摘要:軟土深基坑開挖施工過程中往往會引起支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移,以及基坑內(nèi)外土體變形,危及基坑本身安全,而且會殃及臨近構(gòu)(建)筑物和地下各種設(shè)施,造成巨大損失,掌握軟土深基坑支護施工方法尤為重要。
關(guān)鍵詞:深基坑支護,SMW工法,深層攪拌樁,鋼支撐
一、工程概況
本工程場地位于萬頃沙鎮(zhèn)十六涌東側(cè),場地地貌屬海陸交互相沖積平地,原地勢低洼,后經(jīng)人工堆土吹砂填平,本場地巖土層自上而下可分為吹砂層、第四系海陸交互相沉積層及燕山期花崗巖三大類,至中風(fēng)化層達45米。地下水較為豐富,與場地旁十六涌河水聯(lián)系密切。場地地質(zhì)條件極差,所需開挖的基坑側(cè)壁及底部均處在淤泥層,地基土強度低,僅為40kPa;施工設(shè)備是無法直接站在該淤泥層表面上工作的;擬建建筑物的基礎(chǔ)均為預(yù)應(yīng)力管樁(PHC樁),該樁型抗水平推力極差;同時基坑內(nèi)深厚的軟土層容易出現(xiàn)突涌危險?紤]上述因素,本工程深基坑支護底部被動區(qū)采用深層攪拌樁封底,圍護壁采用排樁+內(nèi)支撐的支護形式,其中圍護壁排樁采用型鋼水泥土(SMW工法)連續(xù)墻。采用上述施工方法,既縮短工期,降低成本,又保證了施工質(zhì)量和安全,使得總體優(yōu)勢明顯。
以下通過一個有較強代表性的本工程-11m基坑講述基坑支護的施工方法。
二、基坑支護施工方法
1、SMW工法連續(xù)墻施工
SMW工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘,同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌,在各施工單元之間則采取重疊搭接施工,然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補強材,至水泥結(jié)硬,便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。
施工機具
本工程SMW工法連續(xù)墻施工機具為DH608樁架配掛三軸攪拌頭,SMW工法地下連續(xù)墻鉆孔直徑設(shè)計為650mm,內(nèi)插H型鋼為500。
SMW工法施工方法
(1)地坪處理
三軸機施工前,必須先進行場地平整,保證能行走50t大吊車及步履式重型樁架為準(zhǔn)。
(2)測量放線
(3)開挖溝槽
根據(jù)基坑圍護內(nèi)邊控制線,采用反鏟開挖1.5×1.5m溝槽,并清除地下障礙物。開挖溝槽余土及時處理,以保證SMW工法正常施工,達到文明工地要求。
(4)定位型鋼
垂直溝槽方向放置兩根定位型鋼,規(guī)格為[200×200的槽鋼,長約2.5m,再在平行溝槽方向放置兩根定位型鋼規(guī)格500×200的工字鋼,長約10m,H型鋼定位采用型鋼定位卡。
(5)樁機就位
三軸攪拌樁三軸中心間距為500mm,根據(jù)這個尺寸在平行H型鋼表面用紅漆劃線定位。由當(dāng)班班長統(tǒng)一指揮,樁機就位,移動前看清上、下、左、右各方面的情況,發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時清除,樁機移動結(jié)束后認真檢查定位情況并及時糾正。樁機應(yīng)平穩(wěn)、平正,并用線錘對龍門立柱垂直定位觀測以確保樁機的垂直度,并用經(jīng)緯儀經(jīng)常校核。三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進行定位復(fù)核,偏差值應(yīng)小于2cm。
(6)實施套鉆
SMW工法按圖示順序進行,其中陰影部分為重復(fù)套鉆,保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量,該施工順序一般適用于N值小于50的地基上,水泥攪拌樁的搭接以及施工設(shè)備的垂直度補正是依靠重復(fù)套鉆來保證,以達到止水的作用。
①跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接:一般情況下均采用該種方式進行
、趩蝹(cè)擠壓式連接方式:對于圍護墻轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下用此連接。
(7)攪拌注漿(攪拌速度及注漿控制)
、偃S水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液,同時嚴(yán)格控制下沉和提升速度。根據(jù)設(shè)計要求和有關(guān)資料規(guī)定,下沉速度不大于1m/min,提升速度不大于2m/min,在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿,做好每次成樁的原始記錄。
、谥苽渌酀{液及漿液注入
在施工現(xiàn)場搭建拌漿施工平臺,平臺附近搭建150m2水泥庫,在開機前應(yīng)進行漿液的攪制,開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.5∽2.0,每立方攪拌水泥土水泥用量為360kg,拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算,漿液流量以漿液輸送能力控制。土體加固后,攪拌土體28天抗壓強度不小于0.6MPa。
(8)吊放型鋼
三軸水泥土攪拌樁施工完畢后,吊機應(yīng)立即就位,準(zhǔn)備吊放H型鋼,型鋼在插入前,應(yīng)涂好涂料。
、倨鸬跚霸诰郒型鋼頂端200mm處開一個中心圓孔,孔徑為40mm,裝好吊具和固定鉤,然后用吊機起吊H型鋼,用線錘校核垂直度,必須確保垂直。
、谠跍喜鄱ㄎ恍弯撋显O(shè)H型鋼定位卡,固定插入型鋼平面位置,型鋼定位卡必須牢固、水平,而后將H型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi),垂直度控制用線錘控制。
、鄹鶕(jù)甲方提供的高程控制點,用水準(zhǔn)儀引放到定位型鋼上,根據(jù)定位型鋼與H型鋼頂標(biāo)高的高度差,在定位型鋼擱置槽鋼,焊φ8吊筋控制H型鋼頂標(biāo)高,誤差控制在±5cm以內(nèi)。
④待水泥土攪拌樁達到一定硬化時間后,將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。
、萑鬑型鋼插放達不到設(shè)計標(biāo)高時,則采取提升H型鋼,重復(fù)下插使其插到設(shè)計標(biāo)高,下插過程中始終用線錘跟蹤控制H型鋼垂直度,并用經(jīng)緯儀校核。
(9)滲漏水處理
在整個基坑開挖階段,密切注視基坑開挖情況,一旦發(fā)現(xiàn)墻體有漏點,及時進行封堵。①設(shè)置引流管;②配制化學(xué)漿液;③將配制拌合好的化學(xué)漿和水泥漿送入貯漿桶內(nèi)備用;④注漿時啟動注漿泵,通過2臺注漿泵2條管路同時接上Y型接頭從H口混合注入孔底被加固的土體部位;⑤注漿過程中應(yīng)盡可能控制流量和壓力,防止?jié){液流失;⑥施工參數(shù):注漿壓力:0.3-0.8Mpa;注漿流量:25-35l/min。
(12)冠梁及砼斜撐支座施工
SMW工法連續(xù)墻施工完后,在頂部澆筑700×700鋼筋混凝土冠梁及砼斜撐支座,混凝土強度C25,以保證支護的整體穩(wěn)定,按砼工程施工。
2、深層攪拌樁封底的施工方法
坑底被動土區(qū)加固采用深層攪拌樁,加固厚度2m。施工機具為PH-5深層攪拌機。樁徑φ500mm,樁間距400,有效樁長2~6m,加固厚度約2m,水泥摻量為50Kg/m,加固深度上方不加水泥。
3、內(nèi)支撐的施工
內(nèi)支撐有鋼支撐、鋼圍檁,鋼支撐、鋼圍檁規(guī)格有兩種方式:標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件或者不定尺構(gòu)件。施工時根據(jù)圍檁、支撐梁的長度,安排下料根數(shù),提前將鋼支撐及型鋼圍檁焊接或拼接成所需的長度再吊裝;較長的支撐可分幾次安裝。
本工程采用三道鋼支撐,分別位于-2m、-5m、-8m,鋼支撐鋼管為Ф600*14,必須施加預(yù)應(yīng)力,第一層5m以內(nèi)的角撐可用雙拼HN450H型鋼,不必須施加預(yù)應(yīng)力,可直接焊于混凝土支座埋件上,鋼圍檁為雙拼HN450H型鋼圍檁及三角頭鋼斜撐支座。
內(nèi)支撐的安裝使用規(guī)定
鋼支撐及鋼圍檁安裝
內(nèi)支撐安裝穿插在基坑土方開挖全過程中,每層內(nèi)支撐安裝須待該層或該層局部整塊土方開挖完后再方可安裝。
土方開挖至寇梁下1米→一層水平鋼支撐施工及加載預(yù)應(yīng)力→土方開挖至二層支撐下1米→施工鋼圍檁→二層水平鋼支撐施工及加載預(yù)應(yīng)力→土方開挖至三層支撐下1米→施工鋼圍檁→三層水平鋼支撐施工及加載預(yù)應(yīng)力。
基坑開挖、支撐及墊層施工時應(yīng)遵循“分層、分塊、留土護壁、對稱、限時開挖及支撐施工”的總原則,利用時空效應(yīng)原理,盡量基坑無支撐的暴露時間,嚴(yán)格控制基坑變形。
基坑每層開挖完成,暴露支撐工作面后,及時制作拼裝鋼圍檁、鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力,完成加固后方可進行側(cè)面及下部土方開挖,鋼支撐、鋼圍檁安裝參照鋼結(jié)構(gòu)安裝的一般規(guī)定。
3、內(nèi)支撐拆除施工
內(nèi)支撐拆除總工期穿插在土建工期中,每層支撐待該層結(jié)構(gòu)混凝土達到設(shè)計強度75%和土方回填后再拆除,每層內(nèi)支撐拆除遵循先支后拆,后支先拆的總原則。
同樣內(nèi)支撐拆除工作與土建施工緊密相關(guān)。應(yīng)合理安排作業(yè)區(qū)域和工作流程,相互配合,避免干擾,在基坑安全大局下,合理安排進度。
施工具體步驟
待地下室承臺和底板澆筑完,且混凝土的強度達到設(shè)計強度75%和該層土方回填后,開始拆除最下面一層內(nèi)支撐系統(tǒng),以后逐層進行。
4、SMW工法連續(xù)墻H型鋼回收
在主體結(jié)構(gòu)施工至±0.000后,開始拔出深基坑支護H型鋼。利用50t履帶式吊車和高頻低幅液壓振動錘,按“先振后拔、邊振邊拔、嚴(yán)禁強拔”的原則進行施工。在型鋼拔出離地面兩米的范圍內(nèi)時,停止震動,緩慢拔出。并及時將粘在型鋼上的水泥土清理干凈,歸堆碼好。對拔出型鋼留下的空洞及時利用細沙回填。
三、結(jié)論
本工程采用上述的支護方案具有如下優(yōu)點:1)豎向支護結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件,水平向支撐也為鋼結(jié)構(gòu),支護體系無養(yǎng)護時間,施工完成后可立即進行土方開挖,大大縮短工期;2)鋼結(jié)構(gòu)具可回收,能重復(fù)利用的特點,使得支護整體費用大為降低;3)更為重要的是解決了施工中必然會出現(xiàn)的底部突涌和四周滲水的現(xiàn)象,防止了坑內(nèi)工程樁(PHC管樁)斷裂、傾斜。同時通過跟蹤監(jiān)測,支護水平位移小于15㎜(控制值30㎜),地下水位下降小于1000㎜(控制值2000㎜),周邊公共設(shè)施沉降小于15㎜(控制值30㎜),滿足施工規(guī)范及施工安全要求。
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