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樁錨支護結(jié)構(gòu)在某工程深基坑的應(yīng)用

時間日期：2009-4-14 已被閱讀次：[10228]

佛山市新一建筑集團有限公司　陸永慶　冼學(xué)威

　　[提　要]　本文介紹了佛山市永紅村民公寓深基坑支護工程的設(shè)計與施工。該工程采用鉆
　　　　　　　孔支護樁，樁間單管旋噴樁作止水帷幕，并設(shè)置兩道預(yù)應(yīng)力錨索。文章探討了
　　　　　　　在深厚砂層中預(yù)應(yīng)力錨索的施工工藝。對樁錨支護結(jié)構(gòu)在周邊環(huán)境復(fù)雜、道路
　　　　　　　建筑物較多的地區(qū)的應(yīng)用提出了一些建議。
　　[關(guān)鍵詞]　深基坑樁錨支護預(yù)應(yīng)力錨索地下水控制

　　一、引言
　　隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，城市用地越來越緊張，在市區(qū)內(nèi)周邊道路、地下管線情況復(fù)雜、建筑物密集的情況下興建多層地下室已經(jīng)越來越普遍。地下室基坑支護施工除了要求必須滿足自身結(jié)構(gòu)的安全、保證地下室施工安全順利進行、確保周邊環(huán)境與建構(gòu)筑物、道路管線的安全，同時還必須實現(xiàn)施工對周邊的環(huán)境影響最少，降低地下污染、降低造價的目的。樁錨聯(lián)合支護是通過剛性支撐和柔性支擋兩種不同支護結(jié)構(gòu)形式的組合來保證基坑工程的安全性，該技術(shù)自20世紀(jì)90年代在我國應(yīng)用以來，經(jīng)過工程實踐不斷得到完善和成熟，并在淤泥質(zhì)軟土、深厚砂層等不利地層中取得了成功。
　　二、工程概況與場地地質(zhì)條件
　　佛山市禪城區(qū)環(huán)市鎮(zhèn)永紅股份經(jīng)濟聯(lián)合社興建的商鋪、村民公寓、餐飲、地下車庫工程位于同濟路南側(cè)、普瀾二路西側(cè)，工程建筑面積為25897m2。工程采用框剪結(jié)構(gòu)。工程基礎(chǔ)采用鉆孔擴底端承樁基礎(chǔ)。底板板面標(biāo)高為－7.60m，地下室底板厚度為600mm，考慮承臺與地梁的土方開挖，地下室基坑總體開挖深度為9.20m。
　　場地地基土上覆土層由人工填土，第四系沖積層的淤泥質(zhì)土、粉（細）砂、中（粗）砂、粉砂夾粉土、粉質(zhì)粘土及第四系殘積土層組成。砂層埋深較深，最深達到了23m。地下水主要賦存于粉細砂層和粗砂層中，含水量豐富，滲透性強。部分地段的地下水屬于承壓水。
　　基坑北側(cè)為同濟路，東側(cè)為普瀾路，西側(cè)為建筑物，南側(cè)為道路�；又苓吘鶠橹匾ㄖ镆约暗缆贰⒐芫€等。周邊均為道路與建筑物，場地內(nèi)地下水位較高，地下水豐富，開挖范圍內(nèi)土層為雜填土、淤泥質(zhì)土以及粉細砂層。工程砂層厚，埋深大，而且砂層較密實。工程按一級基坑進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取為1.1。
　　三、基坑支護設(shè)計方案
　　1.支護結(jié)構(gòu)選型
　　根據(jù)本工程特點，可以選用的基坑支護型式有鉆孔支護樁加設(shè)混凝土內(nèi)支撐、樁錨式支護結(jié)構(gòu)、逆作法、復(fù)合型土釘墻支護方案等。
　　鉆孔支護樁加設(shè)混凝土內(nèi)支撐方案能確基坑結(jié)構(gòu)安全，位移小，對周邊環(huán)境影響小，但內(nèi)支撐裝拆工序多，增加工程工期和工程造價，且內(nèi)支撐影響地下室施工和土方開挖，工期很長。而逆作法造價高，工藝復(fù)雜，工期長。復(fù)合型錨噴墻支護方案，砂層中施工采用鋼管作為錨桿，設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿控制基坑位移，止水帷幕可以考慮采用上部深層攪拌樁下部擺噴樁作為止水帷幕，該方案造價與其他方案比較較低，但本工程周邊均為重要建筑物與道路、管線，對支護結(jié)構(gòu)的變形要求嚴(yán)格，而復(fù)合式土釘墻的支護結(jié)構(gòu)變形一般較大，且土釘施工過程中會造成大量地下水土流失，對周邊環(huán)境造成極不利影響。因此支護結(jié)構(gòu)選型時否定了以上三種方案。
　　樁錨式支護結(jié)構(gòu)工期較短，工程造價較低，不影響地下室結(jié)構(gòu)施工，適合本工程施工。錨索在砂層中難以施工、會造成地下水與砂土流失而造成地面沉陷的施工難點，可通過采用預(yù)應(yīng)力錨桿的“壓水鉆進成孔法”施工工藝以及跟套管鉆進工藝加以解決。綜合以上所述，該工程確定采用鉆孔樁＋預(yù)應(yīng)力錨索支護方案。
　　2.支護結(jié)構(gòu)與錨索設(shè)計
　　支護結(jié)構(gòu)排樁采用Φ1000mm@1100mm鉆孔灌注樁。樁間設(shè)置Φ550mm@1100mm單管旋噴止水帷幕。鉆孔樁樁長暫定21m，具體施工以進入強風(fēng)化巖或殘積土層1m為準(zhǔn)。而預(yù)應(yīng)力錨索共設(shè)兩排，間距為1100mm。第一排錨索軸向拉力設(shè)計值為400kN，預(yù)應(yīng)力鎖定值為250kN，設(shè)計采用Φ150錨孔，錨桿長度35m，自由段5m，錨固段30m，采用3×7Φ5鋼絞線。第二排錨索軸向拉力設(shè)計值為550kN，預(yù)應(yīng)力鎖定值為400kN，設(shè)計采用Φ150錨孔，錨桿長度35m，自由段5m，錨固段30m，采用5×7Φ5鋼絞線。
　　3.施工流程
　　施工放線→臨時設(shè)施建設(shè)→鉆孔灌注支護樁施工，基礎(chǔ)樁施工，單管旋噴樁止水帷幕施工→樁檢測→場地土方開挖至－2.50m→第一道預(yù)應(yīng)力錨索施工→第一道預(yù)應(yīng)力錨索張拉→場地土方開挖至－7.0m→第二道預(yù)應(yīng)力錨索施工→第二道預(yù)應(yīng)力錨索施工→土方分層開挖至設(shè)計深度→承臺底板地模、墊層以及防水層施工→地下室結(jié)構(gòu)施工→土方回填
　　4.基坑支護設(shè)計平面及基坑周邊環(huán)境絲置如圖1：

四、基坑支護工程主要施工要點
　　1.支護樁與單管旋噴樁施工
　　(1)支護樁必須隔孔進行施工，相鄰支護樁之間的施工時間必須超過48小時。(2)由于支護樁采用不均勻配筋，因此施工過程中必須嚴(yán)格控制鋼筋籠的下籠方向。
　　(3)支護樁施工必須控制好垂直度，以保證止水帷幕的效果。
　　(4)單管旋噴樁在同一位置的支護鉆孔樁完成5天后方進行施工，避免影響鉆孔樁質(zhì)量。
　　2.土方開挖技術(shù)要點
　　(1)土方必須分層開挖，分層開挖深度不大于2m，開挖過程中做好各項支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測工作。
　　(2)土方開挖應(yīng)在基坑內(nèi)分級設(shè)置排水溝，除坑內(nèi)設(shè)井點排水外，利用集水井將場內(nèi)地下水及時排出坑外，減少土方含水使運輸時對四周環(huán)境的污染。
　　(3)在護壁留300～500厚土層用人工挖掘修整，嚴(yán)禁碰撞工程及支護樁。剩余部分可采用塔吊配合清理。
　　(4)土方開挖過程中發(fā)現(xiàn)止水帷幕滲漏情況，馬上回填砂包，采用雙液注漿和補單管旋噴樁補強之水帷幕的方法進行處理。
　　3.預(yù)應(yīng)力錨索施工
　　針對錨索成孔可能導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)水土流失的情況，錨桿采用了"壓水鉆進成孔法"結(jié)合跟管鉆進工藝成孔。鉆孔過程中鉆進、出渣、固壁、清孔等工序一次完成；可以防止塌孔，不留殘土。
　　其施工工藝為：
　　(1)鉆機就位后，先調(diào)整鉆桿至設(shè)計的傾斜角度并空機運轉(zhuǎn)3～5分鐘；為了保證鉆孔的直線形及鉆進過程中不塌孔，防止松散砂層在高壓水的擾動下產(chǎn)主管涌事故，軟土（淤泥及砂層）范圍內(nèi)設(shè)置了護壁套管鉆進以封閉流沙，護壁套管采用巖芯鋼管。
　　(2)冷機鉆進速度視土質(zhì)而定，一股以300～400mm／min為宜，對土層錨桿的自由段鉆進速度可稍快，對錨固段則應(yīng)稍慢一點。鉆進中如遇流砂層，應(yīng)當(dāng)加快鉆進速度，降低沖孔水壓，并保持孔內(nèi)水頭壓力。
　　(3)鉆進時要不斷供水沖洗（包括接長鉆桿和暫停鉆機時），而且要保持孔口的水位；水頭壓力應(yīng)控制在0.15～0.30MPa之間為宜。
　　(4)待鉆到設(shè)計深度后，尚應(yīng)超前鉆進不小于0.5m，以利注漿及保證錨桿底部范圍內(nèi)無沉渣。
　　(5)鉆孔完成后，應(yīng)繼續(xù)用壓力水沖稀殘留在鉆孔中的土屑，直至水流不顯混濁為止，成孔后，應(yīng)及時進行驗收，安裝索并進行注漿處理。第一次注漿完成后方可將軟土中的護壁套管拔出。
　　(6)部分位置的水壓力較大，采用了基坑外側(cè)局部降水。采用Φ164mm鋼花管制作臨時降水井，將基坑外部的地下水局部降至錨桿孔口以下位置，在進行錨桿施工。該工藝可有效控制流砂的出現(xiàn)。
　　五、基坑監(jiān)測與施工對周邊環(huán)境的影響
　　基坑位于舊城區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，為保證周圍建構(gòu)筑物、道路、地下管線及支護結(jié)構(gòu)本身的安全，在基坑土方開挖過程中，對支護樁樁頂水平位移、坡頂土體沉降、基坑周邊地下水位、基坑周邊建筑物及地面沉降等項目進行了嚴(yán)密監(jiān)測。樁頂水平位移采用經(jīng)緯儀進行監(jiān)測，最大水平位移量為25mm（計算值為32mm）；坡頂土體沉降采用水準(zhǔn)儀進行監(jiān)測，最大沉降值為28mm；基坑外側(cè)地下水位采用地下水位觀測井進行監(jiān)測，水位變化基本保持穩(wěn)定。對周邊建構(gòu)筑物、道路、管線的監(jiān)測表明，周邊建筑物無出現(xiàn)沉降以及墻體開裂等情況，道路無出現(xiàn)沉降與裂縫等情況，整個施工過程無出現(xiàn)管線事故，基坑支護結(jié)構(gòu)施工達到了很好的效果。
　　六、施工總結(jié)
　　由于設(shè)計合理，施工認(rèn)真，本基坑工程順利完成施工，基本沒有對周邊環(huán)境造成不利影響，并保證了地下室干作業(yè)施工。在周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物、道路、管線與基坑距離較近時，采用樁錨支護結(jié)構(gòu)，支護鉆孔樁間設(shè)置旋噴止水樁，可有效控制基坑支護位移，分離基坑內(nèi)外地下水，降低基坑施工對周邊環(huán)境的影響，是一種安全合理的支護結(jié)構(gòu)形式。在施工過程中，還需注意以下問題：
　　(1)深基坑支護監(jiān)測工作十分重要，為設(shè)計與施工提供了可靠的資料，可直觀的反映基坑支護結(jié)構(gòu)的實際受力情況，對基坑支護結(jié)構(gòu)是否安全可靠提供直接的證據(jù)。
　　(2)鉆孔支護樁樁間采用單管旋噴樁止水帷幕，止水效果較好，但必須嚴(yán)格控制基坑支護樁的垂直度，同時必須采取措施防止支護樁出現(xiàn)縮徑、脹肚等質(zhì)量問題。否則鉆孔樁身可能阻礙旋噴樁的噴漿路徑而造成止水帷幕局部位置局部滲漏。
　　(3)在砂層和淤泥層中錨桿施工可采取"壓水鉆進成孔法"結(jié)合跟管鉆進工藝，可有效防止孔口涌水和孔口流砂出現(xiàn)。在水壓力較大時，在周邊環(huán)境允許的情況下，可采取局部降水，將坑外地下水位降至成孔孔口以下，防止孔口涌水和孔口流砂。但錨索成孔深度較深時，由于水壓力較大，施工難度較大，應(yīng)考慮采用其它支護形式。
　　(4)基坑施工過程現(xiàn)場必須配備應(yīng)急處理設(shè)備與材料，并編制基坑事故應(yīng)急救援預(yù)案，并定期進行演練，在突發(fā)事件發(fā)生時做到處理及時，防止事故的進一步擴大，減少損失。
　　參考文獻
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　　[3]廣州市建設(shè)委員會，《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》（GJB02－98），1999年1月。
　　[4]中冶集團建筑研究總院，《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS 22:2005)，中國計劃出版社，2005年8月。
　　[5]劉建航，侯學(xué)淵，《基坑工程手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，1997年4月第一版。
　　[5]龔曉南，《深基坑工程設(shè)計施工手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，1998年7月第一版。

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