邱恒
摘要:某擬建大型商業(yè)綜合體項目基坑西側浦錦路中部約120m范圍的原基坑圍護設計方案采用斜拋撐,須對底板進行分塊施工,由于基坑外側不具備挖土條件,現(xiàn)場挖土存在一定難度,而且圍護方案的選型及施工對總體工程的施工進度影響較大,因此采用內拋式注漿鋼管圍護替代原斜拋撐,鉆孔灌注樁/土工法同原設計。內拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術,優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方,無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況,無換撐工序,節(jié)省施工工期。
關鍵詞:建筑物;基坑圍護;斜拋撐;內拋式注漿鋼管
1 引言
某擬建大型商業(yè)綜合體項目,位于上海市閔行區(qū),場地地勢較平坦,共布設 12 幢 9 層辦公或商鋪、2棟2層展示和餐飲、1 棟 5 層商業(yè)樓、一個集中地下車庫及相關的配套設施,總建筑面積為 153450 平方米?;涌偯娣e約5.0萬m2,基坑周長約1000m。設置一層地下室,建筑±0.000相當于絕對標高+5.100m,周邊道路路面絕對標高約+4.400m,本工程地下室底板板面相對標高統(tǒng)一為-5.600m,地庫底板厚度400mm,主樓底板厚度650mm,一般地下車庫底板開挖深度為5.40m,主樓區(qū)域底板開挖深度為5.65m。
基坑西側浦錦路中部約120m范圍原設計方案采用斜拋撐,須對底板進行分塊施工,由于基坑外側不具備挖土條件,現(xiàn)場挖土存在一定難度,而且圍護方案的選型及施工對總體工程的施工進度影響較大,所以在確保工程安全和質量的前提下,實現(xiàn)投資效益最優(yōu)化顯得尤為重要。
2 擬建場地條件分析
2.1 地層條件
根據(jù)本場地勘察資料,該勘察場地位于長江三角洲入海口東南前緣,其地貌屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海平原類型。受周邊建設項目堆土影響,擬建場地內部地勢起伏較大,局部區(qū)域堆土厚度超過3.00m,根據(jù)項目要求,基坑圍護施工前需將擬建場地整平至絕對標高+4.400m,即相對標高-0.700m。
擬建場地地基土在勘察深度范圍內均為第四系松散沉積物,主要由飽和粘性土、粉性土和砂土組成,具水平層理。按其沉積年代、成因類型及其物理力學性質的差異可劃分為7個主要土層(若干個亞層),基坑開挖影響深度范圍內場地分層主要有以下特點:
①層填土,遍布,可分為①1層雜填土和①2層素填土,雜填土,厚度約0.6~2.5m;素填土厚度約1.5~2.5m。
②層褐黃~灰黃色粉質粘土,層底較平緩,含氧化鐵斑點,稍有光澤,局部夾少量粉土團塊,可塑,中等壓縮性,土質均勻。
③層灰色淤泥質粉質粘土,遍布,呈流塑狀,含云母,有機質,局部夾薄層粉砂,土質不均勻。具有壓縮性高、強度低、滲透性小和靈敏度高等特性,該層在不同深度含有有多層薄層粉土。
③夾層灰色粘質粉土,遍布,中等壓縮性,局部夾少量粘土,中等搖震反應,無光澤低等干強度,低等韌性,場地北側層厚約 1.5m,場地南側約 5.0m。
④層灰色淤泥質粘土,遍布,呈流塑狀,夾少量極薄層粉性土,具有壓縮性高、強度低、滲透性小和靈敏度高等特性。
⑤層灰色粉質粘土,土質不均,含云母及貝殼碎屑,夾薄層粘性土。無搖震反應,稍有光澤,干強度中等,韌性中等,呈軟塑狀,中等-高等壓縮性。
場地典型工程地質剖面及靜探曲線詳見圖1。
2.2 水文地質條件
對本工程基坑有影響的含水層為淺層的潛水層,主要補給來源為大氣降水和地表水。
(1)潛水。本次勘察期間測得地下潛水穩(wěn)定水位埋深為0.50m~4.00m(局部人工堆土較厚),其相應標高為+2.65 m~+4.17m。根據(jù)上海市工程建設規(guī)范《地基基礎設計規(guī)范》(DGJ08-11-2010)有關條款,上海地區(qū)水位埋深一般在0.5m~1.5m,年平均水位埋深為0.5~0.7m,設計時取地下高水位埋深0.50m考慮計算。
(2)承壓水。深部第⑦層為上海地區(qū)第一承壓含水層,據(jù)上海地區(qū)已有工程的長期水位觀測資料,第⑦層中的承壓水,水位年呈周期性變化,水位埋深的變化幅度一般在3.0m~12.0m,均低于潛水水位。因本工程基坑開挖深度7.0m左右,承壓水對本工程基坑開挖無影響。
(3)后注漿灌注樁對承載力、原設計樁型的影響。
2.3 不良地質條件
根據(jù)勘察資料,擬建場地紅線南側約 20.0m 分布有寬度約 40.0m 的周浦塘,水深約4.0m左右,淤泥厚度約1.0m左右,場地因周邊建設場地人工堆土影響,現(xiàn)狀雜填土厚度約 0.6-2.5m,據(jù)現(xiàn)場踏勘,局部高度超過3.0m,素填土厚度最深約7.0m 左右。因場地內存在大量堆土區(qū)域且堆土較厚,勘察期間部分螺紋孔及小螺紋孔加孔受場地條件限制無法施工,待場地內部明暗浜經(jīng)補勘探明后再進行針對性處理。
2.4 基坑圍護設計參數(shù)
基坑圍護設計主要參數(shù)如表1所示。
3 基坑西側設計方案
本工程地下設置一層地下室,建筑±0.000 相當于絕對標高+5.100m,場平后場地絕對標高按+4.400m 考慮,即相對標高-0.700m。基坑一般區(qū)域開挖深度5.80m(按貼邊承臺考慮)。基坑安全等級為三級,環(huán)境保護等級為三級。原設計基坑大部分區(qū)域采用重力壩圍護,基坑西側(約120m)采用鉆孔灌注樁或土工法加斜拋撐圍護,圍護平面及相關剖面見下圖2~3。
原設計方案采用斜拋撐,須對底板進行分塊施工,由于基坑外側不具備挖土條件,現(xiàn)場挖土存在一定難度,因此采用內拋式注漿鋼管圍護替代原斜拋撐,鉆孔灌注樁/土工法同原設計,具體設計參數(shù)如下:6-6 剖面:采用700@900鉆孔灌注樁,樁長14.0m;采用雙排2700@1000水泥土攪拌樁進行止水,攪拌樁長12.5m;7-7 剖面:采用雙排2700@1000水泥土攪拌樁,攪拌樁長15.3m;攪拌樁內插型鋼H700×300×13×24,采取隔一插一方式,型鋼長度為16.0m;內拋式注漿鋼管:注漿鋼管樁采用Φ273x10@3.5m,水平傾角為50°,樁長21m,單根水泥用量不小于3.0 噸。注漿鋼管樁需避讓工程樁;配筋墊層:基坑貼邊6m 區(qū)域設置厚200mm 配筋墊層,內配10@200X200 雙層雙向鋼筋網(wǎng)片。
內拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術,可取代常規(guī)方案的支撐體系,優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方,無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況,無換撐工序,節(jié)省施工工期。技術優(yōu)點:
1.代替了原有復雜的支撐體系,施工內容大大減小。
2.受力體系類似常規(guī)的斜拋撐,但無須對底板進行分塊施工。
3.施工速度較快,且可實現(xiàn)土方的敞開式開挖,施工工期大大節(jié)約。
4.無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況,地下結構施工可連貫進行。
5.無換撐工序,節(jié)約成本及工期。
6.有利于基坑的風險控制。,內拋式支撐可在基坑回填后割除,基坑變形可控。
7.綠色環(huán)保,環(huán)境及社會效益明顯。鋼筋、混凝土等材料用量遠少于常規(guī)方案,又避免了拆撐時對環(huán)境的二次噪音、粉塵污染。
4 施工工藝流程
4.1 施工工藝流程
前撐式基坑支護組合技術采用單排或雙排排樁圍護結構,包括壓頂板/圈梁、圍護墻以及多組型鋼、鋼管,根據(jù)工程特點,鋼管前撐入基坑內部,交錯分布,形成穩(wěn)定體系,保證基坑安全。前撐式基坑支護組合技術主要施工工藝流程如圖6所示。
1、溝槽開挖:溝槽開挖深度70cm,高于設計標高50cm,溝槽開挖寬度80cm。施工工作面必須滿足平整,有足夠的強度,保證鉆機施工時候平穩(wěn)(若有必要鋪設鋼板)。
2、鉆機引孔:孔位定位是要考慮到引孔的直徑大于鋼管直徑,所以以樁位底標高定位引孔的底標高,避免施工誤差。根據(jù)土層的地質條件來調節(jié)引孔深度。原則上不小于2米。
3、安放鋼管:
(1)鋼管運輸過程必須在1/3處設置兩個吊點,保證鋼管運輸?shù)陌踩瑖澜羞\。
(2)鉆機移到安全距離,設置到同角度,作為鋼管安放的參照角度。
(3)安放過程中有機械手拎起端部,挖機配合吊住另一端,協(xié)助機械手將鋼管調整到孔位。
(4)在鋼管下放過程中,以鉆孔機的傾斜角作為校正,下放過程中務必做到準確、均速、平穩(wěn)。
4、碎石填充:鋼管安放后進行碎石填充。選用孔徑為20~40mm大小的碎石。填充前需挑出雜質、清洗碎石,避免注漿時堵塞注漿孔口。
5、孔底注漿:注漿鋼管在使用前應檢查有無破裂和堵塞,接口處要牢固,防止注漿壓力加大時開裂跑漿。注漿時通過注漿泵加壓,低速注入孔底。注漿分三次注入,第一次注漿以漿液泛出注漿孔壁為止,時長40分鐘左右。間隔時間不小于1.5小時。注漿量每根不小于4噸。
6、鋼板焊接:必須選用502焊條,采取滿焊保證焊縫質量。鋼板的焊接必須和壓頂梁(板)做到有效的接觸,滿足設計要求。
7、裝配式墊層施工:施工前做好基坑開挖的跟蹤,基坑開挖到底后立即進行安裝。安裝時先將基地鑿平,在底部開槽或填干水泥鋪平。裝配式墊層按照圖紙進行加工。
8、鋼管支撐拆除:
(1)鋼管支撐拆除時,需先焊斷與結構接觸部分的鋼管,而后露出填芯。
(2)采用鋼筋混凝土切割機割斷填芯素混凝土。
(3)采用同樣的辦法分別切斷鋼管同外墻及結構底板的連接。
(4)采用風鎬鑿除多余的填芯素混凝土。
4.2 施工要求
4.2.1 注漿鋼管
(1)鋼管注漿樁桿體采用Φ273X10(Q235B)鋼管,應清除油污、銹斑,嚴格按設計尺寸下料,每根鋼管的下料長度誤差不應大于50mm。
(2)鋼管注漿樁自下而上注漿,分三次注漿,每間隔1.5小時注漿一次。注漿鋼管底端2m范圍布置不少于10個注漿孔,梅花形布置,注漿孔直徑不小于8mm,每個孔外設置倒刺,倒刺采用10x10x3mm角鐵,長度15mm,與鋼管滿焊連接,焊縫尺寸3mm;注漿孔外倒刺也可采用弧形鋼板。
(3)注漿水泥采用P.O.42.5級普硅水泥,漿液水灰比0.55,單根樁水泥用量不少于設計要求值。
(4)圈梁在內部設置鋼管,預留鋼管注漿樁孔道,澆筑圈梁前用麻袋將孔道填滿。
(5)圈梁縱筋遇預留孔道鋼管時可適當調整間距,但間距不應大于200mm。
(6)注漿體應進行水泥漿或砂漿試塊抗壓強度試驗檢測,檢測結果應符合設計要求;對漿體的強度檢驗數(shù)量應為每15根鋼管注漿樁不少于1組,每組不應少于6個試塊。
(7)鋼管注漿樁待地下結構底板施工完成后進行割除。
(8)應進行鋼管注漿樁靜載荷試驗確定單樁承載力。
4.2.2 土方開挖
(1)土方開挖前應具備開挖條件,監(jiān)理單位應按相關標準對圍護結構的施工質量進行檢查或驗收;開挖應按照分層、分段、分塊、對稱、平衡、限時的方法確定開挖順序;
(2)本段基坑需分4段進行開挖,單段開挖長度不超30m;
(3)基坑開挖的土方不得在臨近建筑及基坑周邊影響范圍內堆放,并應及時外運;
(4)基坑分層開挖厚度不應大于4m,臨時邊坡坡度不大于1:1.5;
(5)坑底以上30cm土方應采取人工修底的方式挖除,并防止坑底土體擾動;混凝土墊層應做到隨挖隨搗,挖土到設計標高后,應在8 小時內澆筑墊層,墊層澆至圍護樁邊,無墊層坑底最大暴露面積不得大于200m2;
(6)鄰邊的局部深坑(深度超過1.5m)應在大面積墊層完成后開挖,嚴禁一次開挖到底;
(7)基坑分塊開挖時,開挖至坑底后,相應分塊底板需在15天內澆筑完成;
(8)基坑邊超載應控制在15kN/m2以內,并嚴格控制不均勻堆載;大量超載位置應另行加固;
(9)遵循先撐后挖、限時支撐、嚴禁超挖的原則,無支撐暴露時間控制在48小時之內,無支撐暴露長度不大于30m;
(10)挖土機械嚴禁直接壓過支撐桿件,挖土機械通過支撐前,必須回填30cm厚土體,并鋪設道板架空后方可通行;
(11)挖土機械嚴禁碰撞工程樁、圍護樁;挖土應先掏空鋼管、工程樁四周,避免鋼管承受不均勻的側向土壓。
5 結論與建議
內拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術,可取代常規(guī)方案的支撐體系,優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方,無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況,無換撐工序,節(jié)省施工工期。施工過程中應嚴格按照施工工藝流程進行施工,為控制基坑位移,應在開挖前編制詳細的分塊開挖施工組織設計,并采取措施防止坑壁滲漏和確保坑內降水效果。
(作者單位:上海常筑建筑工程技術有限公司)