陳慧勇1,2,隆威1,古煒恒3,譚旭亮3
(1、中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410083;2、湖南核工業(yè)巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院,湖南 長(zhǎng)沙 410114;3、中南大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410075)
摘 要:建工新城高層住宅5#棟基坑深度5.5~18.1 m,屬超深基坑且地下室輪廓不規(guī)則,地質(zhì)條件及周邊環(huán)境復(fù)雜,支護(hù)難度大,設(shè)計(jì)采用雙排樁支護(hù)+雙液高壓注漿支護(hù)體系,基坑變形可得到有效控制,為土方開(kāi)挖和地下室施工創(chuàng)造便利條件。本文重點(diǎn)介紹雙排樁支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工工藝流程、控制要點(diǎn)。工程實(shí)踐表明,該類型支護(hù)方案具有較好的適用性和安全性, 可為類似基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。
關(guān)鍵詞:超深基坑;復(fù)雜環(huán)境;排樁;雙液高壓注漿
1 工程概況
1.1基本概況
建工新城高層住宅5#棟位于木蓮沖路與芙蓉南路交匯處西南側(cè),建筑物地上二十九層,地下室三層,為框剪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高86.90m,體形較復(fù)雜,為一級(jí)建筑物;沿街商鋪為二層框剪結(jié)構(gòu),為二級(jí)建筑物?;娱_(kāi)挖深度5.5~18.1m,西側(cè)基坑底標(biāo)高為73.32m,開(kāi)挖深度為9.0m,東側(cè)基坑底標(biāo)高為75.7 m,開(kāi)挖深度為5.52m, 南側(cè)基坑底標(biāo)高為68.62~75.51m,開(kāi)挖深度為5.71~18.1m,基坑周邊長(zhǎng)250.5 m。
1.2場(chǎng)地地質(zhì)條件
根據(jù)勘察報(bào)告,土層分布情況如下:
素填土:紅褐色,稍密,濕,未完成自重固結(jié),層厚6.0-21.5m。
淤泥質(zhì)土:灰褐色,很濕,軟塑,含有機(jī)質(zhì),層厚1.0~2.80m。
圓礫:褐黃色雜灰白色,中密,濕~飽和。卵礫石含量占60%左右,成分為石英卵礫石呈層次圓狀,粒徑5~30mm,卵礫石最大粒徑可達(dá)60mm,該層主要分布于場(chǎng)地南部,層厚2.70~5.30m。
卵石:褐黃色夾灰白色,濕,卵礫石含量占60%,卵石粒徑30~60mm,最大達(dá)到130mm,層厚1.30~6.00m。
粉質(zhì)粘土:紅褐色,濕,中上部可塑,下部硬塑。由泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化殘積形成,層厚2.90~7.40m。
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖:紫紅色,稍濕~干,堅(jiān)硬,泥沙質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層構(gòu)造,該層穩(wěn)定分布于整個(gè)場(chǎng)地,層厚5.10~8.90m。
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖:暗紅色,干,堅(jiān)硬,泥沙質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀結(jié)構(gòu),巖芯多呈短柱狀~長(zhǎng)柱狀,較完整,風(fēng)化裂隙不甚發(fā)育,巖塊用手難折斷,無(wú)崩解性及膨脹性。
2 工程難點(diǎn)分析
2.1 建筑環(huán)境復(fù)雜
基坑場(chǎng)地原有的地下設(shè)施及高層建筑物對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)與施工存在限制因素。南面為交通要道,有地下管道網(wǎng)填土及砂卵石層較厚,北面緊鄰高層建筑,基礎(chǔ)為樁基和復(fù)合地基,需要嚴(yán)格控制基坑變形。
2.2 地質(zhì)條件差
根據(jù)勘察報(bào)告,整個(gè)場(chǎng)地的填土層厚達(dá)6.0~21.5m,場(chǎng)地南部分布厚度1.3~6.0m圓礫及卵石層等強(qiáng)透水層,場(chǎng)地東北角及西北角分布淤泥質(zhì)土,灰褐色,很濕,軟塑,含有機(jī)質(zhì),層厚1.0~2.80m。地下水位較高, 水量較豐富,因此對(duì)基坑降水要求也較高。
2.3 施工場(chǎng)地狹窄
場(chǎng)地緊鄰17層高層建筑物, 基坑開(kāi)挖不具備自然放坡條件。開(kāi)挖深度內(nèi)土層主要為素填土、圓礫及砂卵石層,若處理不當(dāng),將對(duì)基坑開(kāi)挖帶來(lái)不利影響。
3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)
3.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)思路
基坑緊鄰高層建筑物,無(wú)放坡空間,垂直開(kāi)挖對(duì)基坑的變形控制要求高;填土層較厚,不進(jìn)行處理容易出現(xiàn)樁間土擠出現(xiàn)象;圓礫層及卵石層為強(qiáng)透水層,應(yīng)進(jìn)行降水或帷幕止水措施。為了節(jié)約投入資金,在滿足安全的條件下, 應(yīng)針對(duì)各段特點(diǎn)分段優(yōu)化支護(hù)形式, 最大限度地節(jié)約費(fèi)用?;又ёo(hù)平面圖如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)平面圖
3.2支護(hù)方案
(1)AB、DF段,基坑高度5.5~9.0m,垂直開(kāi)挖,采用人工挖孔樁+雙液高壓注漿+錨桿(局部)+網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù),人工挖孔樁樁徑1.2m間距2.0m,樁長(zhǎng)20.0~22.0米,嵌入深度15.0m。因?yàn)橥临|(zhì)條件較差,人工挖孔樁開(kāi)挖過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行護(hù)臂,保證護(hù)臂深度滿足開(kāi)挖深度要求,同時(shí)拆模前必須保證護(hù)臂混凝土強(qiáng)度?;拥酌坊ㄐ筒荚O(shè)三排注漿管,采用φ50注漿管,間距1.0m,長(zhǎng)度約13.0m,加固樁周?chē)馏w,增強(qiáng)人工挖孔樁的穩(wěn)定性,基坑頂梅花型布設(shè)兩排注漿管,采用φ50注漿管,間距1.0m,長(zhǎng)度約21.0m 。注漿深度內(nèi),漿液擠壓密實(shí)填土,填充填土中的縫隙同時(shí)提高填土的密實(shí)度,并與土成形土、混凝土共同體,使樁前填土起到帷幕止水的作用。
如圖2所示
圖2 AB、DF基坑支護(hù)剖面圖
(2)BD段,基坑高度12.6~18.1m,靠近建筑一側(cè)垂直開(kāi)挖,采用人工挖孔樁+雙液高壓注漿+工程樁聯(lián)合進(jìn)行支護(hù),人工挖孔樁樁徑1.4m間距2.0m,樁長(zhǎng)18~30.0m,嵌入深度10.0~20.0m。因?yàn)橥临|(zhì)條件較差,人工挖孔樁開(kāi)挖過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行護(hù)臂,保證護(hù)臂深度滿足開(kāi)挖深度要求,同時(shí)拆模前必須保證護(hù)臂混凝土強(qiáng)度。樁間梅花型布設(shè)二排注漿管,采用φ50注漿管,長(zhǎng)度5~8m,間距1.0m,加固樁周?chē)馏w,增強(qiáng)人工挖孔樁的穩(wěn)定性,防止樁間土擠出。工程樁為在建、構(gòu)筑物中受力起作用的樁,提前建造可與其他基坑支護(hù)共同保護(hù)基坑穩(wěn)定,同時(shí)可降低基坑支護(hù)成本。
基坑頂梅花型布設(shè)兩排注漿管,采用φ50注漿管,間距1.0m,長(zhǎng)度約21.0m。注漿深度內(nèi),漿液擠壓密實(shí)填土,填充填土中的縫隙同時(shí)提高填土的密實(shí)度,并與土成形土、混凝土共同體,使樁前填土起到帷幕止水的作用。
如圖3所示

圖3 BD段基坑支護(hù)剖面圖
4 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工
4.1人工挖孔樁施工
?。?)施工工藝流程:樁位測(cè)量
➝樁孔開(kāi)挖
➝護(hù)壁
➝排水
➝清孔、 封底
➝鋼筋籠制作安裝
➝樁身砼灌注。
?。?)施工要點(diǎn)控制
?、儆媒?jīng)緯儀及鋼卷尺放樁位,樁位偏差控制在20mm以內(nèi),樁基軸線方向每根樁由四個(gè)控制樁控制,樁位允許偏差在50mm以內(nèi)。
?、阡摻罨\下放應(yīng)輕巧,先校核鋼筋籠標(biāo)高,防止鋼筋籠碰撞井壁及鋼筋籠扭曲、變形。
③人工挖孔樁施工時(shí),應(yīng)按“隔一跳挖”的流程施工,即先施工1,3,5…號(hào)樁;然后再施工2,4,6…,最后用冠梁連接成一整體。
4.2雙液高壓注漿施工
?。?)作用機(jī)理
雙液高壓注漿通過(guò)對(duì)飽和性質(zhì)的粉砂、中細(xì)砂以及卵石的補(bǔ)強(qiáng)加固,效應(yīng)可視為由滲透、劈裂擴(kuò)散、填充和擠密四部分組成,漿液在壓力作用下向鉆孔周?chē)馏w中發(fā)生滲透、劈裂擴(kuò)散。漿液包裹泥土團(tuán),而土體間的孔隙、裂隙被水泥顆粒填充。水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應(yīng),產(chǎn)生氫氧化鈣。氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應(yīng),生成細(xì)分散狀的凝膠體——水化硅酸鈣。凝固后形成強(qiáng)度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結(jié)石體,從而使地基擠密,固結(jié)強(qiáng)度增高。
?。?)工藝流程
注漿施工工藝流程為:放線定孔→鉆孔→下管→注漿→提管→封孔→移孔→補(bǔ)孔注漿。

高壓雙液注漿工藝流程圖
?。?)施工要點(diǎn)控制
?、僖云胀ü杷猁}水泥(P.O.32.5)和40”Be水玻璃為主要制漿材料,水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時(shí)間。根據(jù)本地結(jié)構(gòu)特性,注漿漿液的濃度由稀到濃,逐級(jí)變換。
?、诋?dāng)注漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時(shí),或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí),不得改變水灰比。
?、郛?dāng)注入率大于30L/min時(shí),可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃,當(dāng)注漿壓力持續(xù)升高,注入率持續(xù)減少時(shí),繼續(xù)注漿15min后方可終止該孔注漿。
5 結(jié)束語(yǔ)
本基坑工程雖然基坑平面面積不大但開(kāi)挖深度很深且土質(zhì)條件差,特別是周邊有大量對(duì)變形較為敏感的高層建筑物,所采用人工挖孔樁+雙液高壓注漿基坑支護(hù)方案克服了施工場(chǎng)地狹小的困難,有效地控制了基坑位移,達(dá)到了安全支護(hù)的目的。隨著城市建設(shè)的發(fā)展,狹小場(chǎng)地內(nèi)的復(fù)雜周邊環(huán)境條件深基坑工程越來(lái)越多。本文提供了一種針對(duì)這種情況下的較為典型的基坑支護(hù)方案,并已在多個(gè)類似基坑工程中得到應(yīng)用,均取得了較為理想的效果。
參考文獻(xiàn)
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