复合土钉与止水帷幕在工程中的综合应用

发表时间:2021/7/27   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:熊从燕
[导读] 提要:本文通过具体工程的应用实例,详细介绍了复合土钉支护与止水帷幕工程方案选择、施工控制等要点,并对工程中遇到的问题进行论述,可以作为此类工程施工的参考案例。
        身份证:45032319910816XXXX
        提要:本文通过具体工程的应用实例,详细介绍了复合土钉支护与止水帷幕工程方案选择、施工控制等要点,并对工程中遇到的问题进行论述,可以作为此类工程施工的参考案例。
        关键词:深基坑;复合土钉;预应力锚索;旋喷桩;止水帷幕
        一、前言
        随着城市建设的高速发展,高层建筑不断出现。高层建筑地下空间的应用是缓解城市用地日益紧张矛盾的有效手段。根据建筑用地地质、水文以及周边情况,综合考虑基坑支护以及地下止水、排水施工方案,不仅能减少对周边环境的影响并且能提高施工效率,减少工程造价,是值得认真进行研究的课题。本文通过工程实例,对高层建筑深基坑支护以及基坑止排水的方案选择、施工控制等要点进行论述。
        二、工程概况
        本人管理的某高层工程,总建筑面积为55816.16m2,其中地上26层,建筑面积44502.16m2,地下2层,建筑面积11314m2,为框剪结构。地下室-1层层高4.65米,-2层层高为6.1米,基坑开挖深度为10.90米。
        1、工程水文地质情况:根据钻探深度范围内揭露的岩土层分布,拟建场地土层中分布有两层地下水,第一层为上层滞水,该层地下水主要存在于填土层中,其稳定水位为1.5~2.6m,其主要补给来源为雨水及生产生活用废水;第二层为潜水,主要赋存在圆砾层及粉土层中,其稳定水位为8.5~9.2,属孔隙水,稍具承压性。该层地下水水量丰富,与邕江有水力联系,水位随季节性变化。
        2、周边环境情况:拟建工程基坑北侧为14层的内科病房楼,东侧临近一栋6层行政办公楼与两栋6层住宅楼,东南侧临近一个游泳池,南侧局部靠近19层的肿瘤病房楼,西北侧临近一栋3层食堂,本基坑边线距这些建(构)筑物距离均小于5m,且北侧内科病房楼与东侧住宅楼均采用浅基础,须重点保护。基坑南面靠近肿瘤病房楼的化粪池。
        三、施工方案的确定
        工程地处市区医院内,距离周边原有建筑物较近,基坑施工对周边环境的影响很大,如何选取最优的施工方案,减少影响,是本工程重点考虑的问题。工程所在地距离邕江较近,地下水补水充分,基坑降排水方案的选择是决定工程基坑施工成败的主要因素。经设计单位与施工单位反复论证,采取以下方案:对具备复合土钉作业条件,在允许其变形、沉降但不导致严重安全事故的原则下,大部分区域采用复合土钉支护;其余区域由于靠近房屋,不具备放坡条件,复合土钉支护稳定性不足,从安全性考虑采用桩锚支护。地下水采用高压旋喷桩止水帷幕止水,取消原设计的井点降水法,有效减少噪音的影响。
        1、基坑支护方案:
        ⑴排桩支护:支护桩采用机械钻孔桩,优先采用旋挖桩或长螺旋钻孔灌注桩,桩顶设钢筋砼冠梁。
        ⑵锚杆支护:)成孔直径分为110mm150mm两种,除注明外倾角为向下15度;喷射砼护坡:砼C20,厚δ=80mm;)预应力锚索钻孔直径分为200mm和250mm两种。
        2、基坑止水方案:为确保基坑及周边建筑物的安全,为地下施工提供干燥作业条件,本工程采用明沟排水系统与高压旋喷止水帷幕系统结 )高压旋喷止水桩与支护桩共同组成止水帷幕,其中止水旋喷桩采用Φ600(800)@600mm设置。
        四、主要项目的施工要点
        1、旋喷桩施工
        ⑴、旋喷桩机应垂直于地面,要注意机架平整度和导向杆的垂直度,其偏差不宜大于1%。
        ⑵、水泥浆不能离析,水泥浆要严格按照设计的配合比配置。为防止水泥浆离析,可在灰浆机中不断搅动,待压浆前才将水泥浆转入料斗中。
        ⑶、要根据加固强度和均匀性预搅,以利于水泥浆均匀搅拌。
        ⑷、压浆时不允许发生断浆现象,输浆管不能发生堵塞。
        ⑸、严格按设计确定的参数,旋喷转速不大于20转/min,提升速度6-12cm/min,喷浆压力不小于28Mpa。
        ⑹、控制重复搅拌时的下沉和提升速度,以保证加固范围深度内得到充分搅拌。
        ⑺、在成桩过程中,凡是由于电压过低或其它原因造成停机,使成桩工艺中断的,为防止断桩,在搅拌机重新启动后,将喷射嘴下沉0.5m再继续成桩。
        ⑻、在障碍物不能清理的位置,应及时上报建设单位、监理与设计方,根据要求采取相应的措施进行有效处理。
        (9)、钻头下沉前,先试喷检查,防止喷嘴堵塞,若途中喷嘴堵塞,则将喷射管提出地面,处理好后再进行施工。
        2、预应力锚索施工
        ⑴、钻孔措施
        ①、钻孔结构
        钻孔按设计要求直径钻至终孔,钻孔角度为15度或25度,孔深按设计剖面图,长于锚索长度1.0m,用于张拉、锁定。
        ②、钻机就位和安装调试
        a、钻孔前根据设计要求定出孔位、做好标记。作业面场地要平坦、坚实。钻机就位后,应保持平稳,钻机立轴应与锚索倾角一致,并在同一线上。采用罗盘对倾角进行校准。
        b、根据设计所确定的锚杆孔位、孔径、长度和倾斜度进行钻孔。


        c、钻孔机具,主要以合金钻头进行钻进,对于桩体内采用预留孔位的作法,但应注意保护好预留孔位;对于入岩部分则采用金刚石钻头或以潜孔锤进行成孔。
        f、在施工中应严格控制孔径,保证其倾角,成孔后应用将孔内清理干净。
        g、根据场地地质条件,钻孔过程中须采用套管距进成孔工艺。
        ③、钻进参数
        钻压: 1~2.5 kN;转速: 20~80 r/min;风量: 9~12 m3/min;风压: 0.7~1.2MPa。
        ④、锚索钻孔应满足下列要求:锚孔水平、垂直方向孔距误差不大于50mm钻孔角度允许偏差为3°;锚孔深应大于设计深度0.5~1m。
        ○5、注浆
        a、主要设备:搅拌机,压浆机等。浆液采用1:0.5-1:1,一次注浆压力为0.6-1.0Mpa,二次注浆压力为2.5-5.0Mpa
        b、配制砂浆:按设计要求配制浆液,为了避免堵塞压浆泵,砂浆需经过滤网倒入压浆泵。浆液应搅拌均匀,随搅随用,并在初凝前用完,防止石块杂物混入浆液。
        c、注浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥,结石体要求具有良好的抗裂能力。
        d、注浆:开动注浆泵,将浆液注放钻孔底部,再由孔底返回孔口,当孔口开始向外流浆时,停止注浆。灌浆时逐步将灌浆管向外出拔出直至孔口,使拔管过程中保证管口始终埋在浆内且有助与浆体密实。
        e、浆液硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆。注浆量不得小于计算量,其充盈系数不小于1.1。
        f、注浆完毕后将外露钢绞线清洗干净,并保护好。
        ○6、腰梁制作
        按设计要求本工程中的腰梁采用钢筋混凝土腰梁和钢腰梁,施工时要求保证锚索具有较好的张拉锁定面。
        ⑦、锚索养护
        当完成最后注浆完成后,须有一定的时间养护,养护时间的长短,根据试验室配比试验和结实体而定。
        3、锚杆及锚喷支护部分
        ⑴、放线定位
        根据设计方案和土层地质条件,采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行锚杆放线确定锚杆的标高、间距,定出孔位,做出标记。锚杆布孔距允许偏差为±50mm。
        ⑵、成孔
        锚杆成Φ110孔,成孔中严格按操作规程钻进。钻孔及清洗孔后,应及时安设锚杆及灌浆以防止塌孔。孔位的允许误差不大于200mm,钻孔的倾角误差不大于±3°。成孔过程中,遇有障碍物需改变孔位时,不得影响支护安全。
        ⑶、放钢筋
        锚杆钢筋制作应严格按施工图施工,使用前应调直并除锈去污。锚杆钢筋植入时沿筋体每隔1.5~2.0m设置一个对中支架(用8mm钢筋加工),以保证锚杆钢筋保护层厚度。安放时,应避免杆体扭压、弯曲,注浆管与锚杆杆一起放入孔内,注浆管应插至距孔底250mm~500mm。
        ⑷、洗孔
        ①必须采用高压水进行洗孔,确保孔里不存在泥浆,影响锚杆施工质量。
        ②当锚杆进入强风化层以上岩层时,应采用稀水泥浆进行清孔,避免岩石软化。
        ⑸、注浆
        ①注浆材料采用水泥浆,水灰比为0.45-0.55,采用42.5R普通硅酸盐水泥,施工时视情况加入适量的速凝剂等外加剂用以促进早强和控制泌水。当浆体工作度不能满足要求时可外加高效减水剂,不能随意加大用水量。应注意向孔内注入浆体的充盈系数不小于1.1。锚杆采用压密注浆工艺。
        ②注浆时,在注浆压力0.5~1.2MPa作用下,按设计水灰比将水泥浆压入孔内。注浆时,注浆管插入至距孔底250~500mm左右。
        五、总结
        1、该工程经精心组织施工,施工过程严格控制,在允许其变形、沉降但不导致严重安全事故的原则下大部分基坑区域采用了复合土钉围护结构,其变形在允许范围内,确保基坑围护安全并大大降低了工程造价。
        2、旋喷桩止水帷幕止水效果良好,保证了工程基础施工的顺利开展,避免了采用井点降水所产生的噪音影响及周边地面的沉降,对周边环境的影响较小,取得了很好的经济效益和社会效益。
        参考文献
        1.建筑基坑支护技术规程.中国建筑工业出版社,2002.
        2.建筑桩基技术规范.中国建筑工业出版社,2008.
        3.锚杆喷射混凝土支护技术规范.中国建筑工业出版社,2001.
        4.岩土锚杆(索)技术规程.中国计划出版社,2005.
        5.建筑施工手册(第四版).中国建筑工业出版社,2008.

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