湖南省第三工程有限公司 湖南省 湘潭市 411100
摘要:本文以某工程为例,对桩锚式深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用进行探讨。
关键词:深基坑;支护技术;冠梁;钻孔灌注桩;旋挖桩
一、工程概况
某项目总建筑面积为72375.7m2。项目含:1#厂房,共11层,建筑总高度55.8m;2#厂房,共11层,建筑总高度55.8m;3#宿舍楼,地下1层(面积462m2、开挖深度4.15m),地上16层,建筑总高度为61.5m。深基坑支护工程形式采用“桩锚”式。基坑开挖深度为3.80~4.00m,基坑安全等级定为二级,支护结构安全使用年限为一年。桩身混凝土采用C30混凝土(水下混凝土),冠梁混凝土采用C30混凝土。为满足地下室底板、承台及排水沟等的要求,本设计自地下室外墙边线后退1.5m作为基坑开挖坡底线,周长总长99.8m。
二、方案设计
1.方案思路
本项目在编制施工组织设计方案中,曾提出过基坑支护采用钢槽钢板桩支撑体系施工,钢槽钢板桩适用于较浅的基坑或沟槽,成本低,重复利用率高。但该围护体系抗弯能力弱,支护刚度小,开挖后变形大,需要重新考虑其他的支撑体系方案。本项目在考虑深基坑支护施工方案过程中,同时提出钻孔灌注桩围护体系混凝土支撑施工方案,选用灌注桩桩径0.8m边坡支护,混凝土支撑施工满足基坑支护要求。钻孔灌注桩围护体系混凝土支撑的主要优点为支撑结构稳定性好,刚度大,变形小。但该方案多适用于坑深7~15m的基坑工程,造价高,经济效益不理想。因此,结合其他房屋建筑基坑工程施工经验,提出采用“桩锚”式支撑体系施工方案。具体采用旋挖钻孔灌注桩边坡支护,混凝土冠梁连接,高强钢绞线预应力锚索锚固,挂网喷射混凝土,如图1所示。
图1 “桩锚”式支撑体系剖面
2.方案说明
(1)支护排桩旋挖钻孔灌注桩桩径0.8m,桩间距1.2m,桩长9.0m,桩顶超灌0.5m,共计86根桩。施工前将场地平整至设计高程作为打桩平台,隔桩跳打。
(2)预应力锚索采用3×7f5,材料为1860MPa高强钢绞线,延伸率≥3.5%。锚索采用专用锚杆机成孔,钻孔施工孔径150mm,插入角度为30°,预应力锚索成孔孔径不小于150mm。冠梁采用0.8m×0.6m的C30混凝土。
(3)基坑土方开挖时采用分层、分段挖土、对称开挖,每层挖土厚度不超过2.0m,最后预留0.3m通过人工挖土至设计标高。每层开挖完成后,进行挂网喷射C20混凝土。
3.旋挖灌注桩施工
(1)埋设钢护筒
由于项目填土厚度比较深,为防止塌孔或缩径,在钻孔前埋设钢护筒。钢护筒壁厚10mm,护筒定位时,先以桩位中心为圆心,根据护筒半径在土上定出护筒位置,护筒就位后,施加压力将护筒埋入约50cm,护筒顶端高出地面0.4~0.6m,筒位距孔心偏差不得大于50mm。
(2)钻孔成孔
钻孔前,先布置牢固稳定的钻孔灌注桩工作平台。钻孔采用型号为SR235-C10旋挖钻机钻孔,采用塑性指数大于15的优质红粘土、膨润土与外加剂组成的泥浆护壁。成孔过程中严格控制孔壁的稳定性及其钻孔的垂直度,桩位偏差控制在3cm内,桩身垂直度偏差控制在0.3%内。护筒内的泥浆顶面应始终高出筒外水位或地下水位1.0m。
(3)下钢筋骨架及导管
钢筋笼加工过程中,桩头破除高度范围内(0.5m)对每根主筋上套入隔离套管,并用扎带固定稳固,用来确保桩头钢筋与灌注的混凝土之间没有粘结,且有一定空间。钢筋笼吊装采用15t汽车起重机吊装,安放时保持骨架的垂直度和定位准确、固定牢固,防止骨架移位脱落及灌注水下混凝土时上浮。灌注水下混凝土采用内径为250mm的钢导管,螺旋式连接。在灌注混凝土前要核算导管总长,要满足桩孔底至导管底端的距离为40cm。导管吊装应按照编号用吊车进行。灌注混凝土之前,利用导管正循环进行二次清孔,直到泥浆比重符合《公路桥涵施工技术规范:JTG/T3650—2020》要求(1.03~1.10),符合要求后方可灌注水下混凝土。
(4)灌注水下混凝土
灌注第一批混凝土时,首先计算料斗储量及灌注混凝土的数量,保证首批混凝土灌注后导管的埋深不小于1m。灌注中导管在混凝土中埋深控制在2~6m之间,随时测量并记录导管的埋置深度和混凝土表面高度,及灌注混凝土的数量。每根桩的混凝土灌筑完成后,桩顶混凝土高度要高出设计桩顶0.5m。
(5)破除桩头
桩头采用环切法破桩头。基坑开挖至桩头破除高度,对桩头混凝土进行环切,然后沿环切位置,对称水平插打钢楔块,使桩头与桩身分离。采用吊机对桩头整体起吊,移除桩头。
三、基坑土方开挖与挂网喷射混凝土施工
1.基坑土方开挖
基坑土方开挖采用2台PC200反铲挖土机分层、分段挖土、对称开挖。开挖分2次完成,每层挖土厚度不超过2.0m,最后预留0.3m通过小型挖掘机挖土至设计标高。土方开挖土料不在工程现场堆放,直接用4台15t自卸车运至弃渣场弃渣。
2.基坑降水与排水
为减小基坑开挖降水对周边环境的影响,项目采用面层喷混凝土相结合的止水措施,减小坑外水位下降。基坑开挖时,在基坑坡顶设置排水沟;基坑施工完毕后,在坑底设净空0.3m×0.3m的排水明沟,在基坑拐角处,设置2.0m×2.0m×1.0m(深度)锥形降水坑,在开挖的同时放入污水泵抽水。
3.挂网喷射混凝土
在完成每层土方开挖后,马上开展挂网喷射混凝土施工。喷射作业分段分片依次进行,同一分段内喷射顺序应自下而上,初喷30mm后,挂f6.5@200mm×200mm钢筋网喷射第2层,最终确保喷射总厚度为100mm。喷射终凝2h后,喷水养护7d。
四、支护结构及周边环境监测方法
1.基坑坑顶水平及垂直位移监测方法
在灌注桩完成后,在放坡坡顶或支护桩顶每隔20~30m设置1个监测点。当围护结构(边坡)顶部水平位移绝对控制累计值超过40mm、相对基坑深度控制值超过0.4%或变化速率超过4mm/d时应报警;当围护结构(边坡)顶部竖向位移绝对控制累计值超过30mm、相对基坑深度控制值超过0.5%或变化速率超过3mm/d时应报警。
2.锚索内力监测方法
锚索内力监测在锚头埋设监测点,监测点数量为锚索总数的3%。当锚索内力绝对控制累计值超过80%f2时应报警。
3.支护桩深层水平位移监测方法
护桩深层水平位移监测埋设在支护桩内部,当支护桩深层水平位移绝对控制累计值超过60mm、相对基坑深度控制值超过0.6%或变化速率超过4mm/d时应报警。
4.周边建筑物监测方法
周边建筑整体倾斜度累计达到2/1000或倾斜速度连续3d大于0.0001H/d(H为建筑承重结构高度)时应报警。当刚性管道(压力)位移累计值超过20mm或变化值超过2mm/d时应报警;当刚性管道(非压力)位移累计值超过30mm或变化值超过2mm/d时应报警;当柔性管线位移累计值超过30mm或变化值超过4mm/d时应报警。
5.监测频率
当基坑土方开挖深度不大于1/3设计深度时,监测频率为1次/3d;当基坑土方开挖深度不大于2/3设计深度时,监测频率为1次/2d;当基坑土方开挖深度大于2/3设计深度时,监测频率为1次/d;底板浇筑后,7d内监测频率为1次/2d,7~14d内监测频率为1次/3d,14~28d内监测频率为1次/7d,大于28d监测频率为1次/10d。
6.监测结果
基坑沉降观测累计最大值为3.65mm,基坑水平位移观测累计最大值为12.80mm,测斜观测累计位移最大值为1.12mm,均未超过报警值,施工过程中基坑围护体系结构稳定性好、变形小。
结束语
深基坑支护的方式有很多,通过钢槽钢板桩支撑体系、或者钻孔灌注桩围护体系等多种方式的比较,钻孔灌注桩围护体系锚索锚固在实践应用过程中取得了很好的效果,为本工程的深基坑开挖积累了经验,有利于工程的安全迅速推进。这种“桩锚”式支撑体系方式具有围护结结构稳定性好、变形小、施工就位迅速、费用低、安全等优点,对于类似房屋建筑、市政或水利工程深基坑支护提供为借鉴。
参考文献
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