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摘要:针对某房屋建筑工程深基坑实际情况,在介绍基坑特点与支护设计的基础上,对水搅拌桩、钻孔灌注桩、预应力锚索与混凝土喷层支护技术应用进行深入分析,最后得出本工程深基坑支护效果良好,所用技术措施有良好参考借鉴价值的结论。
关键词:房屋建筑;深基坑支护;技术应用
深基坑是指设计开挖深度超过5m,以及开挖深度未达5m,但存在3层及以上地下室的基坑。目前,随着建筑高度、体量的不断增大,加上对地下空间的大力开发与应用,深基坑数量越来越多,这对深基坑支护提出了更高要求,往往要通过多种支护措施的组合来满足支护要求。
1工程概况与基坑支护设计
1.1工程概况
某地块规划拟建房屋建筑,地上17层,地下3层。地块北、东部为市政道路,西部为商业广场,南部为绿化区。基坑平面不规则,长150m,宽129.6m,周长544.0m,总面积约19440m2,基坑底标高31.7m,开挖深度为11.6~14.7m。
1.2基坑支护设计
该地块表土厚度较大,且地下水位高;基坑开挖深度在11.6~14.7m范围内;基坑四周与红线相距较远,开挖施工不会对环境造成太大影响。基于以上条件,充分考虑基坑深度、环境、施工条件和经济性,决定采用以下支护方法:水泥搅拌桩、桩锚、喷射混凝土和桩撑。
2深基坑支护技术应用
2.1水泥搅拌桩
2.1.1基本要求
水泥搅拌桩基本要求如表1所示。
表1水泥搅拌桩基本要求
2.1.2工艺流程
水泥搅拌桩工艺流程如图1所示。
2.1.3工艺方法
(1)钻机就位
钻机平放在坚实地面,钻杆和孔位中心对正。为保证垂直度,应进行水平校正,确保钻杆轴线和钻杆中心在一条垂线上。
(2)钻孔下管
先进行引孔再下入管,下管时,应避免外部泥砂及水泥浆对喷嘴造成堵塞。
(3)试管
当注浆管达到指定深度后采用清水进行试压,如果管路及注浆设。
均运行正常,则可进行高压注浆,之前先制备水泥浆。
图1水泥搅拌桩工艺流程图
(4)注浆
注浆按从下到上的顺序持续进行,期间检查水泥浆的初凝时间、实际流量、注浆压力、旋转速度和提升速度,确保满足要求;注浆时,以上参数须根据土质情况作出相应调整。
(5)结束注浆
浆液到达指定高度后,取出管,清除多余的水泥浆。防止水泥浆硬化收缩造成影响,及时进行拔管,切勿留在孔内。
2.1.4技术要点
(1)严格控制钻进速度,首次下钻与提钻均采用低速档,复搅过程中提高档位,各桩成桩时间要在40min以上,注浆压力控制在0.4MPa以上。注浆的同时提升注浆管,并进行搅拌,下钻的速度为0.136~1.0m/min,将提升速度控制在0.5m/min以内。在提升至停止注浆的设计标高以后,以慢速继续搅拌至少1min。
(2)贮浆罐的实际容量应在一根桩所需水泥浆量的基础上增加50kg,如果贮浆量不够,则不得进行后续施工。
(3)施工时可能会发生卡钻等现象,其原因为钻头和粘土的阻力因注浆变大。此时,可在复搅过程中沿钻杆适量注浆,以减少和粘土间的阻力,预防卡钻的发生。
(4)在制浆的过程中,拌和时间要达到3min以上,制好的泥浆最多存放2h,且不能沉淀和离析,如果离析沉淀,或存放超过2h,则不可使用。
2.2钻孔灌注桩
(1)准备工作
准备工作的内容包括:确定适宜的钻机和钻具,并对施工场地进行布置。其中,钻机是进行钻孔灌注桩施工作业的重要设备,应根据现场地质条件,结合钻机性能妥善选取。
(2)钻机安装和定位
如果钻机基础未能达到稳定,则在施工中会产生很多问题,如桩倾斜、偏心与钻机倾斜等,所以基础必须稳固。对土质偏软与坡度较大的基础,先用推土机整平,再抄垫枕木或者是钢板。为使桩位准确,一方面要确定中心位置,另一方面要在正确位置安装钻机,若钻机有钻塔,要先借助钻机动力和周围地笼相互配合,使钻杆大致就位,然后由千斤顶托起钻架,准确定位,确保钻杆、起重点和钻头处在相同垂线上,保证垂直度。钻机和桩位对准以后,抄垫枕木使横梁水平,同时在钻塔顶部和钻机轴线相对称的位置拉缆风绳。
(3)埋护筒
决定钻孔成败的重要因素是避免孔壁坍塌。如果钻孔深度较大,则孔壁土体由于受到静水压力,所以会向孔内坍塌。若孔中有高于地下水位的水头,则能增大静水压力,起到防坍孔的作用。护筒不仅具有这个作用,而且还能隔离地表水,为孔口地面等提供保护。护筒材质分木制、钢制与钢筋混凝土三种,要经久耐用不会漏水,且内径稍大于孔径,通常以钢护筒为主,每段2~3m,拼接而成。
(4)泥浆制备
泥浆由膨润土、水与添加剂混合而成。根据现场采用的钻孔方式及地层条件选定泥浆的稠度,此外还应结合地层变化作出适当调整,避免太稀和太稠,因为会对护壁的效果造成影响,减慢钻进的速度。
(5)钻进
钻进是整个施工过程关键环节,应按照规范执行,以保证质量。首先密切关注开孔质量,对准中线和垂直度,压紧护筒。钻进时连续注浆与抽渣,并检查是否发生偏斜。钻进至指定深度后,及时清孔,沉渣厚度满足要求后再放置钢筋笼。
(6)清孔
钻孔结束后,检查钻孔的深度、位置、形状和内径,确认无误后,立即清孔。对摩擦桩而言,若孔壁有坍塌可能,则沉渣厚度应在30cm以内;若不易坍塌,则应在20cm以内。对柱桩而言,应将沉渣厚度控制在5cm以内。常用的清孔方式有:抽渣筒和正、反循环吸泥机。
(7)灌注
沉渣厚度检查确认合格后,向孔内放置钢筋笼,定位后加固,再用导管开始连续灌浆,期间不得中断,否则将造成断桩。
2.3预应力锚索
2.3.1材料
42.5R普硅水泥;人畜饮用水;粒径在2mm以内的硬质中砂或细砂;根据设计要求和材料计划采购锚束;锚定板。
2.3.2技术措施
(1)钻孔
开钻前按要求确定孔位并做好相应的标记;对作业面场地进行处理,确保场地坚实与平坦;钻机到位后,使之平稳,立轴要和锚索倾角保持一致,同时处在相同直线;按设计确定的参数和位置进行钻孔;为避免孔壁坍塌,可采取根管钻进措施。
(2)锚索制作安装
采用适宜的钢绞线制作锚索,由定位托架、导向帽、架线环和箍筋环四部分组成,其中,托架之间的距离应根据规范确定,不可随意增加间距。
在对锚索进行安装以前,取出钻杆并清孔。一、二次注浆的注浆管须同时和锚索安装,其深度要大于锚索总长95%。
(3)锚索注浆
注浆采用42.5R普硅水泥,强度应达到25MPa以上,水灰比为0.5。注浆主要采用二次注浆法,清孔后先常压灌注,在泥浆初凝后再高压灌注,压力控制在2~5MPa范围内。
(4)张拉锁定
在锚固端混凝土强度达到30MPa后进行张拉,之前先对设备进行检查。张拉控制力应在0.7倍极限强度标准值以内。
(5)锚索养护
最后一次注浆完毕之后,须进行养护,根据试验结果确定养护的时间。
2.4混凝土喷层
(1)混凝土喷层施工和土方开挖应相互协调、配合,但要防止干扰。
(2)工艺流程:坑槽开挖→修坡→土钉施工→底层喷浆→编网→焊接→面层喷浆→养护。
(3)准备工作:三通一平,因锚杆施工为流动作业,施工前要根据现场条件安装必要临时设施,先对排水沟进行布置。
(4)开挖壁面:根据分层开挖要求实施锚杆施工,坑槽内土方开挖应大于锚杆0.3m,避免超挖。开挖完成后,及时进行锚杆与喷射混凝土施工,减少暴露时间。
(5)坡面修整平整后,打入土钉,并设置渗水管。
(6)底层喷浆:底层采用喷浆机喷射混凝土,厚度为30~50mm,按要求养护并绑扎钢筋网。
(7)编网与焊接:按设计要求进行编网和焊接,锚杆和加强筋应同时进行焊接。
(8)面层喷浆:面层采用喷浆机喷射混凝土,喷浆完成后及时养护,有效养护时间不得少于7d。
3结束语
本工程深基坑通过对上述支护方法的合理应用,满足支护要求,基坑稳定,经监测未发生异常,很好的保证了基坑和施工安全。可用于深基坑支护的技术措施有很多,实际施工中除了要根据基坑情况和特点选取适宜的技术措施,还要严格按照相关规范进行操作,以发挥支护措施最大化作用。
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