建筑工程基坑支护技术及应用初探

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　　摘要：基坑支护结构的主要任务是保证施工过程中基坑的安全，同时控制由于开挖而引起的支护结构和周围土体的变形。保护周围环境(相邻建筑及地下公共设施等)。基坑支护结构在满足安奎可靠的前提下，尚应经济合理，方便施工。
　　关键词：建筑工程：基坑；施工技术
　　
　　1　工程背景资料
　　
　　1.1　工程概况。某会展中心的主楼设计为32层，地下室平面为正方形形式，底板外缘边长37.5m。紧邻主楼的分布数栋2-4层的裙房建筑，主楼东侧为4-6层裙房。裙房设计中未设置地下室，所以在基坑处理工程中仅需对主楼做基坑支护即可。
　　在设计中对于基坑的基本数据勘测为：主楼室外现场地需相对标高-1.3m、-7.2m，底板厚2.3m，下设0.3m垫层，基坑底面-9.5m，H=9.5-1.3=8.2m。
　　
　　1.2　基坑支护方案。根据该工程地质条件、工程环境、基坑挖深和工程经验，选择使用了钢筋混凝土灌注桩。对选定的方案作了两个对比方案，最终选择了圆环支护方案。
　　设计采用中800直径钢筋混凝土灌注桩在顶部作帽梁并加设四道对撑(φ700钢管支撑)和四道角撑，环梁支护若环粱全部位于底板以外(直径50.6m)，对基坑挖土和基础施工无任何影响，但占用红线较多，挖土量增大；采用直径44m的圆环梁支撑，四角部位环梁位于基础底板上方，对基坑土方开挖和基础施工稍有不利，但影响很小，最后选定了直径44m的环梁支撑方案。
　　
　　2　基坑支护工艺技术探讨
　　
　　工程采用钻孔灌注桩围护墙，其桩位偏差和桩身垂直度偏差、桩孔成孔的质量、钢筋笼的加工质量和下放位置、混凝土的强度等级、防渗帷幕水泥土搅拌桩的施工质量、支撑和围擦的施工质量和形成时间等均影响这种支护体系的强度、稳定、变形和抗渗能力。
　　
　　2.1　支护环粱等施工技术。为配合土方开挖工程施工，将整个支护结构划分为4个施工阶段，该工程支护环梁、帽梁施工如下：1段上帽梁，2段上帽梁一3段上帽粱-4段上帽梁；1段支撑区土方开挖至-2.9m-I段环粱，2段支撑区土方开挖至-2.9m-2段环梁；3段支撑区土方开挖至-2.9m-3段环梁-4段支撑区土方开挖至-2.90m-4段环梁。
　　根据不同的位置，环梁侧模采用不同的支模方法：在角部现浇板区采用厚砖胎模，其他区域采用钢模板。底部均铺50mm土石硝。无论采用何种模板均保证截面尺寸正确、侧面顶面混凝土外观感质量优良。
　　支护结构所需钢筋的加工场地和机械设备安排。在正对大门的场地中央土方最后开挖区域采用钢管围出一块40×40m2的场地作为支护结构钢筋加工场地，布置对焊机1台、切断机2台、弯曲机1台。材料和半成品必须对方整齐。
　　环梁混凝土浇注共分4个施工段，每个施工段内不留施工缝。环梁、帽梁等水平支撵系统采用商品混凝土，帽梁混凝土必须达到强度的70％以上方可进行下一步土方开挖。
　　
　　2.2　基坑降排水技术
　　(1)井位放样。根据设计，在基坑内将井点位置实地放样，并作出保护装置。因工期紧，井点成孔与井点管埋设几乎与支护同步施工重要。
　　(2)作井口安护筒。采用钢护筒，护筒高2200mm，φ400，埋入地下1850mm，露出地面350mm，护筒外以粘土填实，上制一个300ram×200mm的渗浆孔。
　　(3)钻机就位。本工程采用就地造浆，旋转钻机成孔，孔径0600mm，井深为设计井深加0.5m。应及时排放注入清水。 (4)洗井。当井口钻至要求深度时，空转钻头，并连续向孔内注人泥浆，以冲洗井内钻碴，直至井内排出的泥浆比重基本近似于泥浆的比重，即可边旋转边逐根拆除钻杆。
　　(5)吊放井管与滤管。在井口上端立一个八字形三角架，以吊绳逐节下落滤管及井管。井管外包镀锌铁丝网，井管接口处采用内插竹条连接并以铁丝捆扎牢固，下落时使井管居于井孔中间。
　　(6)回填砂砾滤料。井管、滤管安装就位后，立即向井管与孔壁间的空隙内回填砂砾滤料，采用粗砂掺小园砾石。回填时要保证粗滤料靠近井管、滤管一侧堆填。以免挤歪井管，应人工以铁揪向井管周围对称投料。
　　(7)二次洗井。为排除井孔内滤料中的泥浆和破坏因钻孔时附着在井壁上的泥皮及渗入土层中的泥浆，达到恢复土层原来的结构态。使地下水畅通地经滤料流人滤管内以水泵抽走，进行二次洗井。
　　(8)试抽水。在井内安设潜水泵，可用绳吊人滤水层部位。潜水电机、电缆及接头应有可靠绝缘，并设保护开关控制。设置深水井时，电动机的机座应安放平稳牢固，为防止逆转，应有阻逆装置，防止转动轴解体。上述工作完毕后，即可进行试抽水。
　　(9)排水。土方开挖后视场地情况，沿基坑四周及必要部位设置断面为300x40mm的排水沟，排向坑边的降水井。根据支护设计要求，上帽梁兼做挡水台、室外场地硬化时的马路按坡。
　　
　　2.3　土方开挖技术。土方开挖施工前应确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善安排。边坡开挖应分段分阶进行，分段长度不大于20m，分阶高度不大于1.8m。喷射混凝土面层达到设计强度的70％后方可开挖下层土方及支护施工。基坑壁开挖后应立即挂网喷射混凝土，防止粘土层崩塌。
　　(1)开挖标高与截面处理。土方开挖标高应考虑防水层及其保护层厚度。防水保护层45mm，防水层6mm，混凝土垫层100mm，石硝垫层100mm，即基础梁、承台、底板等底标高向下250mm。为减少对地基土的扰动，机械开挖标高按基础梁、承台、底板设计底标高控制，人工及时配合机械清至相应标高。
　　基础梁、基础承台及底板四周考虑防水层及其保护层厚度。8mm水泥石棉板防水保护层，6mm防水层，30mm厚钢筋混凝土预制板胎模。
　　(2)土方开挖顺序
　　1)将沿内环梁向内10m范围的土方开挖至30m的位置；
　　2)采用大小挖土机配合进行支撑区的土方开挖，条件是该段环梁混凝土强度达到设计要求；
　　3)待环梁混凝土强度全部达到C20后(以同条件养护试块试压结果为准)开始进行开挖。为确保支护结构安全。采取试开挖的方法以检验支护结构安全度；
　　4)试开挖证明支护结构安全可靠即开始正式大开挖，正式大开挖采用6台挖土机分组作用，整体由东向西后退，退至和北门平行位置即将北门道路挖去。最后开挖西门出口处土方。
　　(3)土方开挖技术
　　浅区采用2台挖土机接力开挖，深区采用3台挖土机接力开挖，支撑区的土方开挖先由大挖土机从上部掏挖，然后人工配合小挖土机开挖至设计标高，角帽梁现浇区域土方人工配合小挖土机开挖，小挖土机行走路线垫木跳板以减小对地基土的扰动。
　　为避免扰动基土，挖土机挖至设计标高以上20cm，抄出水平标高线。钉上水平撅，留置的余土由人工配合随时清理，并及时运到机械挖到的地方，用机械除去。
　　承台开挖施工可以根据工程桩的位置大致确定承台的位置，采用挖土机将承台土方挖出，人工配合修边，基础梁土方开挖施工主要由人工进行开挖；后浇带开挖施工需要使用全站仪定出后浇带位置，挖土机将后浇带土方挖出，人工配合修边，后浇带区域通长开挖至基础梁和基础承台底标高。并考虑此区域预留排水沟坡向坑边集水井；集水坑、化粪井、电梯坑及底板标高变化位置确定必须采用全站仪定出位置，采用挖土机将土方挖出，人工配合修边。
　　
　　结语
　　
　　基坑工程是地下工程施工中内容丰富而富于变化的领域，是土木工程和岩土工程中最为复杂的技术领域之一。基坑工程主要包括围护体系设计及施工和土方开挖两部分。不合理的土方开挖方式、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位，围护结构过大变形，甚至引起围护体系失稳导致破坏。基坑工程是系统工程，在施工过程中应加强监测，力求实行信息化施工。

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