复合围护体系在老城区深基坑支护中的应用

复合围护体系在老城区深基坑支护中的应用摘 要：本文结合工程实例，对某基坑支护工程具有老城区地下障碍物多、周边环境复杂等特点与难点的施工进行了分析，并根据工作经验摸索与总结出对一些老城区基坑工程采用复合围护体系的施工方法。关键词：老城区；基坑；复合围护体系 0.前言近年来，在城市建设的旧城改造中,基坑工程日益增多,由于老城区地理位置特殊，地下障碍物多，周边环境复杂，基坑围护体系的安全性显得格外重要。而老城区中基坑围护体系的要求可以分为三个方面：1）保证基坑四周边坡的稳定性；2）保证基坑工程四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程施工期间不受损害；3）保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。因此，老城区基坑工程施工，其围护结构形式的选择，尤其是止水、降水方案的选型尤其为重要。笔者结合本公司已施工的工程实例，阐述复合围护体系在老城区基坑实际施工中的运用。1.工程概况1.1 基坑基本数据工程中基坑基本矩形，宽度约为71米，长度约为83米，基坑周长约为292米。基坑东侧有两幢高层建筑，南侧基坑边缘为相邻建筑物地下室基坑围护桩。场地平面图如图1所示：图1：施工总平面布置图1.2基坑围护设计及地质条件1）基坑设计情况本工程原设计采用排桩加二道水平支撑及坑外单（双）轴水泥搅拌桩做止水帷幕的复合式围护形式。排桩为钢筋混凝土冲（钻）孔灌注桩，直径800，间距1000。单（双）轴水泥搅拌桩650450。止水桩深度约为18米。坑内、外均布设了深井进行适度的降水。2）工程地质条件（详表1）：土层分布及参数情况 表1层号岩性名称岩性特征层厚（m）标高（m）1杂填土灰杂色，松散稍密3.107.809.7510.722砂质粉土黄灰色，稍密，湿，厚层状1.205.801.957.023-1粉砂夹粉土黄灰色，中密，很湿，薄层状4.507.30-0.052.253-2砂质粉土黄灰色，稍密，很湿，薄层状2.505.50-6.48-3.484粉质粘土褐黄色，可塑，薄层状6.5010.20-9.997.552.复合围护体系的方案确定本工程地质条件复杂，土体的渗透系数较大，地下水位高（自然地面下2米左右有地下水），基坑平均深度12.0米，最深处达16.14米。设计要求止水桩的深度不小于18米。采用深层止水帷幕施工，止水桩的成桩质量将直接影响到止水效果，关系到后序工程的施工能否顺利展开，对整个工程的进度和质量起着至关重要的作用。因此本工程各个参建单位对止水桩的形式和成桩方式的选择十分重视。2.1方案甄选最初的基坑围护体系是钻孔桩加常规的单（双）轴水泥搅拌桩，由于止水桩深达18米，考虑到成桩质量与止水效果，根据例会意见，设计对围护方案进行了修改，改为咬合桩，8001000钢筋混凝土钻孔桩加7001000的素砼桩，此方案由于施工设备需另行定制，定额价与市场价存在较大价差，建设单位与我公司在单价方面无法达成一致意见。由于工期紧，也为了争取在雨季来临时能完成地下室施工，我公司根据多年的施工经验，建议围护体系止水体系采用三轴水泥搅拌桩结合高压旋喷桩进行施工，此方案的科学依据是：1）根据地质情况，验算出的流土条件可以满足施工要求。2）此方案可以采用当前的机械设备，无需定制。3）搅拌桩与高压旋喷桩的施工工艺成熟、质量可以得到有效保证。2.2 流土验算根据工程实践经验，坑底边旁约在距围护结构插入深度t的一半范围内，最容易产生流土。当坑内外存在水位差时，围护结构后侧地下水的渗流流线，基本上是竖向向下，在绕过围护桩桩趾后，再向上在坑底附近渗出。根据本工程地勘资料显示，坑底以下土层以砂质粘土和粉质粘土为主，土体渗透系数较大，流土条件的验算如下：地下水渗流的水力坡降：I=h/L式中 h坑内外水位差，本工程取h=10.6米； L流线总长度。由上式可见，在紧贴围护结构的一根流线长度最短，因而水力坡降为最大，故最大水力坡降Imax=h/（h+2t）。本工程中围护结构深度取值为18米，坑内外水位差10米，围护结构插入深度为6米，则Imax=h/（h+2t）=10/(10+6*2)=0.455按流土定义，当渗透压力wI=土的浮重度/时将出现流土，此时的水力坡降称为临界水力坡降，以Icr表示，故得Icr=/w根据地勘资料取值/=1.15，w=1.0；取安全系数Fs=2.0，则按下式验算Imax=0.471.5mpa时，方可开挖基坑。3.3三重管高压旋喷桩施工质量控制三重管高压旋喷桩的桩径800，桩中心距为500，桩相互搭接300。旋喷桩施工采用PO.32.5普通硅酸盐，施工参数为：浆液压力为2225mpa，水灰比0.8，提升速度1215cm/min，流量100L/min，旋转速度10r/min。 高压旋喷桩施工中垂直度偏差应小于1.0%。水泥掺入量为每米392Kg。为保证桩身的连续性，在拆卸钻杆时要有100mm的复喷长度。4. 复合围护体系施工注意事项4.1冲（钻）孔灌注桩施工注意事项1、护筒内径大于钻头直径300mm，护筒中心与桩位中心偏差不得大于30mm，护筒埋入土中深度不小于1M，护筒应高出地表面30cm以上，顶部开设一个溢浆口。2、泥浆控制指标：在自然地面以下填土层厚度内，应加粘土造浆，泥浆比重控制在1.15-1.3，在填土层以下的粘性土中成孔，灌入清水，以原土造浆。施工中经常测定泥浆比重，并定期没定泥浆粘度、含砂率和胶体率，泥浆控制指标为：粘度18-22S；含砂率4-8%；胶体率90%。3、开孔时采用低锤密击法，钻进过程中采用12m的中小冲程，不得采用高冲程钻进，以免扰动孔壁，引起塌孔、扩孔或卡钻事故。4、防邻孔坍塌：为防止冲击成孔振动使邻孔坍塌，或影响邻孔已浇灌砼凝固，要求间隔冲孔。5、清孔规定：用原土造浆的孔，清孔后，泥浆控制在1.1左右。孔壁土质较差时，采用泥浆循环清孔，清孔后的泥浆比重控制在1.15-1.25范围内。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持泥浆面的稳定。泥浆取样选在孔底20-50cm处。灌注砼前，检查孔底沉渣厚度不得大于50mm。6、钢筋笼的安装：就位钢筋笼时，要对准孔位，吊直、稳、缓慢下沉，避免碰撞孔壁将泥土带入，整个钢筋笼下沉至设计位置后，应立即固定。7、灌注桩成孔和浇灌砼必须连续进行，不得中途停歇，检查成孔质量合格后，要尽快吊装钢筋笼，浇灌砼。每根桩砼浇灌必须一次连续完成。4.2 止水帷幕施工注意事项(1) 三轴搅拌桩开挖施工沟槽时，要贴牢围护桩，桩外侧的泥土宜清理干净，沟槽深度拟控制在2-3米，这样有利于帷幕的顶部封口。(2) 三轴搅拌桩与围护桩间隙不能太大，宜控制在10-30cm，间隙过大容易出现假漏，而且搅拌桩在土体的侧压力下易发生断桩。必要时进行插筋处理。如三轴先行施工，则不易产生上述问题，也有利于止水与施工。(3) 三轴桩机就位前，先校准垂直度，用双向经纬仪校准塔架后，在塔架上安装对准线锤。（4）测量放样时要认真，起始桩号不可错误。（5）施工记录应及时、清楚、准确，尤其是遇到打不下然后跳打时更应注意，防止漏打。（6）施工顺序根据实际情况而定，一般情况下采用跳槽式双孔全套复搅式，如下图2：如间隔时间较长，宜采用单侧挤压式连接方式，如下图3：（7）高压旋喷桩施工轴线宜往围护桩方向移动5-10cm，有利于提高止水整体效果。（8）施工前一定要摸清地下管线分布与走向等情况，对管理人员及班组进行针对性的技术交底，并采取封堵等措施，施工时发现有浆液漏失等现象时应立即停止施工，待查明原因后再开工，防止浆液意外流失或渗流造成管道堵塞。（9）在下沉时三轴桩机出现故障时，应立即采取冲水送气等措施，防止埋钻。（10）三轴在搅拌过程中，出现电流骤升，可能是遇到地下障碍物，如打到钻孔桩，不宜强行钻进。5. 复合围护体系施工中产生的问题与解决方法5.1对于南侧老围护桩问题南侧为大楼围护桩，设计单位利用原围护体，并对坑外进行深井降水，老围护桩外侧的旋喷桩在开挖时用镐头机进行破除，破除后的效果如图5。图5：南侧老围护桩处理效果此部的坑外深井由于遇到老地下室换撑结构及围檩，钻机无法成孔，后采用人工挖孔桩的办法进行处理。5.2 围护桩调整施工基坑西北角的围护钻孔桩与止水桩施工，由于楼的一承台刚好与现围护桩轴线相碰，首先对承台进行了开挖实测，然后根据具体位置进行了调整，钻孔桩2800改为3650，在满足搭接长度的条件下止水桩见缝插针，形成不规则的止水帷幕。承台角处理图如图6。图6：地下室承台处理效果图5.3 新旧桩的施工处理遇到老方桩时，三轴无法施工，统一改为高压旋喷桩，充分利用旋喷桩的软搭接与绕障能力，确保止水帷幕形成封闭。在基坑东北角施工时，由于售楼部仍在使用，为了不影响这个地下室施工，在边界施工时，先施工一个L形的临时止水帷幕，以确保基坑南半场能开挖至第二道支撑。待售楼处拆除后，再对预留的地下室外墙进行封闭施工。6. 结束语通过对施工监测的数据的分析及现场直观的围护效果观测，本项目的支护结构的位移和变形均处于正常状态，且邻近建筑物也无严重沉降的现象。特别是基坑开挖后可见围护体系结构牢固，无渗水现象，基坑干燥，充分显示了复合式基坑围护体系优良的挡土、防渗性能，确保了地下室工程顺利施工和周边建筑物的安全。本基坑工程所采用的复合式围护体系在实践应用中是成功的。由于老城区的地理位置的特殊性，及地基、周围大量居民楼等环境的局限，确保支护安全是首要准则，因此在深基坑支护施工过程中要