泥皮,护壁性不好,容易缩径、塌孔。因此,在钻孔灌注桩的过程中,为了防止塌孔,必须稳定孔内水位和便于挟带钻渣,采用膨润土制备成泥浆进行护壁。
(5)钻机就位:通过自身履带爬行至设定钻桩位,由机械电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整。
(6)复测、校正桩位与开孔中心偏差后进行钻进成孔。
(7)成孔注意事项(塌孔处理方法):在透水性强的沙砾层或流砂中,特别是有地下水流动的地层中钻进时,应适当加大泥浆比重和黏度,及时补充泥浆以保证孔内水头高度;必要时回填黏土慢速转动,或在回填土中掺入片石、卵石,捣实后重新钻进,以增强护壁,严防孔壁坍塌。例如,在流塑淤泥质土层中成孔,孔壁不能直立而塌落,可先钻至塌孔以下1～2m,用混凝土(C5～C10)填至塌孔以上1m,待混凝土初凝后再钻至设计标高。
(8)钢筋笼制作、钢筋的品种、钢号及尺寸规格应符合设计要求。
(9)水下混凝土灌注:放下灌注导管后进行二次清孔,确保孔底沉渣厚度符合规范要求。导管底部距孔底300～500 mm。灌注混凝土过程中,要经常探测混凝土面上升高度,检查埋管深度。混凝土上升到骨架底口4m以上时,再提升导管,使导管底口高于钢筋笼骨架底部2m以上,可以恢复灌注速度,水下混凝土灌注面须高出设计桩顶标高0.7～1.0 m,以便清除浮浆。拆除导管之前测量混凝土面标高,以保证灌注混凝土达到设计标高。
3.2 双管高压旋喷止水桩
止水桩为二重管高压旋喷桩,桩径分为0.9 m和0.7 m 2种,桩中心距为1.5 m,共布置64根止水桩。在相邻支护桩施工完后方可施工,采用隔2根止水桩以上间距施工。旋喷施工旋转速度不大于20转/min,提升速度6～12 cm/min,喷射压力不小于28 MPa,水灰比为1.0。水泥用量不小于400 kg/m,开喷时,喷杆进入到孔底后喷浆,当各项参数达到设计要求并且孔口返浆的浓度大于进浆浓度时方可提升喷杆。施工工艺流程图如图5所示。
(1)移动旋喷桩机将钻头对准孔位中心。
(2)制备水泥浆,按设计确定的配合比拌制水泥浆。
(3)作业时钻孔和插管二道工序可合而为一,当第一段贯入土中时,可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。
(4)喷浆管进入到达设计深度后,停止钻进,但继续旋转,高压泥浆泵压力增到设计值(20～40 MPa),坐底喷浆30 s后,边喷浆,边旋转,同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。在达到设计深度后,接通高压水管、空压管,开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转,并用仪表控制压力、流量和风量,分别达到预定数值时开始提升,继续旋喷和提升,直至达到预期的加固高度后停止作业。
(5)注浆作业完成后,由于浆液的析水作用会有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴,要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。
3.3 预应力锚索
本工程采用锚索施工工艺,钻孔采用湿钻法。预应力锚索成孔直径为150 mm,其倾角分为向下15°和25°,如图6、图7所示,施工工艺流程如图8所示。
(1)根据设计要求定孔位,并用竹签进行标记,土方开挖绝对不能超挖。
(2)钻孔:①选择电动型锚杆钻机。②钻机就位后,保持平衡,立轴与钻杆倾角一致,并在同一轴线上。③施工中采用湿钻泥浆护壁法。④在钻进过程中,掌握钻进速度,防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。⑤钻孔完毕后,先加大水量进行清孔,清孔数分钟后边徐徐拔管,边用清水清孔,直到拔出孔口,清孔工作一般要求进行1～3遍。在安装锚索前,应将孔口堵塞保护。
(3)锚索制作和安装:①按设计要求采用Φs5.2 (强度标准为1 860 MPa)制作锚索,制作时应严格按设计要求下料,并预留不少于1.5 m长度伸出孔外,以备张拉锁定。锚索定中架或隔离架均按设计要求制作和安装,使锚索处于钻孔中心。②锚索全长按设计要求24 h内组装完成。自由段部分涂满黄油,采用16聚氯乙烯波纹管全长防护。③安放锚索体时,应防止筋体扭曲,注浆管随锚索一同放入孔内,管端距孔底为50～100mm,筋体放入角度与钻孔倾角保持一致,安好后使筋体最终处于钻孔中心。④若发现孔壁坍塌,应重新透孔、清孔,直到能顺利送入锚索为止。
(4)注浆采用二次注浆,浆液应搅拌均匀,过筛,随搅随用,浆液应在初凝前用完。一次注浆时采用注浆将浆液经压浆管输送至孔底,再由孔底返出孔口,待孔口溢出浆液或排气管停止排气时,可停止注浆。相隔3～5h后采用高压注浆泵进行二次注浆,二次注浆为劈裂注浆,压力在1.0～2.0 MPa之间。
(5)锚索张拉锁定(锚索张拉锁定施工流程如图9所示):①锚索张拉锁定要求:锚索灌浆养护7～14 d,锚固体强度达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定。张拉力为设计拉力的1.05～1.10倍。必须锁定完一道锚索之后方可继续开挖进行下一条道锚索的施工。②为使各锚束顺直、整体受力均匀,在正式张拉之前应预先进行预张拉,预拉值为设计预应力的10%,施工时预张拉不需安装工作夹片。③加载时宜按设计荷载的25%、50%、75%、110%依次进行。④在张拉时,混凝土挚墩的强度及以锚索锚固锚建段注浆体强度应为设计强度的100%为宜。⑤张拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致。⑥张拉时加载速率要平缓,速率宜控制在设计预应力值的0.1/min,荷载速率值控制在设计预应力值的0.2/min。⑦张拉过程中,在每级加荷等级观测时间内,测读锚头位移不应低于3次,并填好《锚索张拉与锁定记录表》。⑧锚索在锁定时,由于锚束钢绞线产生塑性变形,有少量收缩现象,导致张拉定后预应力有少部分损失,为了满足设计锁定荷载的要求,可在设计锁定值的1.1倍时锁定。
4 施工监测
(1)为了解排桩、预应力锚索支护系统施工期间基坑壁侧向位移、沉降机周边建筑物变形情况,保证基坑自身稳定和安全,必须进行基坑围护结构顶部沉降、水平位移及周边建筑物沉降观测。
(2)监测点布置:基坑支护结构顶部位移及沉降观测点有12个,基坑周边建筑物沉降变形观测点有36个,周边道路沉降监测点有4个。使用苏光DS 05自动安平水准仪,由项目业主委托有资质的检测单位监测。
5 结语
本工程基坑施工从2011年3月开工,至2011年5月基本完工,在整个施工过程中监测数据见表1,沉降量、水平位移量很小,没有超过安全控制报警值,基坑支护的效果达到了预期目的。E
摘要：排桩、双管高压旋喷止水桩、预应力锚索施工技术是基坑支护施工中应用较广泛的基坑施工技术,文章介绍了将这3种基坑施工技术(即旋挖机钻孔灌注桩、双管高压旋喷止水帷幕、预应力锚索)有机结合共同作用的基坑支护体系的施工过程,总结了在建筑密集地区进行深基坑施工的经验。
关键词：旋挖机钻孔桩,双管高压旋喷止水桩,预应力锚索
参考文献
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[2]GB/T14370—2000,预应力筋用锚具、夹具和连接器[S].
[3]YB 226—91,喷射混凝凝土支护技术规程[S].
[4]GB 50497—2009,建筑基坑工程监测技术规程[S].
[5]JGJ 8—2007,建筑测量变形测量规程[S].