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摘要:深基坑支護作為土建基礎施工中一種常見的技術(shù)工藝,在城市高層建筑施工中得到廣泛應用。目前,深基坑支護技術(shù)工藝主要包括高壓旋噴樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等,本文將圍繞施工中常用的深基坑支護技術(shù)類型展開全面論述。
關鍵詞:土建基礎施工;深基坑;支護技術(shù);實際應用
1前言
近年來,深基坑支護技術(shù)日漸純熟,防護效果逐步突顯,滑坡、坍塌等安全事故的發(fā)生幾率呈現(xiàn)出明顯的下降態(tài)勢。在實際施工過程中,工程技術(shù)人員也積極借鑒先進的技術(shù)經(jīng)驗,并結(jié)合土建工程項目所處的地理位置、地質(zhì)條件與建筑規(guī)模等信息,不斷對支護技術(shù)進行創(chuàng)新,在確保施工質(zhì)量與安全的前提下,提高了施工進度。
2深基坑支護主要技術(shù)類型
2.1高壓旋噴樁技術(shù)
高壓旋噴樁技術(shù)工藝適用于淤泥質(zhì)土、可塑黏性土、砂土、黃土及碎石土等土建基礎。技術(shù)工藝流程包括:測量放線、確定孔位、鉆機鉆孔、下噴射管、攪拌制漿、給水供氣、噴射注漿、冒漿、旋擺提升、成樁成墻、充填回灌。在鉆機鉆孔階段,鉆孔口徑需要大于噴射管外徑20mm~50mm,以保證在噴射漿體時能夠正常返漿、冒漿,同時,為了確保鉆孔垂直,每鉆進5m的深度,需要用水平尺測量機身水平與立軸垂直一次,當鉆孔深度小于30m時,孔斜率不得大于1%。在噴射注漿階段,如果噴射過程因故中斷后,在恢復噴射時,必須進行復噴,復噴的搭接長度不得小于0.5m。如果孔內(nèi)出現(xiàn)漏漿情況,應停止提升,直到不漏漿時,繼續(xù)提升。高壓噴射注漿結(jié)束后,應當及時清洗灌漿泵及輸漿管路,防止噴嘴或者管路堵塞。
2.2鉆孔灌注樁技術(shù)
鉆孔灌注樁技術(shù)工藝適用于粘性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等土建基礎。根據(jù)護壁形成方式的不同,可以分為泥漿護壁施工法以及全套管施工法。泥漿護壁施工法的工藝流程是:場地平整、制備泥漿、埋設護筒、安裝鉆機、鉆機成孔、清孔、放置鋼筋籠、灌注混凝土、拔出護筒。全套管施工法的工藝流程是平整場地、搭建工作臺、安裝鉆機、壓套管、鉆進成孔、放置鋼筋籠、放置導管、澆注混凝土、拉拔套管。全套管施工法適用范圍廣,在各種土質(zhì)的地基中均可使用,而且能夠建造比預制樁直徑大的多的混凝土樁,但是,由于在灌注混凝土時,始終處于泥水當中,這就增加了混凝土質(zhì)量的控制難度,另外,全套管施工法耗費時間長,成孔速度慢,在鉆孔過程中產(chǎn)生的泥渣極易對周邊環(huán)境造成污染[1]。
2.3地下連續(xù)墻技術(shù)
地下連續(xù)墻技術(shù)工藝適用于基坑深度大于10m的軟土地基或者砂土地基當中,主要工藝流程包括:導墻、泥漿護壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。在導墻施工中,導墻的深度一般控制在1.2m~1.5m之間,墻頂高出地面10cm~15cm,這樣能夠有效防止地表水流入地基導致泥漿質(zhì)量下降。在成槽施工中,施工機械的選擇至關重要,對于軟土質(zhì),地基深度在15m以上時,選用普通導板抓斗,對于密實的砂層或者礫土層選用多頭鉆或加重型液壓導板抓斗,對于大顆粒卵礫石土層通常選用沖擊鉆。地下連續(xù)墻支護技術(shù)施工噪聲小,墻體剛度大,防滲性能好,是深基坑支護施工中較為常用的一種技術(shù)類型。
2.4土釘墻支護技術(shù)
土釘墻支護技術(shù)適用于具有一定粘結(jié)性的粘性土、粉土、黃土或者砂土地基當中,土釘類型主要分為鉆孔注漿型、直接打入型以及打入注漿型三類。在施工過程中,土釘墻墻面的坡度不得大于1:0.2,土釘?shù)拈L度通常是開挖深度的0.5~1.2倍,間距保持在1m~2m左右,與水平在的夾角介于5º~20º之間,土釘鋼筋的直徑宜為16mm~32mm,一般選用HRB400、HRB500級的鋼筋,土釘墻噴射混凝土面層配置的鋼筋網(wǎng)直徑宜在6mm~10mm之間,間距宜為150mm~300mm之間,混凝土強度不得低于C20,混凝土面層厚度不得小于80mm。土釘墻支護技術(shù)的特點是施工設備簡單、施工效率高、施工工期短、投入成本低、施工噪聲小,并且對周圍其他建筑不會產(chǎn)生負面影響。
3土建基礎施工中深基坑支護技術(shù)工藝應用案例
下面針對土釘墻支護技術(shù)在土建基礎施工中的實際應用案例,對深基坑中的土釘墻支護技術(shù)要點以及應用效果予以闡述。
3.1工程概況
該民用住宅的樓高為16層,建筑高度為60.50m,總建筑面積為16998m2,土建基礎采用鉆孔灌注樁,設一層地下室,基坑的開挖深度為自然地坪下6.1m,開挖面積為61m×28m,主體建筑為磚混結(jié)構(gòu),基底埋深2m,與基坑的距離為6m~10m。該住宅樓所處位置的地下水位深度為9.2m~11.0m,地基開挖土層自上至下依次為雜填土、黏土層、中細砂、中粗砂。其中歷史遺留建筑垃圾層的平均厚度為1.1m,黏土層的平均厚度為3.6m,中細砂土層的平均厚度為2.7m,中粗砂的總厚度為14m。經(jīng)過實地勘測及反復研究決定,該項目土建基礎中的深基坑支護施工采用土釘墻技術(shù)工藝。
3.2土釘墻參數(shù)設定
遵照施工組織設計與施工圖紙要求,該民用住宅地基基坑側(cè)壁的安全等級為三級,重要性系數(shù)為γ0=0.9,根據(jù)土釘支護技術(shù)規(guī)程的設計方法,對土釘墻各部件進行參數(shù)設定,驗算結(jié)果如下:基坑邊坡的角度為70º,土釘長度為3m~4m,釘體選用50×50×5mm的角鋼,土釘?shù)脑O置形式分為兩種,一種是直擊法,即直接將土釘打入土層當中,向下傾斜的角度為5º,另一種是采取鉆孔注漿的方法形成土釘,鉆孔直徑為60mm,向下傾斜的角度為20º,灌注的水泥漿強度為M10級。土釘?shù)乃脚c豎向間距的取值均為1.2m,面層噴射的水泥砂漿厚度為80mm,砂漿等級為M20,鋼筋網(wǎng)的直徑為6mm,面積為200×200mm。
3.3土釘墻技術(shù)工藝流程
該民用住宅土建基礎中的土釘墻支護工藝流程主要包括基面開挖、布設鋼筋網(wǎng)、制作土釘、土釘設置、噴射面層砂漿以及面層養(yǎng)護。首先是基層開挖工序,挖掘機械選用反挖掘機,并遵循“逐層開挖”的原則,每一層的開挖深度為3m,工作面長度為10m~15m,為了保證平整度以及受噴面的放坡角,在挖掘過程中應當預留出10cm~20cm的土層,并通過人工削坡的方式,將坡角控制在70º左右,這樣,能夠給施工作業(yè)留有足夠的作業(yè)空間,為支護施工的順利展開提供有利條件。在制作土釘時,選用選用50×50×5mm的角鋼,而鋼筋網(wǎng)下料編扎成6×3.1m的鋼筋網(wǎng)片,土釘一端切割成尖錐狀,這樣有利于土釘植入土層[2]。在施工過程中,基坑上層的黏土與粉質(zhì)土層,采用鉆孔注漿土釘,排布形式按照梅花形來布設孔位,鉆孔機選擇輕便式的鑿巖鉆孔機,并利用特制的螺旋形鉆頭,當鉆孔工序結(jié)束后,借助于空壓機將冷風吹入孔內(nèi),以達到清除孔內(nèi)雜物的目的,鉆孔清理完畢,方可植入土釘,并將土釘送入孔底,當土釘觸及底基時,應當抽回一定距離,使外露的土釘長度足夠噴射面層厚度。土釘安裝就位后,采用重力式灌注法向基坑內(nèi)灌注砂漿,漿液順著V型槽緩緩流入鉆孔,也可以借助灌漿管完成該道工序。對于基坑下層的砂質(zhì)土層,則選用長度為3m的土釘,利用錘擊法,將角鋼土釘錘入土體,在人工錘擊時,應掌握好力道與錘擊角度,避免角度傾斜導致土釘端頭出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象。當基坑內(nèi)土釘設置完畢后,將預制好的鋼筋網(wǎng)掛在外露的土釘上,同時打入30×Φ14mm的鋼筋釘,確保土釘外露10cm,并將網(wǎng)釘用細鐵絲綁扎牢固,鋼筋網(wǎng)與坡面的凈距離應保持在2cm~3cm。土釘端部與面層采用50×Φ25mm的短筋予以連接,并按照3×3m的網(wǎng)距來放置排水管,排水管的材質(zhì)通常選擇PVC管材,當上述工序結(jié)束后,方可噴射混凝土。配制混凝土所需的水泥強度等級為425R的普通硅酸鹽水泥,中粗砂與含水量的配合比值為1:2。噴射時按照由上至下,由左到右的順序,以直徑為60cm~80cm畫弧并螺旋式前進,噴頭距離噴面80cm~100cm,噴射結(jié)束后,及時對混凝土面層進行噴水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間通常為7天,這樣能夠保證混凝土的力學強度滿足標準要求。
3.4施工監(jiān)測與應用效果
通過對施工全過程的監(jiān)測,土釘墻體的最大變形量為15mm,一般變形部位的變形量都小于10mm,最大沉降量為5mm,而且混凝土面層并未產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。由于在基坑開挖過程中,發(fā)現(xiàn)基坑土層性狀發(fā)生了改變,部分區(qū)域存在大量的淤積土,性狀較為松散,因此,為了收到理想的支護效果,在設置土釘時,將土釘間距縮小1m,土釘?shù)拈L度值變?yōu)?m,這樣,能夠有效避免土體坍塌事故的發(fā)生。通過現(xiàn)場施工實踐驗證,該住宅樓基坑采用土釘墻支護技術(shù),不但能夠起到較好的防護作用,而且也為施工單位節(jié)省了大量的資金。如果采用深層攪拌樁的施工方案,單造價達到375元/m2,支護總價為45萬元左右,而利用土釘墻支護技術(shù),能夠節(jié)省近20萬元的費用,單方造價僅僅為208元/m2。另外,施工進度與工期層面看,土釘墻施工不需要占用獨立的工期,與挖土工期始終保持一致,而如果采用深層攪拌樁技術(shù),必須預留出45天以上的單獨施工時間,由此可以看出,土釘墻支護技術(shù)具有防護性能好、操作簡單靈活、施工效率高、節(jié)省投入成本等諸多優(yōu)勢。
4結(jié)束語
深基坑支護是土建基礎施工當中一項重要的防護技術(shù),對穩(wěn)固地基,確保建筑工程整體質(zhì)量發(fā)揮著不可替代的保障作用,因此,施工單位在實際施工過程中,應當結(jié)合深基坑類型,科學合理選用針對性強、適用性好的支護技術(shù),在保證施工質(zhì)量的前提條件下,實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。
參考文獻:
[1]李想.建筑工程中的深基坑支護處理技術(shù)工藝與施工管理研究[J].商品與質(zhì)量,2019(4):111.
[2]張正龍.高層住宅建筑工程中深基坑支護施工的技術(shù)與工藝[J].大科技,2017(23):320~321.
作者:陳亮 陳爽 董行 單位:中交一公局第三工程有限公司