试述基坑围护施工与基坑监测.pdf

108 试述基坑围护施工与基坑监测试述基坑围护施工与基坑监测 江厚祥 摘 要 基坑围护施工与监测一直都是工程建设的重要内 容之一 本文以上海市星光耀广场二期工程为例 详细阐 述了基坑围护施工的主要环节 基坑监测内容繁多 但旨 在实时反馈基坑的施工情况 希望能对之后类似的工程建 设起到一定的参考意义 关键词 基坑围护 基坑施工 主要工序 基坑围护施工与监测一直以来都是建筑行业建 设的重点与难点之一 国内外学者对其都注入了深 厚的精力 但其中工序复杂艰深 不少因素都对其 产生影响 本文以上海市的星光耀广场二期为例 详细阐述基坑围护施工的主要环节 提供有关的注 意事项 基坑监测旨在及时为基坑工程施工反馈变 形信息 施工方可随时根据监测资料调整施工程序 消除安全隐患 是工程建设必不可少的内容之一 一 工程概况 上海星光耀广场二期位于上海市曹杨路与潮州 路路口 建筑面积约为 190 095 m 2 基坑的用地面积 为2 9 万m 2 临近围护边的坑底相对标高为 11 600 12 900 m 基坑开挖深度约 10 50 11 90 m 基坑 围护结构采用地下连续墙 钻孔灌注桩 地下连续 墙两侧设置夹心三轴水泥土搅拌桩 钻孔灌注桩外 侧止水帷幕采用采用三轴水泥土搅拌桩 本工程周 边环境复杂 西侧基坑边线与红线相距 1 8 m 红线 外 10 m 为 42 m 宽的曹杨路 曹杨路下伏地铁 11 号 线区间隧道 施工时需注意基坑周边环境的保护 本工程基坑面积约 2 94 万 m 2 开挖深度深约为 10 m 局部加深坑开挖深度为 14 8 m 采用两道钢筋混凝 土支撑 第二道支撑底与大面积底板垫层底只有 3 m 高差 需要正确组织施工保证现场土方施工的进度 与质量 控制基坑变形 确保基坑周边环境安全 二 基坑围护施工 1 钻孔灌注桩施工 主要施工工序包括成孔 清孔 钢筋笼的加工 和吊装安放 灌注水下砼等 采用 GPS 10 型钻机走 轨式 对中调平正循环泥浆护壁回转钻进成孔 测 量放样后进行人工开挖及埋设护筒 钻机就位对中 后 利用原土自然造浆正循环泥浆护壁回转钻进成 孔 终孔后将钻具吊紧慢速空钻 破碎沉渣一次清 孔至孔口返浆无大泥块及沉渣满足设计和规范要求 止 灌注砼之前下入导管进行正循环二次清孔 清 孔时反复上下活动导管 并用清水调配泥浆以达到 替浆要求 直至孔底沉渣 泥浆性能指标完全满足 设计要求为止 钢筋笼采取现场加工 分节成型 钻机或吊车吊起安装 孔口吊焊的下笼方法 节间 采用孔口单面立焊连接 孔口固定钢筋笼的吊筋由 于空孔过深且钢筋笼较重 采用 2 根 16 的钢筋作 为吊筋 并根据孔口固定点标高和笼顶标高准确丈 量好吊筋长度 将吊筋焊牢固好以控制安装标高 钢筋笼吊安后 下入 258 导管进行二次清孔 测 得二次清孔的沉渣小于 10 cm 后的 30 min 内进行水 下砼导管回顶法灌注成桩 2 三重管高压旋喷桩施工 首先 根据施工桩位的旋喷设计标高核准旋喷 桩钻杆长度并做好标记 旋喷桩机安放在设计孔位 上 同时保证钻进的垂直度 桩机就位后 必须作 水平校正 使钻机垂直对准孔位 并固定好桩机 垂直度偏差小于 1 100 之后进行喷射注浆作业 将注浆管下到设计的标高后 进行试喷 一切正常 后即自下而上进行喷射作业 调整空压机 高压浆 泵 使其压力达到设计要求后根据设计要求的提升 速度提升旋转喷浆 至设计桩顶标高 施工过程中 必须时刻注意检查浆流量 压力 提升速度 施工 区高程等参数是否符合设计要求 并做好记录 如 遇故障应及时排除 每根桩施工完毕 把注浆管等 机具设备冲洗干净 管内机内不得残存泥浆 通常 把浆液换成水 在地面喷射 以便把泥浆泵 注浆 软管内的浆液全部排出 防止残留水泥浆将管路堵 塞 孔位必须位于设计轴线山 孔距不得大于规定 值 钻孔间距严格按设计图纸要求控制 钻机开钻 前需复核孔位 孔距 检查钻机的水平 立轴的垂 直度 钻进时应避免钻机的剧烈震动 跳动甚至水 平移动以保证垂直度 钻孔深度必须满足设计要求 喷浆范围与设计标高相符 旋喷前要检查高压设和 管路系统 其压力和流量必须满足设计要求 注浆 管及喷嘴内不得有任何杂物 注浆管接头的密封圈 必须良好 旋喷时 要做好压力 流量和冒浆记录 钻杆的旋转和提升必须连续不得中断 拆卸钻杆继 续喷射时 要注意保持钻杆有 0 1 m 的搭接长度 不得使喷射固结体脱节 喷射过程中遇到设备故障 如水泥浆供应不上 短时间不能继续喷射或喷射注 浆完毕后 应将注浆管提起一段距离或提出孔口 抽送清水注浆泵将管道中的水泥浆顶出注浆喷头后 方可停泵 3 三轴搅拌桩施工 本工程三轴搅拌桩施工可细分为槽壁加固 止 水帷幕及坑内加固 3 种类型 对于地铁保护区范围 的槽壁加固及坑内加固三轴搅拌桩施工 水泥掺量 应适当提高至 30 施工时水灰比应控制在 1 50 以 下 以满足 28 天桩身无侧限抗压强度 1 0 MPa 的 要求 施工中须严格控制桩身垂直度 地墙槽壁加 固三轴桩的桩身垂直度按 1 300的要求严格控制 根据业主提供的坐标基准点 遵照图纸中具体 尺寸位置 用经纬仪 长卷尺测量定位 标定围护 结构的轴线 提请总承包方监理复核认可后才施工 采用 1M3 挖机开挖施工沟槽 850 沟槽宽度为 1 000 mm 深度为 1 500 mm 在三轴搅拌桩施工时 由于沟槽开挖和成桩时置换出的土方量大 开挖和 置换出的地基土由挖机转移至场地集中堆放 置换 土需及时外运出场地以免影响正常施工 遇到有地 下障碍物时 应先清除完毕 再进行三轴搅拌桩施 工 清障后产生过大的空洞 需回填土压实 重新 开挖沟槽以保证三轴搅拌桩施工顺利进行 在开挖 的工作沟槽两侧铺设导向定位型钢 按设计要求在 导向定位型钢上划出钻孔位置 操作人员根据确定 的位置严格控制钻机桩架的移动 确保钻孔轴心就 位不偏 同时控制钻孔下钻深度的达标 利用钻杆 和桩架相对位移原理 在钻管上划出钻孔深度的标 尺线 严格控制下钻 提升的速度和深度 三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入 水泥浆液 同时严格控制下沉和提升速度 机械设 备沿基坑围护轴线移动 顺序套钻 二种顺序均安 全可靠 具体选用哪种施工顺序 由施工班组按自 身经验而定 一般来说 根据地质情况 本工程三 轴搅拌桩用于加固 则采用单侧挤压式连接方式连 接 4 地下连续墙施工 该工程的地下连续墙施工 墙厚 800 墙深约 26 70 30 20 m 设计为 两墙分离 抗渗 S8 采 用 SG 40 成槽机成槽 钢筋笼在平台上一次成型 在地下连续墙施工中 导墙工序尤为重要 先进行 测量放样 根据放样成果开挖沟槽 浇注素砼底模 垫层 绑扎钢筋 支模 最后浇注导墙砼 导墙沟 槽开挖后立即将导墙中心线引至沟槽中 将预先用 方木制作好的底模放入槽内并调整至设计位置 再 和自拌低标号砼固定 为确保导墙施工质量 导墙 侧墙模板采用大型整体钢模 模板在施工前先检查 模板的平整度 模板加固采用钢支撑头加钢管支撑 加固 支撑的间距不大于 1 m 模板应加固牢固 并 保证轴线和净空的准确 砼浇注前先检查模板的垂 直度和中线是否符合要求 检查合格后方可进行砼 浇注 砼浇注采用人工与反铲配合 两边对称交替 下料 利用插入式振捣器振捣 间距为 600 mm 左右 施工时如发生走模 应立即停止砼的浇注 重新加 固模板 并纠正到设计位置后 方可继续进行浇注 刷壁是连续墙施工中的一个至关重要的环节 刷壁的好坏将直接影响到连续墙围护防水的效果 本工程连续墙采用柔性锁口管接头 刷壁器采用偏 心吊刷 以保证钢刷面与接头面紧密接触从达到清 刷效果 后续槽段挖至设计标高后 用偏心吊刷清 刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮 上下刷壁的次数 应不少於 10 次 直到刷壁器的毛刷面上无泥为止 确保接头面的新老砼接合紧密 三 基坑监测 1 监测内容 根据上海地区已有基坑工程经验以及基坑围护 结构设计要求 为防止基坑失稳 减小基坑施工对 周围环境的影响 必须考虑基坑施工的时空效应 并采取措施保护支护结构的稳定性 减小支护结构 变形 基坑开挖时 基坑边不宜大面积堆载 同时 应加强基坑变形监测 做到信息化施工 以确保基 坑围护体系和周边环境的安全 为了能够为施工的安全顺利进行提供有效参考 下转第 111 页 城市建筑 地基 基础 URBANISM AND ARCHITECTURE SUBGRADE FOUNDATION 111 4 支模板 桩顶混凝土浇筑 调节装置下支座安装完毕后 将桩顶清理干净 并用水湿润后即可进行桩顶混凝土的二次浇筑 二 次浇筑的混凝土应比桩身混凝土高一等级 并用振 捣棒充分振捣 24 h 后方可拆模 5 调节装置定位安放 安装时 应注意区分变形调节装置的正反 应 保持较薄一侧的盖板向上 调节装置下盖板底设置 有 25 mm 的定位孔 安装时可据此进行定位 上 盖板表面亦设置有定位刻线 可用于检测仪器的定 位与安装 6 变形标识杆与注浆孔的安装 在三个调节装置下支座垫板中间设置了变形标 识杆 该变形标识杆可直观量测到调节装置的绝对 变形压缩量 这里应该特别指出的是上述变形标识 杆测出的变形值为调节装置的绝对变形量 切勿与 建筑物的沉降量相混淆 当基桩为嵌岩端承桩 桩 端沉降可忽略不计时 上述两值可近似相等 建筑 物的沉降发展过程大约为 2 3 年 在建筑物沉降 稳定后 可通过注浆孔将调节装置间的空隙封闭 增加桩顶的耐久性 7 调节装置侧护板与上盖板安装 调节装置侧护板与上盖板的主要作用是将调节 装置封闭在独立的空间里 在建筑物沉降稳定前 确保混凝土或其他异物无法阻碍调节器发挥作用 应注意 在安装时应保证侧护板与上盖板焊缝的严 密性 8 填沙 浇捣混凝土 在变形装置周围一圈填砂 填至垫层底 填完 后浇筑垫层 8 二次注浆 待主体结构完成后 沉降稳定后 对其进行二 次注浆 将其空腔全部注满 待注浆完成后 在地 震时 调节装置做为阻尼器 进行消能减震 六 结语 本装置需要根据装身承载力进行提前进行订 做 未形成量产 应加强对装置的改善 形成量产 参考文献 1 陆新征 叶列平 缪志伟 建筑抗震弹塑性分析 M 北京 中国建筑工业出版社 2009 2 林树枝 郭天祥 何波 两阶段变刚度端承桩复 合桩基的设计及应用 J 福建建筑 2010 5 1 4 3 郭天祥 林树枝 桩顶设置弹性支座的端承桩复 合桩基的设计及应用 J 福建建设科技 2010 1 11 14 4 宰金珉 宰金璋 高层建筑基础分析与设计 M 北京 中国建筑工业出版社 1993 5 林树枝 高层建筑结构工程实践 M 北京 中国 建材工业出版社 2006 6 林树枝 建筑地基基础工程实践 M 北京 中国 环境科学出版社 2003 7 周峰 林树枝 实现桩土共同作用的机理及若干 方法 J 建筑结构结构 2012 3 140 143 8 胡聿贤 地震工程学 M 北京 地震出版社 2006 作者单位 1 中国建筑第四工程局有限公司厦门 分公司 厦门 361001 2 厦门市集美区质量安全监 督站 厦门 361021 上接第 108 页 数据 根据本工程明挖顺做法施工的特点 经现场 周边环境考察 设计单位提出的监测技术要求 业 主提供的资料要求 相关规范要求 结合我司聘请 的相关专家技术顾问意见 综合考虑监测主要设置 如下内容 周边建筑物垂直及水平位移监测 周边 地下管线垂直及水平位移监测 周边道路地表沉降 监测 基坑围护墙顶的垂直及水平位移监测 基坑 外潜水位沉降监测 基坑围护墙体深层侧向水平位 移 坑外土体测斜 基坑内立柱隆沉监测 支撑轴 力及监测 地下连续墙内力监测 2 监测目的 监测是对工程施工过程中所引起的周围环境与 地下管线的变化 基坑和支护结构本身的安全及稳 定性的变化进行的系统和系列的现场观测工作 概 括而言 本次监测工作的主要目的是及时为基坑工 程施工反馈变形信息 施工方可随时根据监测资料 调整施工程序 消除安全隐患 是工程信息化施工 的重要组成部分 是判断基坑安全和环境安全的重 要依据 为修正设计和施工参数 预估发展趋势 确保工程质量及周边管线的安全运营提供实测数 据 是设计和施工的重要补充手段 3 监测方法 1 沉降测量方法及基坑级别要求 按国家二等水准测量各项限差进行测量 闭合 差绝对值小于 0 3 mm n 为测站数 野外数据用 PC E500 计算机处理 计算得各监测点相邻间隔次 数的变化量及累计沉降量 初始值为连续二次测得 的平均值 测量时要求人员固定 仪器固定及水准 路线固定 以避免误差 提高精度 2 水平位移测量方法及基坑级别要求 根据本工程基坑的实际情况 主要采用轴线投 影法和小角度法测量 轴线投影法 沿测点的每条 直线边建立一轴线 并在直线边上布设水平位移点 将轴线用经纬仪投影至地面上 用钢尺量测位移点 到轴线的偏距 E 某监测点本次 E 值与初始值的 E 值之差即为该点累计位移量 本次 E 值与前次 E 值 的差值为该点本次位移变化量 3 坑外地下潜水位测量方法 在坑内降水前布置 孔内水位稳定后 用精密 水准仪测出观测孔的孔口标高 放入水位仪探测头 当探测头触及到水位时启动讯响器 根据讯响读取 测量钢尺距固定点 或管口 的距离 被测水位的 变化量等于水位计实时测量值相对于基准值的变化 量 4 深层侧向水平位移监测测量方法 埋设时使测斜管导向槽垂直于基坑 由下向上 每 0 5 m 测试一组数据 然后将探头调转 180 以 同样方法由下向上测量一组数据 每点正反方向经 相应的软件处理 得出各测斜孔变化数据 并以孔 口位移测量值进行修正 开挖前测出初值 后期监 测与原始值相比较即可得出位移值 四 结语 综上所述 基坑围护施工与监测应以全面质量 管理为中心环节 以专业管理和计算机管理相结合 的科学化管理手段 以高效率地实现工程项目综合 目标为目的 以合同管理为依据 对工程项目进行 全过程 全方位的计划 组织 管理 协调与控制 确保达到预期的工程效果 其次应