1、浅谈房屋建筑深基坑围护施工技术 焦海贵 肇庆市建筑工程有限公司 摘 要： 通过结合某深基坑围护实例, 针对本工程基坑开挖深度大, 同时基坑外道路下面存在较多电缆、自来水管线、国防光缆以及工程水位较高等特点。本基坑围护体系采用冲孔灌注桩支护, 在外侧均采用一排高压旋喷桩止水, 而基坑的南侧考虑到是 321 国道和西侧有两栋高层建筑离得较近, 则在围护桩间加插止水桩的形式, 现介绍该基坑围护方案的实施。关键词： 深基坑; 基坑围护; 冲孔灌注桩; 高压旋喷桩; 1 项目概况本工程为某市火车站综合体 PPP 建设项目, 包括三层汽车站办公楼、二层汽车站大厅、一层长途车站、三层配套用房、七层交通枢纽综
2、合楼及二层地下车库。基坑形状呈规则矩形, 基坑开挖面积约 24050m, 周长约 770m。基坑大面积开挖深度为 8.8m, 根据行业标准建筑基坑支护技术规程 (JGJ120-2012) , 基坑安全等级为二级。基坑主要开挖深度如表 1 所示。表 1 基坑挖深一览表 下载原表 2 基坑围护方案本工程基坑开挖深度较深, 大面积开挖深度为 8.8m, 基坑开挖面积较大 (约24050m) 。基坑西侧有两栋高层建筑离得较近、各种管线埋深较浅;基坑南侧是321 国道, 下面有国防光缆、南方电网 10k V 电缆、城轨 10k V 电缆、自来水等众多管线。如果采用施打预应力锚杆方案会破坏管线与建筑物基础
3、。同时东南边是风景名胜景区有大面积高水位的星湖水, 单排止水桩止水效果差, 会影响国道行车安全。故最终本基坑围护体系采用冲孔灌注桩围护, 外采用一排高压旋喷桩止水的形式, 具体平面形式如图 1 所示;对基坑的南侧、西侧则在围护桩间加插止水桩的形式。第一道支撑采用圈梁 1200800, 支撑 800800, 连杆 700800, 栈桥梁 8001100。钢格构在穿越底板的范围内需设置止水钢片。格构柱插入灌注桩大于等于 2.5m。根据勘察报告, 本场区灰岩中广泛分布有溶洞, 见溶洞率为 85%以上, 立柱桩施工前必须作桩位超前钻勘察, 若立柱桩桩底含有溶洞, 应保证桩端以下完整灰岩厚度不小于 5m
4、。图 1 基坑围护平面示意图 下载原图3 冲孔灌注桩施工技术据设计要求, 立柱桩要求进入微风化石灰岩 0.5m (栈桥区 1m) , 有效桩长不小于 7m (12m) , 据现场勘察报告及立柱桩超前钻探报告显示, 场地范围内溶洞相当多, 见洞率 85%以上, 因此立柱桩及支护桩采用冲孔灌注桩。另外, 本项目为市重点建设工程, 工期紧, 据现场现有场地, 布置 22 台 ZK5000 型冲孔桩机。由于工期紧, 本工程支护桩、立柱桩同时施工, 而立柱桩桩顶标高为-2.6m, 施工现场局部区域有砼硬化地坪, 可作为现场施工通道使用。另外泥浆循环系统则在原地面以上填筑一定高度制作而成;冲孔桩护筒面至设
5、计桩顶标高处采用空桩处理。针对本工程的地质情况, 冲孔桩冲击至软弱、易塌土层时可投放填充物冲击造壁。冲孔桩在坚硬的岩层 (微风化灰岩) 成孔时具有成孔速度快等优点。其施工环节主要埋设护筒、冲击成孔、制作钢筋笼以及水下灌注混凝土等。同时, 由于桩基均处在已建的站前广场内, 场地内均有相应厚度的混凝土路面, 故桩基下护筒前, 应先将相应桩位处混凝土地面破碎。(1) 测量定位。本工程桩定位通过采取全站仪实现, 通过在用一根钢筋来定取出桩中心位置。同时为了能进一步确保桩位的准确性, 本工程在四周各打一根控制桩来复核其桩位。(2) 护筒埋设。护筒内径应比钻头直径大 200mm, 护筒用 20mm 厚钢板
6、制作, 筒高 2m, 软弱土层护筒换 3m 高, 护筒如果刚度不够时, 可在顶端焊接加强圆环, 在筒身外壁焊竖向加肋筋;埋设可用加压、振动、锤击等方法。为了能确保护筒埋设好不偏位, 护筒埋设深度要求达到 2m 以上, 同时本工程对护筒四周采用粘土夯实处理。(3) 冲击成孔。埋设好护筒后, 应当稳固桩机位置, 确保在施工过程中不发生倾斜、移动。为了保证成孔位的准确性, 本工程要求的护筒中心和冲击锤中心的偏差应当小于20mm。刚开始冲击成孔时, 应当控制锤高在 0.40.6m, 同时采取低锤密击方式进行。当钻孔深度达到 34m 后, 则可以提高冲击锤高度至23.5m, 同时冲孔速度可以加快。但为了
7、确保整个冲孔过程中孔的垂直度, 应当采取每冲击 5m 应检查一次垂直度。对于出现塌孔或者斜孔情况时, 则应当及时采取补救措施处理。在容易产生泥浆渗漏的土层中可以采取提高泥浆相对密度、掺入锯末、增黏剂来提高泥浆黏度等维持孔壁稳定的措施。另外泥浆制备的能力应大于冲孔时的泥浆需求量, 每台冲孔机的泥浆储备量不应小于单桩体积。(4) 制作以及安装钢筋笼。钢筋笼在安装前应当确保其不发生变形, 同时安装入孔时应当对准孔位, 禁止强行插入钢筋笼而导致了钢筋笼变形;同时应当在每节钢筋笼每隔 5m 则采取井字 30 加强支撑。对于本工程中存在较大直径或者较长的钢筋笼, 则可以采取分节安装。(5) 清孔。本工程采
8、用正循环工艺清孔, 清孔时一次清孔采用橡胶管, 使一次清孔降低泥浆浓度, 防止二次清孔时因沉淤过厚而难以清理, 从而影响钢筋笼的顺利下放。在清孔过程中, 应当及时补充泥浆, 同时对孔内浆液面的高度和稳定度要求有保障。为了确保施工质量, 在清孔完成后应当及时采取混凝土灌注处理。(6) 灌注混凝土。灌注混凝土是整个冲孔桩成桩的关键环节。本工程采用 C35的商品混凝土, 采用搅拌车运输到现场后, 采取导管灌注。为了能有效提高混凝土灌注质量, 本工程严格控制灌注上升速度。结合工程实践经验, 上升速度控制在 2m/h 以内, 同时要求导管深入混凝土中 26m。在整个混凝土灌注过程中禁止灌注中断, 从而有
9、效保证混凝土的质量。4 高压旋喷桩施工4.1 施工方法为保证止水帷幕质量, 避免搭接不好现象。工程采用找准位置, 高压切割, 慢速提升, 连续施工的方法, 使桩与桩之间容易搭接密实, 呈连续板状, 达到止水效果。4.2 施工技术要求主要内容: (1) 水泥浆液水灰比为 0.81.0, 取 1.0; (2) 水泥浆搅拌时间应当合理控制, 结合工程实践经验, 对于高速搅拌机的水泥浆搅拌时间应当大于30s, 对于普通搅拌机的搅拌时间应当大于 90s; (3) 钻机与高压泵的距离不宜过远, 不应大于 50m; (4) 桩位偏差不超过 50mm, 桩身垂直度误差不超过1/200, 桩径偏差不大于 10m
10、m; (5) 喷射注浆管插入孔内, 达到设计标高后方可喷射注浆, 喷射注浆应由下往上进行作业;喷射注浆参数达到规定值后, 可按照双管法施工工艺要求提升注浆管;注浆管分段提升的搭接长度不应小于 100mm; (6) 为防止孔间串浆, 施工时必须采用跳跃法, 相邻两根桩施工间隔时间不小于 48h, 间距不小于 46m; (7) 旋喷桩采用双管法施工, 注浆压力宜为2025MPa, 气流压力宜取 0.7MPa, 气流流量 0.81.2L/min, 水泥浆流量70L/min, 提升速度为 1020cm/min, 旋转速度为 15r/min。水泥用量不小于350kg/m; (8) 可采用钻孔取芯方法对高
11、压旋喷桩施工质量进行检测。4.3 施工过程控制水泥用量的控制。在喷浆提升过程中, 控制水泥用量是关键。水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系。针对本工程情况, 具体控制方法是:每根桩分次进行搅拌, 施工用水精确量取, 确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆, 通过调整以上参数可保证水泥量满足设计要求;针对水泥浆下沉现象 (水泥浆液密度较大) , 采取自桩顶向下 3.0m 进行复喷, 可保证桩体上部水泥土强度。对旋喷深层长桩应按地质剖面图及地下水等资料, 在不同深度选用合适的旋喷参数, 才能获得均匀密实的长桩。固结体形状可以根据工程需要, 通过调整喷射压力和注浆量, 改变喷嘴
12、移动方向和旋转提升速度予以控制。4.4 冒浆处理在旋喷过程中, 往往有一定数量的土颗粒, 随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面, 通过对冒浆的观察, 可以及时了解土层状况, 判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等, 根据经验, 冒浆量 (内有土粒、水及浆液) 小于注浆量 20%为正常现象, 超过 20%或完全不冒浆时, 应查明原因及时采取相应措施。对于冒出地面的浆液, 可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌, 以防止空穴现象。4.5 固结体控形固结体的形状, 可以通过调节旋喷压力和注浆量, 改变喷嘴移动方向和提升速度, 予以控制。本工程在旋喷施工中, 针对不同土层, 适当调整提升旋转速度,
13、对硬土或碎石层, 可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度, 使固结体达到匀称, 保证桩径差别不大。4.6 确保桩顶强度当采用水泥浆液进行喷射时, 在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中, 由于浆液析水作用, 一般均有不同程度的收缩, 造成固结体顶部出现一个凹穴, 凹穴的深度随地层性质、浆液的析水性、固结体的直径和成孔深度因素不同而不同。为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象, 便于地基加固达到理想的效果, 可采取超高旋喷、返浆回灌等措施。5 施工效果本深基坑围护体系采用冲孔灌注桩围护外侧加高压旋喷桩止水的形式, 基坑开挖及地下室施工期间, 止水效果显著。通过基坑监测报告揭示:基坑各组成部分的内力、变
14、形均在设计允许范围内;支护结构变形位移为 10mm, 符合规范要求, 实施效果表明该深基坑围护体系是安全可靠的。6 结束语文章通过结合某建筑工程深基坑施工实例, 针对该基坑周围管线多以及水位高等特点, 围护体系采用 8001100 冲孔灌注桩, 桩顶相对标高-2.6;有效桩长14.516.5m, 混凝土强度等级为 C30 (水下为 C35) ;采用 800500 高压旋喷桩作为止水帷幕, 桩顶相对标高-1.8m, 桩长 17m, 水泥掺量 25%。支撑体系采用钢筋混凝土水平支撑。立柱采用钢格构柱插入灌注桩大于等于 2.5m。从工程实施效果看, 本基坑围护体系安全可靠。参考文献1周志华.SMW 工法在高层建筑深基坑工程围护结构设计与施工中的应用J.中外建筑, 2008, (12) :38-41. 2郭远方, 余宗夏.土木工程建筑施工技术创新研究J.工程技术研究, 2017, (2) :234-235. 3亢荣凯.施工升降机安全性检验方法研究J.南方农机, 2015, 46 (10) :45+58. 4马辉.超大面积深基坑工程设计与施工优化J.建筑施工, 2015, (6) :80-82. 5李晓刚.建筑施工脚手架安全事故预防J.工程技术研究, 2017, (1) :154-155.
