某小型建筑基坑支护工程施工探讨

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】文章笔者通过结合具体的工程案例，介绍了基坑支护的设计和施工工艺和技术，取得了良好的支护效果。
　　【关键词】基坑支护；施工工艺；施工技术；质量
　　
　　1 工程概况
　　某商务楼在地面有3层，地下为1层，此工程基坑设计如下：基坑长度约88m，其宽度约59m，周长约295m，坑底面积为4455m2，基坑工程地面标高为－1.00m，坑底面标高为－4.50m，开挖深度3.50m。本工程周边环境较为简单，南侧约18.0m处为水泥路边线，北侧和西侧离路边边线约3.0～8.0m，东侧离红线围墙约8.0～16.0m。根据现场初步调查，北侧和西侧道路靠近基坑边均有雨水等市政管道分布。
　　根据勘察资料，工程地块地质岩性从上至下为:①素填土呈浅黄色、灰黄色，稍湿～饱和，松散，为人工回填土，由黏性土混风化岩碎石、角砾组成。全场分布，层厚2.0～3.2m，平均厚约2.62m。②淤泥质土呈深灰色，饱和，流塑。含少量贝壳碎片和砂，土质不均匀。属高压缩性土。全场分布，层厚0.5～2.3m，平均厚约1.30m。③粉质黏土呈浅黄色、棕红色，很湿，可塑，含较多砂质，土质不均匀。属中压缩性土，局部分布。④粗砂呈深灰色、灰黄色，饱和，松散为主，局部稍密～中密，颗粒多呈亚圆形、圆形，以石英为主，分选性差。局部分布，层厚2.5～3.2m，平均厚约2.83m。⑤砂质黏性土呈浅黄色、棕红色、浅肉红色，很湿，可塑。为花岗岩风化残积土。属中压缩性土。分布普遍，层厚10.90～13.80m，平均厚约12.28m。
　　地下水位埋藏较浅，水位埋深1.20～1.80m。
　　2 基坑支护方案设计
　　2.1 基坑止水与支护设计
　　基坑支护采用单排水泥搅拌桩止水，摩擦土钉(16mm)和注浆花管(48mm)土钉联合支护方案，挂网+ 喷射混凝土或水泥砂浆抹面进行护面。各剖面设计如下。
　　2.1.1 基坑南面和东面ABC段(见图2)
　　先布置单排水泥搅拌桩，桩径0. 55m，桩长8.00m，空桩1.50m，桩心距0.40m。开挖时按1∶2.0放坡3.50m，基坑开挖坡面共设置2 排摩擦土钉和一排注浆花管，摩擦土钉采用￠16mm 长1.5m 钢筋直接打入，注浆花管采用￠48mm 长2.0m钢管直接打入，并灌注水泥浆。第1排摩擦土钉离地面约0.80m，其它竖向间距1.10m，水平间距1.50m，3排呈梅花形布置，入射角除第2排为70°外均为20°。坡面和坡顶50cm 地面采用挂网+ M20水泥砂浆进行抹面，厚度50mm，网面采用￠8@200×200。
　　2.1.2 基坑东面CDEF段、北面HIJ段和西面KA段。
　　先布置单排水泥搅拌桩，桩径0.55m，桩长8.00m，空桩1. 50m，桩心距0. 40m。开挖时上部先按1∶1.0放坡1.50m，下部沿搅拌桩内侧直立开挖，基坑开挖坡面共设置3 排注浆花管土钉，￠48mm，竖向间距1.10m，水平间距1.50m，长度自上而下分别为6.00、6.00、3.00m，土钉入射角20°。坡面采用挂网喷射混凝土护面，厚度100mm，网面采用￠8@200×200，喷射混凝土C20。
　　2.1.3 基坑北面FGH 段和西面JK 段(见图4)先布置单排水泥搅拌桩，桩径0. 55m，桩长8.00m，桩心距0.40m。开挖时沿搅拌桩内侧直立开挖，基坑开挖坡面共设置3排注浆花管土钉，￠48mm，竖向间距1.10m，水平间距1.50m，长度均为6.00m，土钉入射角20。坡面采用挂网喷射混凝土护面，厚度100mm，网面采用￠8@200×200，喷射混凝土强度等级C20。
　　2.2 基坑排水设施设计
　　基坑坡面按3.0m 间距梅花形设置PVC泄水管，泄水管孔径36mm，深400mm，倾角为5°；基坑坡顶、坡底设置排水沟，规格为250mm×250mm×300mm(顶宽×底宽×高)；基坑四周沿排水沟设置4口集水井，规格为700mm×700mm×1000mm。
　　2.3 基坑监测设计
　　为确保基坑的安全，不影响周边建筑及环境，要求随时掌握开挖及支护施工整个过程中边坡的动态变化，因此必须在施工过程中实施信息化施工，施工监测包括对环境的保护监测和对工程的监测，及时预报施工中出现的问题，并把获得的信息通过变更设计反馈到施工中去指导施工。本基坑着重对基坑周边地面水平位移和地面沉降监测，共设置10个水平与沉降监测点，其中AB段1～3号；BC段4号；EF段5号；HI段6～7号；IF段8号；JK段9号；KA段10号。开挖初期加密观测，开挖完成后观测间隔可适当延长，下雨或其他影响基坑稳定性的特殊情况时，则加密观测。观测资料及时整理累计变形量及沉降速率，绘制沉降(S)-时间(T)关系曲线，沉降(S)-时间(T)-距离(H) 关系曲线图。监测预警值可由监理甲方等多方协商确定，一般坑顶总变形为30mm，或连续2d以上变形速率达到5mm/d。
　　2.4 安全防护措施
　　基坑顶部周边设置安全护栏，采用￠48mm 钢管，护栏高度为1.20m，均匀分布2条横拉钢管；水平间距3m为垂直固定钢管，入土0.3m，周围浇筑C20混凝土;刷红白相间油漆，相交部位用扣件扣牢。
　　3 基坑支护工程施工
　　3.1 施工流程
　　施工准备→搅拌桩施工→沉降位移监测点施工→坡顶截水沟及安全护栏施工→第1 层土方开挖与支护施工→后续各层土方开挖与支护施工→坡脚排水沟及集水井施工。
　　注意事项:①上述施工顺序中，开挖施工必须在搅拌桩施工完7～15d后进行，以保证搅拌桩达到一定的强度；②分层开挖过程中，必须等支护完成并凝结后进行下一层的开挖和支护。
　　3.2 施工进度和计划
　　工程预计总工期50d，其中搅拌桩施工约12d，开挖支护施工约38d。
　　3.3 主要施工技术
　　3.3.1 搅拌桩施工
　　采用单头深层搅拌桩机，湿法作业。搅拌桩施工工艺流程:施工准备→测量放线→搅拌桩机就位→制备水泥浆→预搅下沉→喷浆搅拌提升→重复搅拌→清洗→移位。
　　（1）施工准备施工前作好图纸会审，并进行技术交底;设备进场及调试。
　　（2）测量放线施工前进行放线定点，并做好标记，桩位偏差不得大于50mm。
　　（3）搅拌桩机就位搅拌桩机到达指定桩位后，进行调平对中，并调整桩架和搅拌轴对地面的垂直度，以保证垂直度偏差不超过1.0%。
　　（4）制备水泥浆液待搅拌机头下沉到一定深度时，即开始按水灰比0.55～0.60拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料池中。
　　（5）预搅下沉启动搅拌桩机电机，使机头沿导向架预搅下沉至设计标高，下沉速度由电气控制装置控制，工作电流不应大于额定值。
　　（6）喷浆搅拌搅拌机头下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，在确认水泥浆喷到孔底后，先喷浆搅拌30s，再边喷浆边旋转提升搅拌机头。后台供浆应密切配合，保证水泥土桩的均匀性。
　　（7）重复搅拌喷浆至设计标高处，关闭灰浆泵，为使土体和水泥浆搅拌均匀，可将搅拌机沉至设计加固深度后再搅拌提升出地面。
　　（8）清洗当不连续作业时，向集料池中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管路中残留的全部水泥浆，直至基本干净。
　　（9）移位重复上述步骤再进行下一根桩的施工。施工注意事项:①桩架和搅拌轴应与地面垂直，保证桩位准确；②严格控制钻进深度和提升速度，保证浆液达到要求处理的深度和喷浆的均匀度；③水泥浆按规定的水灰比制备，制备好的水泥浆不得离析或放置时间过长，浆液倒入集料池时，应加筛过滤，以免浆内结块损伤泵体；④当浆液达到出浆口后，应喷浆坐底30s，使浆液完全到达桩端；当喷浆到达桩顶标高时，应停止提升，再搅拌1～2min，以保证桩头均匀密实；⑤桩与桩的搭接时间不应大于24h，如间歇时间过长，应采取局部补桩注浆等措施进行处理。

　　3.3.2 注浆花管施工
　　注浆花管采用锤击打入土层，其主要施工工艺流程:修整坡面→测量放点→锚管制作→锚管打入→注浆。
　　（1）修整基坑坡面由于基坑基本采用机械挖掘，开挖面会存在局部鼓凸及凹陷，为保证支护后护面底平整美观，对部分地段进行人工削挖或填补处理，保证坡面平整度的偏差在±20mm内，并由现场施工人员对基坑坡面的平整度分区进行验收，合格后方可进行该区域后续工作。
　　（2）测量放点要求放点位置准确，孔位偏差±20mm，分区放出孔位线，并作出标记。
　　（3）锚管制作锚管采用￠48mm钢管，靠近孔底的端部应轧扁呈楔形焊接封死，除锚管靠近孔口端部0.80m外，管壁每隔1.0m设置￠8mm出浆孔，并按锚管圆周位置错开。
　　（4）锚管打入锚管采用锤击法打入土层中，其位置、方向、倾角、深度均应符合设计要求。当锚管注浆出现串浆可能时，锚管应分批间隔打入，与注浆进程协调一直。
　　（5）注浆注浆采用纯水泥浆，水灰比0.55～0.60，可添加适量早强剂，水泥浆采用搅拌机拌合，随伴随用。采用常压管口注浆方式，注浆压力不小于2. 0MPa，并增加稳压时间，使浆液从锚管壁外溢出。施工注意事项:①严格按照设计图纸制安钢花管，确保其长度；②土钉位置应根据前期桩位确定，避免土钉打到预制桩上；③土钉花管露出坡面100～150mm；④注浆前应将管内残留或松动的废土清除干净；⑤注浆时注浆管应插至距孔底350mm处，由孔底往外注浆，孔口部位宜设置止浆塞；⑥若坡面土层疏松，漏浆严重，注浆后应及时补浆。
　　3.3.3 挂网喷射混凝土施工
　　挂网喷射混凝土主要包括一次喷射混凝土、铺设钢筋网、二次喷射混凝土和养护。
　　（1）一次喷射混凝土检查坡面情况，局部凹陷较多的地方采用砖砌体补齐补平。挂网前一般先喷射30mm 的素混凝土垫层。
　　（2）铺设钢筋网根据作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋保护层不宜小于30mm。钢筋网搭接采用绑扎，绑扎搭接长度不小于24cm。钢筋网规格￠6@200×200，采用扎实或焊接，并按设计图纸设计加强筋，将钢筋网压在锚固装置内侧，并和注浆花管土钉焊接在一起。
　　（3）二次喷射混凝土喷射混凝土采用粗砾石为骨料，其配合比一般采用水泥∶ 粗砂∶ 砾石= 1∶2∶2，水灰比0.40～0.45，控制以满足喷射混凝土不流淌不跌落为主。喷射时，喷头处的工作风压应保持在0.10～0.12MPa，喷射流与喷射面应垂直，保持0.80～1.5m距离。喷射应分段从上而下进行，喷射混凝土接槎应斜交搭接，搭接长度不小于20cm。
　　（4）养护喷射混凝土终凝2h后，喷水或覆盖塑料薄膜养护。养护时间不少于7d。
　　施工注意事项:①喷射作业开始时应先送风，后开机，再给料;结束时应待料喷完后再关风。②铁线网与土钉钢筋应接牢固且铁线面网应垫平稳，喷射时铁线不得晃动。③喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。
　　3.3.4 沉降位移监测施工
　　为保证信息化施工，施工过程中做好监测工作，主要桩顶位移监测和坡后地面沉降监测，按照设计图纸布置沉降监测点和水平位移监测点各10个。具体操作如下。
　　（1）设置监测点监测点按照设计图纸布置，沉降点主要布置在基坑周边地面上，水平位移监测点主要布置在基坑周边桩顶上。先成一个小孔，然后在孔中插入钢筋，用水泥固定好，并用油漆做好标记。
　　（2）观测和资料整理观测时间间隔为5～7d，开挖初期加密观测，开挖完成后观测时间间隔可适当加长，遇下雨或特殊情况时，则加密观测。观测资料及时整理出累计变形量及沉降速率等，并绘制沉降(S)-时间(T)关系曲线图、沉降(S)-时间(T)-距离(H)关系曲线图。
　　3.4 施工质量保证措施
　　3.4.1 建立以项目经理为首，由具有丰富施工经验的施工人员及各级成员组织的质量控制体系，严格按照全面质量管理的方法开展质量管理工作，使全体人员在思想上牢固树立起“质量至上”、“为用户服务”和“下道工序是上道工序的用户”的全面质量意识，通过开展工前的技术交底和组织学习施工组织方案，明确岗位责任制和工序质量控制指标。
　　3.4.2 建立质量奖罚制度，对施工过程中出现的质量隐患，及时组织分析事故原因，并予以妥善解决。
　　3.4.3 加强设备的维修保养，使设备处于良好的工作状态，发现问题及时处理更换。
　　3.4.4 喷射混凝土、注浆、水泥砂浆均采用现场随即抽样制作试块以检验其强度。
　　3.4.5 把好原材料质量关，保证水泥浆液的质量，并做好以下方面的工作:①选择信誉好的质量高的正规水泥、钢材生产厂家。进场的水泥、钢筋必须有出厂检验合格证，并认真查看水泥品种、强度等级及钢材规格是否与质保书及施工要求一致，施工过程中做好水泥防雨防潮工作。②对水泥每进场一批在现场采样送检，发现不合格的必须清退。
　　3.4.6 钢筋的焊接和绑扎除进行外观检查外，焊接接头还必须抽样送检，发现不合格品及时返工。
　　3.4.7 水泥浆液严格控制配合比，水泥、砂浆称量准确。
　　3.4.8 认真做好施工记录和跟踪检查工作，发现问题及时补救。
　　3.4.9 施工过程中，及时把观测到的信息反馈到施工中去，对异常的情况及时做好各种应对措施，做到信息化施工。
　　3.5 施工安全保证措施
　　3.5.1 建立强有力的安全领导小组，项目经理为安全生产第一责任人，各施工配专职安全员一人，经常检查，及时发现排除安全隐患，并定期对施工班组人员进行安全知识教育。
　　3.5.2 施工现场安全
　　①现场人员进入工地必须带安全帽，穿绝缘劳保鞋，并做好各种防护措施;②施工重地严禁闲人观看，晚间作业需挂红灯；③危险地段挂重要警示牌。
　　3.5.3 用电安全技术措施①施工现场用电必须符合建设部颁发的《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005的基本要求；②工地设总配电箱，各机台设分配电箱，并单独安装专用开关及漏电开关；③各种设备电源必须按要求接地以防漏电。
　　3.6 文明施工保证措施
　　3.6.1 认真执行宁波市有关文明施工规定，在现场办公室内悬挂粘贴内容详细的岗位责任制，明确安全消防保卫、场容卫生、环保责任及负责人。
　　3.6.2 坚持文明施工，坚持质量第一，安全第一，发扬艰苦奋斗、乐于奉献、敢于开拓的创业精神，争评优质工程。
　　3.6.3 场地整洁，材料堆放合理，保持施工现场有序。
　　3.6.4 悬挂文明施工标牌，营造文明施工气氛。
　　3.6.5 和谐与相邻单位和邻近居民的关系，相互尊重。
　　3.7 基坑开挖应急措施
　　本基坑安全等级为3级，基坑四周布设10个监测点。当出现下列情况之一时，应立即报警，若情况严重应立即停止施工，并对基坑和已有道路等采取应急措施:①基坑最大水平位移大于50mm，水平位移速率已连续3d大于3mm/d；②基坑周边地面最大沉降大于10mm，沉降速率大于2mm/d；③基坑边坡或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其他可能影响基坑安全征兆，如涌土、陷落等；④附近地面出现宽度大于15mm的裂缝，且上述裂缝尚可能发展。可采用的应急措施如下:①坑底土方回填。现场常备足够数量的砂袋，随时准备垒筑砂包，辅助支挡，控制位移。②边坡卸载。基坑四周有足够的空间，紧急情况下，可开挖外围土体，减小主动土压力。但在卸载过程中要注意保护基坑周边的地下管网。
　　4 工程质量评价与结论
　　4.1 基坑设计评价基坑支护设计采用单排水泥搅拌桩止水，摩擦土钉(￠16mm)和注浆花管(￠48mm)土钉联合支护方案，挂网+ 喷射混凝土( 或水泥砂浆抹面)进行护面。实践证明，是安全、经济和可行的。
　　4.2 施工评价基坑支护工程6月29日开工，至8月28日全面完成支护施工。经基坑开挖，支护搅拌桩排列整齐，桩形完整，桩身强度高；土钉墙部分支护及时保质保量，基坑开挖后基坑边坡稳定;根据基坑开挖至竣工期间的水平位移与沉降观测，累计水平位移量6.70mm，累计沉降量4.80m，完全符合基坑设计要求；基坑内没有渗透漏水滑移现象，达到止水效果；基坑四周建筑物及道路稳定安全。
　　4.3 工程结论本基坑设计采用单排水泥搅拌桩止水与土钉墙喷锚网联合支护方法，符合基坑整体稳定性验算要求，施工方法简单有效，取得了较好的支护效果。本基坑支护工程于10月已进行竣工验收。
　　参考文献:
　　[1]JGJ120-99 建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，1999.
　　[2]DBJ /T15-20-97 建筑基坑支护工程技术规程[S].1997.
　　[3]CECS22∶ 2005 岩土锚杆(索) 技术规程[S].北京:中国计划出版社，2005.
　　

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-656001.htm