重力坝支护体系施工过程控制

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　　摘  要：重力壩支护体系近年来越来越多的应用在深基坑支护工程中，该文基于工程施工的成功经验，结合重力坝支护体系施工的特点、难点和关键点，对工程施工的过程和方法进行分析，提出重力坝支护体系的施工过程控制要点。以某市320518217502 号地块住宅项目地下人防工程成功经验为例，对在江南冲积平原上5 米以内深基坑重力坝支护体系的施工控制要点进行总结。
　　关键词：重力坝;支护;施工;过程控制
　　中图分类号：TU83           文献标志码：A
　　0 引言
　　重力坝支护体系是近年来被建设工程反复采用的一种深基坑支护形式，该支护体系适用于开挖深度不超过5 m的深基坑工程支护，它的优点是造价低廉、施工周期短，缺点是对施工质量、降水、挖土、结构施工和监测等方面要求高，需要各专业施工紧密配合。而且对季节、土质、周边环境和挖土顺序等因素比较敏感，稍有不慎就可能造成重大事故和经济损失。
　　该文以某市320518217502号地块住宅项目地下人防工程成功经验为例，对在江南冲积平原上5 m以内深基坑重力坝支护体系的施工控制要点进行总结，总结该支护体系的施工要点和成功经验，与业内同行共勉之。
　　1 工程概况
　　该工程为普遍地下一层，局部地下二层，场地西侧文渊路与基坑开挖边线距离较远，最近距离约13 m，与场地高差可计算为超载，地下一层普遍开挖深度为3.20 m，地下二层开挖深度为6.90 m，高低差区域超挖深度为3.70 m;基坑安全等级为三级，设计使用年限为1年，开挖面积约35 486 m2，周长约922 m。集水井、电梯井等局部深坑超挖深度0.85 m～2.95 m。
　　1.1 地质情况
　　该工程地质情况有9种。1）素填土：灰黄色～灰色，松软，以黏性土为主，夹植物根茎，平均厚度3.40 m。2）粉质黏土夹粉土：灰色，软塑状，局部夹粉土较多，平均厚度1.20m，住宅地下室持力层。3）淤泥质粉质黏土：灰色，流塑，味臭，含腐植物，平均厚度8.50 m，人防地下室持力层。4）黏土：灰黄～褐黄色，可塑～硬塑，含铁锰质氧化班点，平均厚度2.90 m。5）粉质黏土夹粉土：灰色，软可塑，局部夹薄层状粉土，平均厚度4.30 m。6）层粉质黏土：灰色，可塑偏软，局部软塑，干强度及韧性中等，含铁锰氧化物，局部夹粉土薄层，平均厚度20.36 m。7）层粉砂：灰黄色，密实，很湿，主要成分为石英长石，含少量云母碎屑，级配良好，颗粒呈圆状、次圆状，平均厚度6.30 m。8）层粉土：灰黄色，中密，切面粗糙，摇震反应中等，干强度及韧性低，局部夹粉砂薄层，平均厚度5.24 m。9）层粉砂夹粉土：灰黄色，密实，主要成分为石英长石，局部含少量粉土，平均厚度4.55 m。
　　1.2 水文地质条件
　　据勘察揭露，该场地勘探深度内揭露的地下水主要有潜水及承压水潜水：主要赋存于地表填土①层填土、②层粉质黏土夹粉土上部的根孔以及裂隙中，水量并不大，该类型地下水系直接通过大气降水—地面渗入补给，通过蒸发、侧向径流排泄。根据区域水文地质资料并结合近3～5年的观测资料得知，该区区域的高水位通常出现在7、8、9月，水位可达地表。低水位出现在1、2、3月，水位可降至标高0.5 m～1.0 m，水位年变化幅度在1.5 m左右。
　　承压水：具体场区承压水主要赋存于粉砂⑦与粉砂夹粉土⑨中。该含水层在整个场区内均有连续分布，厚度较大，赋存的水量中等。该层承压水主要由侧向径流补给，水位年变化幅度小。该含水层埋藏深，对该工程建设基本没有影响，根据地区建筑经验，其稳定水位标高为-2.5 m。
　　1.3 场地环境及周边位置条件
　　该工程和周边比较平坦，西边毗邻新建文渊路，目前尚无大量社会车辆通行;东边是另一家开发商同期开发的综合体项目，与人防地库相邻的为商业地库地下二层坑底标高-9.55 m，人防坑底标高-10.20 m;南北两面均为开阔未开发地。
　　该文重点阐述东西方向中间段住宅地下一层和人防地库之间的重力支护施工;住宅地下室一层地板-5.850 m，坑底标高-6.55 m，土方开挖深度3.20 m;人防地库底板标高-9.55，坑底标高10.20 m，土方开挖深度3.70 m。之所以拿来重点阐述是因为该重力坝又结合了高低差地下室施工的特点，人防地库比住宅地库深，但是土方开挖却必须安排施工住宅地库，实际施工时，住宅地库结构出了±0.00才开始人防地库的土方开挖。
　　2 围护措施
　　2.1 围护体系
　　该基坑主要采用放坡、重力坝支护体系。
　　放坡：采用一级放坡，坡比不大于1∶1.5;坡面设置80厚C20细石砼，内配双向6.5@250x250钢筋网片。
　　重力坝：重力式搅拌桩采用双轴水泥土搅拌桩2700@1000，桩间搭结200 mm，水泥掺量15%，前后排桩内插48×3.0@1000钢管，顶部与压顶板相连结;压顶采用20cm厚钢筋混凝土压顶板，内配双向8@200×200钢筋网片。
　　2.2 止水体系
　　重力坝采用水泥土搅拌桩自身作为止水体系，局部放坡区域坡顶上采用单排双轴2700@900搅拌桩。
　　2.3 加固体系
　　坑周被动区土体加固，采用双轴搅拌桩2700@1000，加固深度为坑底以下4 m，加固宽度为4.2 m，水泥掺量15%;坑内局部深坑加固，采用双轴搅拌桩2700@1000，水泥掺量15%。
　　3 设计参数及强度标准
　　3.1 设计水位：地面下0.5 m
　　3.2 坑外地面超载：除西侧文渊路超载按50 kPa～25 kPa外均按20 kPa。 　　3.2 设计强度
　　水泥：普通硅酸盐水泥P.O 42.5级，要求干燥、无结块的新鲜水泥。
　　双轴水泥土搅拌桩：水泥掺量15%，28天无侧限抗压强度标准值>0.8 MPa。
　　混凝土压顶、放坡面：混凝土强度等级C20;水泥砂浆护坡面层砂浆强度等级MU5.0。
　　钢筋：采用Q235B。
　　4 施工准备阶段控制要点
　　场内工程桩施工完，塔吊基础工程桩施工完，塔吊基础远离重力坝。施工前必须进行场地调查和确认，对基坑周边管线进行调查，明确保护要求，落实保护措施。
　　如：探明现场有无分布暗浜等不良工程地质，核实其分布范围和深度，范围内放坡坡比适当放大，搅拌桩水泥掺量增加5%;认真排摸围护范围内的地下障碍物，挖除大块建筑垃圾或其他障碍物，然后分层夯实。
　　5 施工阶段控制要点
　　5.1 双轴水泥土搅拌桩
　　开挖沟槽：根据基坑围护内边控制线，采用0.4 m3挖机开挖沟槽。
　　二轴搅拌桩安装、孔位定位：双轴搅拌桩搅拌轴中心间距为550 mm，桩径700 mm，桩间搭接間距为200 mm，采用定位木桩按测量偏差控制在50 mm内预定位，采用测量仪器控制桩垂直度小于1/100。
　　浆液制备：采用自动搅浆系统，实行配合比挂牌制，标明水泥加水的用量，本期施工水泥掺量15%，水灰比按0.8控制。
　　搅拌成桩：成桩采用二喷三搅的施工工艺：预搅下沉→喷浆提升→搅拌下沉→喷浆提升→搅拌下沉→搅拌提升。
　　水泥土搅拌桩施工需要注意8点。1）搅拌桩桩位偏差不超过50 mm，具体需要注意的桩身垂直度误差不超过1/100，同样桩顶标高不超过+100 mm～-50 mm，桩底标高不超过±100 mm。2）严格按照设计要求控制水泥浆液水灰比为0.8，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，严格控制水泥掺入量。3）钻头喷浆搅拌提升速度不要超过0.5 m/min，而相对的具体下沉速度不超过1.0 m/min。保证水泥浆在桩身长度范围内均匀分布，则可以采用喷浆和桩机提升相互配合操作;值得注意的是，当搅拌机预搅下沉至预定标高，在水泥浆液与桩端土充分搅拌30 s后再提升钻杆，即水泥浆液到达出浆口后执行此操作。4）如果施工过程中因其他原因导致停浆，则需要将搅拌头下沉，具体下沉位置为停浆点下的0.5 m处，等供浆恢复时再进行施工。5）经常检查叶片和钻头直径，避免钻头和叶片磨损导致达不到要求。6）每根桩都应有完整的施工记录，记录搅拌机钻头每米下沉或提升的时间及注浆量。7）基坑开挖前宜采用钻取桩芯的方法进行桩身强度检测，取样数量不少于总桩数的0.5%且不少于3根，钻孔取芯后的孔隙应及时注浆填充。8）严格按照行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）执行。
　　5.2 钢管插放
　　搅拌桩内插的钢管ф48×3L=6.0m@1000需经监理单位验收合格后方可进场。钢管插入宜在搅拌桩施工结束后30 min内进行，标高允许偏差±50 mm，垂直度允许偏差1/150。
　　5.3 砼压顶
　　施工前必须凿除搅拌桩桩顶浮浆，清理搅拌桩桩顶;锚固钢筋ф8@200并将内插钢管与水平钢筋网片连接焊接好，基坑一侧锚固钢筋下翻1 000 mm，砼压顶采用C20细石混凝土且不低于150 mm厚。
　　5.4 基坑降水
　　该基坑地下一层西侧、地下二层区域采用轻型井点降水，预降水时间不小于20 d;基坑开挖前，基坑内的地下水位须降至坑底以下1.0 m（含落深区）;基坑开挖过程中，为防止坑外地表水流入基坑内，排水系统的设置由集水井和排水沟组成;同样需要关注为避免因为围护体位移导致排水沟开裂损坏，造成地表水渗入坑周土中，排水沟还要做防渗处理;降水期间须密切关注坑外水位变化，如果有异常，应及时查明原因，并采取相应措施。
　　5.5 土方开挖
　　土方开挖应按照分层、分段、分块、对称、平衡、限时的方法确定开挖顺序;重力坝边长超过50 m应分段开挖;分层开挖厚度不应大于4 m，临时边坡坡度不大于1∶1.5;基坑开挖的土方应及时外运，严禁在基坑周边1倍开挖深度范围堆放;为防止扰动坑底原土，坑底以上30 cm土方则选用人工修底;待挖土到设计标高后，需要在8 h内浇筑混凝土垫层，垫层浇至围护桩边。
　　5.6 此类型重力坝成功经验
　　重力坝深搅桩定位一定要准确，尤其是高低差区域放线务求准确无误[1]。
　　水泥土搅拌桩为达到设计水泥掺量，正式打桩前要认真试桩，提升速度和注浆压力等参数要反复调试，最终达到理想值后才可以正式开始;起点尽量选在短边受力最小的地方，也可以用2台搅拌桩机同起点背向施工。
　　高区地库和低区地库重力坝之间不得设置塔吊和施工临时道路;高区至少完成地库筏板浇筑，砼强度达到设计值方可开始低区土方开挖;砼压顶锚固网片一定要与高区地库筏板钢筋可靠连接，且部分浇筑入高区筏板。
　　重力坝转角点受力较大，此节点施工不得有间断，同时适度提高水泥掺量5%。
　　6 施工监测控制要点
　　对围护结构及周围环境全面监测，基坑开挖及地下室施工期间，监测内容及监测点数量见表1，周边构筑物设置裂缝观测项目。
　　7 结语
　　重力坝是这些年尤其在房地产开发项目中应用得比较广泛的一种基坑支护形式，但是容易出现工程事故，对该项目深基坑重力坝支护体系施工过程控制的实践，总结出4个控制要点。1）精心策划，认真研究地勘报告，严格落实各项设计、专家意见和施工组织要求。2）控制原材料质量和浆液配合比，确保重力坝施工垂直度和水泥掺量均匀足量。3）重视支护体系的受力分析，挖土前钻芯取样试验，合理的安排降水措施、土方开挖顺序。4）重视基坑监护，关注气候环境影响，尽快完成筏板浇筑。
　　综上所述，施工前重策划、施工中抓落实，施工完多总结，有计划，有预案，有准备，科学管理，认真负责，保证重力坝支护圆满成功。
　　参考文献
　　[1]龚晓南.地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
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