近距离深基坑支护工程施工技术分析

发表时间:2021/6/18   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:杨自磊
[导读] 摘要:深基坑工程是具有时代特点的一种岩土工程,这种工程重点在于选择合理的支护方案以及施工技术。
        中铁十四局集团第三工程有限公司  济南市  250000
        摘要:深基坑工程是具有时代特点的一种岩土工程,这种工程重点在于选择合理的支护方案以及施工技术。随着时代的发展,我国城市建筑逐渐增多,建筑密度也随着不断增大,加之为最大限度的利用土地,导致新建工程的深基坑与既有建筑距离非常近。对于此类工程,广大工程技术人员必须充分重视和全面考虑,否则将造成边坡失稳事故。本文通过工程实例,对深基坑边坡支护施工技术进行分析,为其他工程建设提供参考。
        关键词:深基坑支护;施工技术;近距离;
        1.引言
        近几年来,随着城市建设建筑事业的不断发展,建筑密度也随着不断加大,再加上开发商最大限度地利用土地,最终导致新建工程的深基坑与相邻已施的工程距离非常近。而深基坑边坡支护结构种类繁多,根据实际情况选择最佳的支护形式,保证基坑的稳定性,是至关重要的。
        2.工程概况
        新汇嘉地下停车场位于库尔勒市朝阳路东侧、塔河明城小区南侧,紧邻汇嘉时代星街,结构类型为框架结构,工程总建筑面积为20177.69㎡,建筑层数为地下2层,其中地下一层层高为4.2米,地下二层层高为5.1米。基坑开挖深度达到10.6m,为深基坑工程,且新建地下停车场结构边线距塔河明城小区34F居民楼最近处仅有13.4m,施工安全风险较大。
       
        2.1 工程地质
        场地土层主要由杂填土及全新世冲积形成的粉土、碎石土组成,距其沉积顺序可分为四层,特征如下:
        ①素填土:厚度0.50m~0.80m,成分以粉土为主;
        ②粉土:厚度0.60m~1.00m,密实度:中密,湿度:稍湿;
        ③卵石:厚度3.10m~4.40m,密实度:稍密;
        ④卵石:最大揭露厚度15.1m,密实度:中密~密实。
        2.2 水文地质
        场地内无地表水,地下水水位埋深为现自然地面以下20.0m,地下水类型为潜水,年均正常水位变幅1.0m左右,受孔雀河水补给,补给源充沛。
        3.支护方案选择
        基坑开挖深度为10.6m,AB段结构边线距离塔河明城3幢34F居民楼约13.4m,采用支护排桩、两排锚索、桩间挂网喷浆支护;FG段边线距新汇嘉时代星街16m,采用支护排桩、单排锚索、桩间挂网喷浆支护;AG、EF、DE段边线周边有排污管线,且不具备迁改条件,采用1:0.5坡度土钉墙进行支护;BC、CD段采用1:0.8坡度自然放坡喷水泥浆进行基坑支护,于5m处设置1m宽二台。
        基坑支护平面布置如下图所示
       
        3.1 排桩支护
        桩基采用钻孔灌注桩,桩径φ800mm,桩间距2000mm,桩身砼强度为C30。采用旋挖钻机干钻法钻进成孔施工方法,为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短而造成塌孔,采取分批跳孔施作,钻孔桩施工时按每间隔一孔施作。
        混凝土采用一次性浇筑,灌注过程中,设计桩顶标高以下3米范围内混凝土采用插入式振捣棒进行振捣密实,以保证桩顶混凝土质量。成桩后采用环切法凿除桩头混凝土,并清理桩头杂物,准确放样出冠梁位置,施工完垫层后绑扎冠梁钢筋,使整排支护桩连为一个整体。
        施工中出现的问题:①由于原地面以下3m为回填土,钻机钻进过程中塌孔,干钻法无法正常成孔,后经研究改为湿作业成孔灌注桩,灌注水下混凝土;②原地面距设计基底标高10.6m范围内多为砂卵石,卵石粒径较大,所选钻机为徐工XR120,功率较小,无法钻至设计标高,后改为徐工XR260旋挖钻机。
        3.2 预应力锚索支护
        预应力锚索是一种承受拉力的结构体系,主要是将锚索的一端固定于稳定的土层中,另外一端与被加固的结构物(支护桩)紧密结合,共同作用形成一种全新的支护体系。其核心受力体是高强度预应力钢绞线,安装并张拉,阻止支护桩发生变形和位移,通过建立的后张预应力场来抑制、减弱甚至消除天然力场对工程地质体或建筑物带来的危害。
        施工过程中,AB段设置两排锚索,第一排锚索长度16m,第二排锚索长度13m,GF段设置一排锚索,锚索长度13m,孔径均为150mm,与水平方向夹角为15°。锚索内压力注1:0.5素水泥浆,采用二次注浆工艺,锚索水平间距为2000mm,采用3根1×7的15.2mm低松弛钢绞线。
        施工中出现的问题:根据施工进度计划,GF段优先施工,张拉锚索前土方分层开挖较大,只得搭设脚手架进行锚索张拉施工。
        AB段排桩+锚索支护施工过程中,采用增量法进行内力计算,并进行抗倾覆稳定性验算:
       
        抗倾覆安全系数:
       
        ——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
        ——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
        开挖至-5m处
       
        此时Ks = 5.567 >= 1.250,满足规范要求。
        于-4.5m处施加第一道锚索
       
        此时Ks = 6.284 >= 1.250,满足规范要求。
        开挖至-7m处
       
        此时Ks = 3.896 >= 1.250,满足规范要求。
        于-6.5m处施加第一道锚索
       
        此时Ks = 4.495 >= 1.250,满足规范要求。
        开挖至设计标高-10.6m处
       
        此时Ks = 2.108 >= 1.250,满足规范要求。
        综上,安全系数最小时为开挖至-10.6m处,最小安全Ks = 2.108 >= 1.250,满足规范要求。
        内力位移包络图如下图所示
       
        地表沉降图
       
        GF段结构边线距既有建筑物较远,且既有建筑为6F购物广场,边坡支护安全系数较高,此处不再对各施工阶段内力及位移进行计算。
        3.3 土钉墙支护
        土钉墙支护采用土钉+钢筋网片+喷射混凝土的联合支护方式,这种联合支护方法相较于单独的土钉支护及喷射混凝土支护,对于维护土体的整体稳定性更加有效。土钉用于加固土体内部的整体稳定性,钢筋网片及喷射混凝土用于加固表层松动的土体。
        土钉按设计采用Φ48钢管,坡面上共5道土钉,长度由上至下依次为2.5m、3.5m、4.0m、5.0m、4.0m,土钉射入角度为15°,上下两道间距2.0m,施工完成后,土钉内注1:0.5素水泥浆。钢筋网片采用Φ8@200,喷射混凝土强度为C20。
        施工中出现的问题:前期施工过程中,注浆管未插入孔底位置,实际注浆量与理论注浆量不符,孔中气体未全部排出。后期施工过程中,根据实际的土钉长度,计算注浆管插入孔内的长度并比较实际注浆量与理论注浆量。
        4.边坡支护效果分析
        本项目根据实际情况,采取了三种不同的支护形式:支护桩+锚索+挂网喷浆、土钉墙+挂网喷浆、自然放坡+喷浆,取得了良好的成效,且经济实用。深基坑边坡支护形式较多,钢板桩经济性较好,但由于基坑距既有建筑太近,侧向抗压能力较差,不适用;地下连续墙支护性能极好,但工程造价较高,不实用。故根据实际情况选择最适宜的支护方案,也是今后技术人员需着重考虑的问题。
        5.结束语
        随着我国城市化的发展,城镇化水平的提高,高层建筑不断涌现,因此深基坑工程成为建筑业施工的主旋律。深基坑支护技术是保证施工安全的核心,技术人员应加强对基坑支护技术的研究,通过具体的实际施工情况,选择合理的支护形式,及时分析整合深基坑支护理论,从而提高深基坑支护施工技术水平,更好的推动建筑业发展。此外,还需加强安全监督工作,加强对施工人员的安全教育,确保深基坑工程设计施工中各项工作正常开展。
        本文中就实际情况为例,介绍了支护桩、锚索、土钉墙等几种常见的支护形式,并指出了各种支护形式在施工中遇到的问题及解决方式,同时也为以后同类深基坑支护施工积累了宝贵的经验。
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