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摘要:本文主要就建筑中深基坑支护技术主要类型,深基坑工程施工的主要特点和深基坑支护施工技术要点进行了概要的探讨,希望能给深基坑支护施工提供一定的参考。
关键词:深基坑;支护;锚杆;土钉;围护;搅拌
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
伴随着经济的快速发展,人们对建筑物安全性能要求越来越高,这就要求深基坑的开挖深度的加大,做好基坑支护施工是保障建筑物后续工作安全进行的关键,深基坑支护施工技术以其很强的操作性,能有效预防开挖时围护结构的变形和位移,预防基坑外地面沉降,对施工进度和安全能起到有效的保障,经济效益巨大。但在当前对基坑要求越来越深和环保要求逐渐提高的今天,以严谨的科学态度来对待深基坑支护问题是摆在建筑工作者面前的一大课题。
一、深基坑支护技术主要类型
(一)钢板桩支护
钢板桩是一种施工简单、经济效益高的建筑深基坑支护方法。这种方法在软土地区运用的较多,但因为钢板桩自身柔性大如支撑,锚拉系统设置难度大,极易变形,所以,钢板桩支护只适用于7m以下软土地层,若非要应用于7m以上的软土地层必须设置多层支撑或锚拉杆,但同时需考虑到拔除钢板桩时会引起的周围地基和地表的变形。
(二)地下连续墙
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,当前在国内得到了广泛的运用,国内对于地下连续墙的施工深度已达80m,厚度达1.4m。因为地下连续墙良好的防渗性能和整体刚度,被广泛应用于地下水位以下的软粘土和砂土多种地层条件复杂的施工环境中,特别适用于基坑底面以下深层软土处并且需将墙体深入插入的情况,所以,被普遍应用于国内外的地下工程,并且通过发展技术和改进施工方法及机械,地下连续墙既能作为基坑施工时的挡墙围护结构,又可做拟建主体结构的侧墙。此类形式还可用逆作法施工,最大限度的减少环境和地面交通的负面影响。
(三)柱列式灌注桩排桩支护
柱列式间隔布置包括:桩与桩之间有一定的净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩排桩支护
不仅能降低工程造价,施工简便,而且其良好的刚度能作为挡土围护结构,需要特别注意的是各桩之间的桩顶必须浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以稳定连结。同时应该于桩间或桩背处使用高压注浆,使用深层搅拌桩和旋喷桩等,或者专门在桩后设置防水帷幕,以避免地下水井夹带主体颗粒从桩间空隙流入坑内。灌注桩施工振动小,不致影响四周建筑物,道路和地下管线。
(四)内支撑和锚杆支护
内支撑(水平横撑、角撑、斜撑曾)和锚杆(斜锚杆、锚定板拉杆等) 作为基坑围护结构墙体的支承,其很好的起到了基坑稳定和控制周围地层变形的作用。当前内支撑主要包括两类:即钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑。钢结构支撑多用圆钢管和大规格的型钢。钢结构支撑通过液压千斤顶施加预应力,能有效减少挡墙的变形。钢筋混凝土支撑多用土模或模板随着挖土逐层现浇,截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定,它刚度大,变形小,能有力的控制挡墙变形和周围地面的变形,宜用于较深基坑或周围环境要求较高的地区。
(五)土钉墙支护
土钉墙支护是在开挖基坑的同时在土坡面上铺设钢筋网,并利用喷射混凝土的形式做混凝土面板,已达到加筋土重力式挡墙有效挡土的作用。该支护应用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土,淤泥质及地下水位下、未经降水处理的土层禁用此支护。
(六)深层搅拌水泥土桩支护
深层搅拌水泥土桩是将深层搅拌机插入土层深处,通过将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合制成水泥土桩,搭接硬化后形成壁状挡墙,其强度足以挡土和形成隔水帷幕,此支护适用于平面里任何形状、开挖不是很深的基坑,经济方便,得到了广泛的应用。
二、深基坑支护施工技术控制要点
深基坑支护施工技术是关系项目效果的关键,深基坑支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后纠正和补救比较困难。因此,现场工程师必须严格把关,确保基坑施工质量。
(一)护坡桩施工
施工护坡桩采用“钻孔压浆桩”技术无污染、无噪音、施工速度快,其为水泥浆护壁,直接投放碎石并多次布浆成桩的无砂混凝土桩,施工时应严格按照行业标准《钻孔压浆桩工程的施工及验收规程》、施工方案、国家有关规范及设计要求、施工现场所提供的结构轴线、位置控制点施放桩位点,并必须经监理工程师复核鉴认后方可进行施工。其施工工艺简介如下:
用螺旋钻杆钻到预定深度后,通过钻杆的芯管自孔底由下向上向孔内压入已制备好的以水泥浆为主的浆液,使浆液升至地下水或无塌孔危险的位置以上,提出全部钻杆后,向孔内投放钢筋笼和骨料,最后在自孔底向上多次高压补浆而成。由于该工艺是连续一次成孔,多次自下而上高压注浆成桩,能在流砂、卵石、地下水易塌孔等复杂的地质条件下顺利成孔成桩,它具有以下优点:
在多种复杂地质条件下能顺利成孔成桩,长臂螺旋钻钻至设计深度后,及时高压注浆,高压浆的作用可把孔壁周围的地下水排至孔外,加上水泥浆的重力作
用,从而保证孔壁不坍塌而顺利成孔。
该施工方法施工速度快,在一般粘性土和砂质土层中,直径Ф800,长10~20m的桩,一台钻机一天成桩15~20根。
无噪音、振动和排污小,钻孔压浆桩是直接在提钻过程中用高压水泥浆护壁,不需要大量泥浆池,也不会产生泥浆,施工方便。
(二)土层锚杆施工
土层锚杆施工方法为用锚杆钻机钻至预定深度,开始注水泥浆护壁,然后穿钢绞线,多次补浆即完成。待达到要求强度后张拉锁定。
具体施工流程如下:
锚杆施工由现场施工测量人员按设计要求放出锚杆位置;锚杆机就位后,检查锚水平位置、标高、钻杆倾角,经检查无误后方可钻进;
钻孔过程中若遇障碍物或异常情况应及时停钻,待情况查明并采取措施后再继续钻进。钻至设计深度后空钻出土,拔出钻杆;下锚索前检查锚索并做隐蔽工程检查记录;
锚杆倾角15°,钻至设计深度后,及时下拉杆及密封孔口,并进行2~3次压力灌浆,压力为1~3MPa,以保证浆液饱满;
注浆材料及配比根据设计要求确定,注漿浆液搅拌要均匀,随搅随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块、杂物等混入浆液,水泥浆搅拌必须严格按配比进,注浆由孔底开始,直至水泥浆溢出孔口后停止注浆;
锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm,垂直方向孔距误差不应大于l00mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%;
土层锚杆均为预应力锚杆,锚杆施加预应力前,应先做锚杆抗拔试验2~3根,以验证锚杆设计的可靠性,并绘制Q—S曲线,试验系数为1.2;
锚杆张拉前,应对张拉设备进行标定。锚固体与台座混凝土强度均应大于15.0MPa时,方可进行张拉。锚杆张拉应按一定程序进行,锚杆张拉顺序,应考虑临近锚杆的相互影响。锚杆正式张拉之前,应取0.1~0.2设计轴向拉力值N1,对锚杆预张拉1~2次,使其各部位的接触紧密,杆体完全平直;
预应力为锚杆抗拔力值的70%,张拉后锁定;
锚杆质量控制标准应该跟土钉墙中相关内容相符合。
(三)土钉墙施工
(1)分层分段施工
为配合土方开挖与喷锚施工同步进行,在基坑西侧大面积开挖的同时,可根据东侧土钉墙施工的需要,先开挖东侧6m的工作面,便于土钉墙西侧土方同步施工。开挖深度满足土钉施工要求,不得超过相应土钉层距0.3m,沿基坑水平向不超过15m为一施工段,不宜太长,开挖时,若边壁局部有坍塌,必须进行补救,靠近坑壁侧要注意不得超挖,以保证边坡安全和稳定。
(2)土钉制作
为使土钉顺利送入土中,在土钉上每隔2m处焊接对中支架,形成锥形滑撬。同时保证土钉在孔居中位置,防止出现偏心,以提高抗拔力。
(3)土钉成孔
土钉施工成孔采用洛阳铲成孔,孔径保证大于100mm,成孔过程中注意控制倾角及孔径。成孔后对孔深、孔径、倾角进行检查验收,做好施工记录及隐蔽工程检查记录。成孔孔位可根据实际情况进行局部调整,成孔角度,在遇到障碍物时,可适当调整。
(4)土钉送入
土钉施工应按设计要求安装对中支架,土钉插入孔深不得低于设计长度的95%,以保证钢筋保护层厚度。对复检合格的钢筋按设计要求制作杆体,钢筋焊接满足双面焊5d,单面焊10d,并按要求加焊定位支架。土钉送入孔中后,随即进行压力注浆,注浆压力达到0.5MPa时,注浆管插到距孔底250~500mm,持续5min,为保证注浆饱满,在孔口设止浆塞,使水泥浆能够有效渗入土体孔隙中。
(5)坑边修坡
挖土时修补侧壁,保证坡度符合施工要求,此施工的好坏关系到面层喷射混凝土的质量和耗材用量,必须严格控制施工,使其符合相关要求。
(6)钢筋网片施工
及时绑扎修好的坡面,将网片固定在坡面的短钢筋上,上下左右根对根绑扎搭接,并不少于两点焊接,钢筋网片借助L字型锚头及压筋压焊在土钉端部形成一体。钢筋网与下层钢筋搭接长度为25d,钢筋网与土钉锚固装置要连接牢固,喷射混凝土时钢筋不得晃动,钢筋网片按设计要求制作,网片搭接长度满足300 mm,网片距坡面4O~50mm,网片外侧按设计要求加焊加强筋。
(7)喷射混凝土施工
严格控制喷射施工时的计量配合比;分段进行喷射工作,同一分段内喷射应自上而下进行,每次喷射厚度为50mm;进行喷射操作时,喷头应垂直于受喷面,二者之间保持间距0.6~1.0m;喷射混凝土终凝2h后要洒水养护,坚持3~7d。
参考文献:
[1]王承武.高层建筑施工中的深基坑问题及对策[J].中国城市经济,2011(11).
[2]张晋.浅议深基坑支护施工技术的应用[J].技术与市场,2010(11).
[3]解新路.新型基坑支护体系施工工艺研究[J].建筑技术开发;1997(06).
[4]全长红.探讨深基坑支护施工控制[J].大科技:科技天地,2011(15).
关键词:深基坑;支护;锚杆;土钉;围护;搅拌
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
伴随着经济的快速发展,人们对建筑物安全性能要求越来越高,这就要求深基坑的开挖深度的加大,做好基坑支护施工是保障建筑物后续工作安全进行的关键,深基坑支护施工技术以其很强的操作性,能有效预防开挖时围护结构的变形和位移,预防基坑外地面沉降,对施工进度和安全能起到有效的保障,经济效益巨大。但在当前对基坑要求越来越深和环保要求逐渐提高的今天,以严谨的科学态度来对待深基坑支护问题是摆在建筑工作者面前的一大课题。
一、深基坑支护技术主要类型
(一)钢板桩支护
钢板桩是一种施工简单、经济效益高的建筑深基坑支护方法。这种方法在软土地区运用的较多,但因为钢板桩自身柔性大如支撑,锚拉系统设置难度大,极易变形,所以,钢板桩支护只适用于7m以下软土地层,若非要应用于7m以上的软土地层必须设置多层支撑或锚拉杆,但同时需考虑到拔除钢板桩时会引起的周围地基和地表的变形。
(二)地下连续墙
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,当前在国内得到了广泛的运用,国内对于地下连续墙的施工深度已达80m,厚度达1.4m。因为地下连续墙良好的防渗性能和整体刚度,被广泛应用于地下水位以下的软粘土和砂土多种地层条件复杂的施工环境中,特别适用于基坑底面以下深层软土处并且需将墙体深入插入的情况,所以,被普遍应用于国内外的地下工程,并且通过发展技术和改进施工方法及机械,地下连续墙既能作为基坑施工时的挡墙围护结构,又可做拟建主体结构的侧墙。此类形式还可用逆作法施工,最大限度的减少环境和地面交通的负面影响。
(三)柱列式灌注桩排桩支护
柱列式间隔布置包括:桩与桩之间有一定的净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩排桩支护
不仅能降低工程造价,施工简便,而且其良好的刚度能作为挡土围护结构,需要特别注意的是各桩之间的桩顶必须浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以稳定连结。同时应该于桩间或桩背处使用高压注浆,使用深层搅拌桩和旋喷桩等,或者专门在桩后设置防水帷幕,以避免地下水井夹带主体颗粒从桩间空隙流入坑内。灌注桩施工振动小,不致影响四周建筑物,道路和地下管线。
(四)内支撑和锚杆支护
内支撑(水平横撑、角撑、斜撑曾)和锚杆(斜锚杆、锚定板拉杆等) 作为基坑围护结构墙体的支承,其很好的起到了基坑稳定和控制周围地层变形的作用。当前内支撑主要包括两类:即钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑。钢结构支撑多用圆钢管和大规格的型钢。钢结构支撑通过液压千斤顶施加预应力,能有效减少挡墙的变形。钢筋混凝土支撑多用土模或模板随着挖土逐层现浇,截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定,它刚度大,变形小,能有力的控制挡墙变形和周围地面的变形,宜用于较深基坑或周围环境要求较高的地区。
(五)土钉墙支护
土钉墙支护是在开挖基坑的同时在土坡面上铺设钢筋网,并利用喷射混凝土的形式做混凝土面板,已达到加筋土重力式挡墙有效挡土的作用。该支护应用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土,淤泥质及地下水位下、未经降水处理的土层禁用此支护。
(六)深层搅拌水泥土桩支护
深层搅拌水泥土桩是将深层搅拌机插入土层深处,通过将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合制成水泥土桩,搭接硬化后形成壁状挡墙,其强度足以挡土和形成隔水帷幕,此支护适用于平面里任何形状、开挖不是很深的基坑,经济方便,得到了广泛的应用。
二、深基坑支护施工技术控制要点
深基坑支护施工技术是关系项目效果的关键,深基坑支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后纠正和补救比较困难。因此,现场工程师必须严格把关,确保基坑施工质量。
(一)护坡桩施工
施工护坡桩采用“钻孔压浆桩”技术无污染、无噪音、施工速度快,其为水泥浆护壁,直接投放碎石并多次布浆成桩的无砂混凝土桩,施工时应严格按照行业标准《钻孔压浆桩工程的施工及验收规程》、施工方案、国家有关规范及设计要求、施工现场所提供的结构轴线、位置控制点施放桩位点,并必须经监理工程师复核鉴认后方可进行施工。其施工工艺简介如下:
用螺旋钻杆钻到预定深度后,通过钻杆的芯管自孔底由下向上向孔内压入已制备好的以水泥浆为主的浆液,使浆液升至地下水或无塌孔危险的位置以上,提出全部钻杆后,向孔内投放钢筋笼和骨料,最后在自孔底向上多次高压补浆而成。由于该工艺是连续一次成孔,多次自下而上高压注浆成桩,能在流砂、卵石、地下水易塌孔等复杂的地质条件下顺利成孔成桩,它具有以下优点:
在多种复杂地质条件下能顺利成孔成桩,长臂螺旋钻钻至设计深度后,及时高压注浆,高压浆的作用可把孔壁周围的地下水排至孔外,加上水泥浆的重力作
用,从而保证孔壁不坍塌而顺利成孔。
该施工方法施工速度快,在一般粘性土和砂质土层中,直径Ф800,长10~20m的桩,一台钻机一天成桩15~20根。
无噪音、振动和排污小,钻孔压浆桩是直接在提钻过程中用高压水泥浆护壁,不需要大量泥浆池,也不会产生泥浆,施工方便。
(二)土层锚杆施工
土层锚杆施工方法为用锚杆钻机钻至预定深度,开始注水泥浆护壁,然后穿钢绞线,多次补浆即完成。待达到要求强度后张拉锁定。
具体施工流程如下:
锚杆施工由现场施工测量人员按设计要求放出锚杆位置;锚杆机就位后,检查锚水平位置、标高、钻杆倾角,经检查无误后方可钻进;
钻孔过程中若遇障碍物或异常情况应及时停钻,待情况查明并采取措施后再继续钻进。钻至设计深度后空钻出土,拔出钻杆;下锚索前检查锚索并做隐蔽工程检查记录;
锚杆倾角15°,钻至设计深度后,及时下拉杆及密封孔口,并进行2~3次压力灌浆,压力为1~3MPa,以保证浆液饱满;
注浆材料及配比根据设计要求确定,注漿浆液搅拌要均匀,随搅随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块、杂物等混入浆液,水泥浆搅拌必须严格按配比进,注浆由孔底开始,直至水泥浆溢出孔口后停止注浆;
锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm,垂直方向孔距误差不应大于l00mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%;
土层锚杆均为预应力锚杆,锚杆施加预应力前,应先做锚杆抗拔试验2~3根,以验证锚杆设计的可靠性,并绘制Q—S曲线,试验系数为1.2;
锚杆张拉前,应对张拉设备进行标定。锚固体与台座混凝土强度均应大于15.0MPa时,方可进行张拉。锚杆张拉应按一定程序进行,锚杆张拉顺序,应考虑临近锚杆的相互影响。锚杆正式张拉之前,应取0.1~0.2设计轴向拉力值N1,对锚杆预张拉1~2次,使其各部位的接触紧密,杆体完全平直;
预应力为锚杆抗拔力值的70%,张拉后锁定;
锚杆质量控制标准应该跟土钉墙中相关内容相符合。
(三)土钉墙施工
(1)分层分段施工
为配合土方开挖与喷锚施工同步进行,在基坑西侧大面积开挖的同时,可根据东侧土钉墙施工的需要,先开挖东侧6m的工作面,便于土钉墙西侧土方同步施工。开挖深度满足土钉施工要求,不得超过相应土钉层距0.3m,沿基坑水平向不超过15m为一施工段,不宜太长,开挖时,若边壁局部有坍塌,必须进行补救,靠近坑壁侧要注意不得超挖,以保证边坡安全和稳定。
(2)土钉制作
为使土钉顺利送入土中,在土钉上每隔2m处焊接对中支架,形成锥形滑撬。同时保证土钉在孔居中位置,防止出现偏心,以提高抗拔力。
(3)土钉成孔
土钉施工成孔采用洛阳铲成孔,孔径保证大于100mm,成孔过程中注意控制倾角及孔径。成孔后对孔深、孔径、倾角进行检查验收,做好施工记录及隐蔽工程检查记录。成孔孔位可根据实际情况进行局部调整,成孔角度,在遇到障碍物时,可适当调整。
(4)土钉送入
土钉施工应按设计要求安装对中支架,土钉插入孔深不得低于设计长度的95%,以保证钢筋保护层厚度。对复检合格的钢筋按设计要求制作杆体,钢筋焊接满足双面焊5d,单面焊10d,并按要求加焊定位支架。土钉送入孔中后,随即进行压力注浆,注浆压力达到0.5MPa时,注浆管插到距孔底250~500mm,持续5min,为保证注浆饱满,在孔口设止浆塞,使水泥浆能够有效渗入土体孔隙中。
(5)坑边修坡
挖土时修补侧壁,保证坡度符合施工要求,此施工的好坏关系到面层喷射混凝土的质量和耗材用量,必须严格控制施工,使其符合相关要求。
(6)钢筋网片施工
及时绑扎修好的坡面,将网片固定在坡面的短钢筋上,上下左右根对根绑扎搭接,并不少于两点焊接,钢筋网片借助L字型锚头及压筋压焊在土钉端部形成一体。钢筋网与下层钢筋搭接长度为25d,钢筋网与土钉锚固装置要连接牢固,喷射混凝土时钢筋不得晃动,钢筋网片按设计要求制作,网片搭接长度满足300 mm,网片距坡面4O~50mm,网片外侧按设计要求加焊加强筋。
(7)喷射混凝土施工
严格控制喷射施工时的计量配合比;分段进行喷射工作,同一分段内喷射应自上而下进行,每次喷射厚度为50mm;进行喷射操作时,喷头应垂直于受喷面,二者之间保持间距0.6~1.0m;喷射混凝土终凝2h后要洒水养护,坚持3~7d。
参考文献:
[1]王承武.高层建筑施工中的深基坑问题及对策[J].中国城市经济,2011(11).
[2]张晋.浅议深基坑支护施工技术的应用[J].技术与市场,2010(11).
[3]解新路.新型基坑支护体系施工工艺研究[J].建筑技术开发;1997(06).
[4]全长红.探讨深基坑支护施工控制[J].大科技:科技天地,2011(15).