某预应力锚索+钢管桩+粉喷桩基坑支护工程

凌 海

(海南第一建设工程有限公司,海口 570216)

某预应力锚索+钢管桩+粉喷桩基坑支护工程

凌 海

(海南第一建设工程有限公司,海口 570216)

海南宜欣商业广场项目位于市中心,现场施工场地狭小,四周又临街道,基坑只能采用垂直开挖。经比较采用了预应力锚索+钢管桩+粉喷桩作为基坑支护,降低了工程造价,缩短了工期,保证了安全,又很好地解决了上述实际问题。实践证明该基坑支护方案是成功的。

深基坑; 预应力锚索+钢管桩+粉喷桩; 施工及监测

随着海口市的经济发展,城市化进程不断加快,地下室从以前的负一层增加到负二层。如何降低深基坑支护工程的造价,提高经济效益,是我们迫切需要探讨的问题,预应力锚索+钢管桩+粉喷桩三者合一支护就是解决问题的办法之一。它具有造价低廉、施工迅捷、工期短、噪音少、安全可靠的优点。笔者通过2004年宜欣商业广场的基坑支护工程施工,浅谈自己的一些体会。

1 工程概况

宜欣商业广场工程位于海口市国贸区金龙路明珠路的交叉处,四周临道路,管线繁多。地上四层、地下二层(其中负一层为商场,负二层为地下车库),总建筑面积约8.5万m2。地上为4万m2,地下为4.5万m2,负二层地下室开挖深度9.5 m,最大挖深10.5 m(集水井处),基坑总延长约500 m。

2 工程地质条件

第1层为杂填土,主要为粘土、中粗砂、玄武岩碎块及少量混凝土碎块、生活垃圾。

第2层为中砂,成分以石英质中粗砂为主。

第3层为淤泥,流塑-软塑状。

第4层为粘土,软塑局部可塑状。(此层为粉喷桩的深度,作为隔水层)

第5层为强风化玄武岩,由强风化原岩碎块和粘土组成。(此层为钢管桩设计要求入岩2 m)

第6层为中风化玄武岩,隐晶质结构、微气孔状构造。

地下水埋深在0.85～3.5 m,基坑开挖深度范围内有1层杂填土,2层中砂为孔隙潜水含水层,透水性强,对基坑施工有影响。

3 方案比较

方案1:单排直径ϕ600钻孔灌注桩+500×300混凝土腰梁一道+预应力锚索(水平间距是2.1 m,垂直间距是3.5 m)+挂网喷射混凝土+顶部现浇800×400 mm的C25混凝土压顶。

方案2:二排粉喷桩(直径500 mm,深11 m,后插2ϕ18钢筋)作为止水围幕+钢管桩(直径250 mm,深13 m,要求入岩2 m,水平间距2 m)+预应力锚索(水平间距是2 m,垂直间距是2.5 m,配32b槽钢腰梁)+挂网喷射混凝土+顶部现浇800×400 mm的混凝土压顶梁,连成整体以增加整体的刚度。

方案1比较经常用,但施工周期长,造价也相对较高;方案2相对施工周期短,造价也相对低些。根据场地的具体情况和类似工程的施工经验,基坑支护反复对方案进行论证和优化,在保证基坑支护安全的前提下,为了节省投资,综合考虑周边环境以及土质透水性特点,最终选定方案2。

4 基坑支护设计与施工

4.1 支护设计

采用的方案2支护设计:二排粉喷桩(直径500 mm,深11 m,后插2ϕ18钢筋)作为止水围幕+钢管桩(直径250 mm,深13 m要求入岩2 m,水平间距2 m)+(32b槽钢腰梁)预应力锚索(水平间距是2 m,垂直间距是2.5 m)+挂网喷射混凝土+顶部现浇800×400 mm的混凝土压顶梁,连成整体以增加整体的刚度。平面图见图1,支护设计见图2。

4.2 施工流程

严格按照施工标准、规范要求进行施工,施工顺序为:测放基坑开挖边线→深层搅拌桩(后插2ϕ18钢筋2 m长)→钢管桩施工→布设坑口变形观测点→压顶混凝土冠梁施工→开挖第1层土方至分层设计深度→施工第1层预应力锚索至完成第2层喷射混凝土施工→开挖第2层土方至分层设计深度→施工第2层预应力锚索至完成第2层喷射混凝土施工→开挖第3层土方至分层设计深度→施工第3层预应力锚索至完成第3层喷射混凝土施工→开挖第4层土直至坑底→坑底排水沟施工及支护周边固化。

其中,施工第i层预应力锚索至完成第i层喷射混凝土施工的具体流程如下:

施工第i层预应力锚索→安装第i层腰梁槽钢灌浆、张拉、锁定→修整第i层坑壁、挂钢筋网、喷射混凝土施工。

4.3 各工序施工时控制重点

1)深层搅拌桩施工时,为了达到止水效果,现场施工技术人员认真分析地层变化,在止水桩施工过程中严格控制搅拌速度和注浆浓度。①水泥搅拌桩防渗帷幕按《基坑工程设计规程》及《地基处理技术规程》的有关规定执行;②防渗帷幕采用连续搭接的施工方法,严格控制桩位和桩身的垂直度,并确保足够的搭接长度和形成连续的墙体;③防渗帷幕水泥搅拌桩完成二周后方可进行地面2.5 m以下深度的大面积开挖;④施工过程中严格控制水泥掺量,喷浆时控制提升速度,并做好旁站记录;⑤开挖过程中对桩身的强度和水密性进行监测,对于漏水点及时进行修补。

2)每根搅拌桩施工完后,立即插入2条ϕ18钢筋(长2 m),作为搅拌桩和压顶梁的结构锚固联结点,接下来绑扎压顶梁钢筋、安装模板和浇筑压顶梁混凝土。

3)钢管桩施工:先用地质钻孔机钻好ϕ300孔洞,再把ϕ250钢管放入(单根钢管不够长,连接采用焊接方法),把钢管压到设计标高后,钢管中间以及孔洞和钢管桩之间隙再用高压灌注C25细石混凝土进行填充。

4)基坑在开挖过程中,对基坑支护结构按规范要求进行水平位移和竖向位移的监测,开挖至第2层锚索设计深度时,在挖过程中严格遵循分段、分层开挖的原则,每次开挖段长约20 m。为防止产生群钉负效应,锚索施工根据孔位编号应采取分段、跳钻的施工方法(跳钻间距不小于1孔,如先施工编号为单号的锚索,再施工编号为双号的锚索)。锚杆成孔采用地质钻机钻进,成孔直径不小于150 mm,成孔角度为25度。

5)锚索钻孔深度满足设计图纸外,入岩深度也要符合设计要求,钻孔到设计深度并经监理方验收合格后,先通过钻杆注入清水进行洗孔,直至流出清水为止,并边洗孔边提升钻杆,并立即插入锚索和灌浆。注浆体强度不低于25 MPa;浆液应搅拌均匀,并过筛,随搅随用,应在初凝前用完。锚索注浆分为一次常压注浆和二次高压注浆两个步骤,锚索安放入孔后0.5 h内应进行一次常压注浆,从孔底向上直至孔口溢浆为止,待浆面下降至一定位置后进行补浆,以保证注浆饱满;二次高压注浆在一次常压注浆形成的水泥结石体强度达到5.0 MPa(一般为36～48 h)后进行,且二次注浆达到孔口或地面冒浆后方可停止注浆。采用高浓度的水泥浆和细小碎石进行注浆,水灰比达到0.5,并在水泥浆中加放了减水剂和早强剂,同时在水泥浆中还加入了膨胀剂,保证了锚索的拉力效果。

6)在锚索注浆体砼强度达到张拉值时,并安装腰梁槽钢后方允许张拉,锚索正式张拉前,应取20%的设计张拉荷载,对其预张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直,张拉值达到设计要求后,持荷15 min后卸荷至锁定荷载进行锁定,锁定后若发现明显预应力损失应进行补偿张拉。在以后施工过程中要注意定期对已完成的锚索进行张拉,及时弥补锚索损失的应力,减少支护桩变形。

7)清理坑壁表面并钢筋网片绑扎:①钢筋网片可采用绑扎,并按设计规定的保护层厚度要求牢固固定在边壁上,使之在混凝土喷射下不出现振动;②土钉端部的井字衬垫、钢筋网片及连系钢筋相互间应可靠焊牢,井字衬垫应压在钢筋网片上,并压住连系钢筋。

8)喷射混凝土面层:①喷射混凝土应满足《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的有关规定;②为确保施工时喷射混凝土厚度达到规定厚度,可在边壁面上垂直打入短的钢筋段作标志。

以上工序完后,可进行第二层土方开挖,在第二层设计深度的土质时又重复以上工序,直至挖到设计要求的基坑标高。

5 基坑监测

由于地质条件的复杂性,以及设计时使用参数的局限性,加上地下水的影响和不确定因素的作用,通过监测手段对基坑开挖时的变形进行现场测量,根据变形的发展规律和数值大小,有效地控制有害变形的发展,以确保基坑支护体系的安全、可靠。

由于该工程基坑开挖较深,为保证基础施工的顺利进行以及邻近管线建筑物和道路的安全,工程的监测包括支护结构和邻近建筑物的位移和沉降,以及时了解支护结构的工作情况和邻近建筑物和道路的影响情况。

该工程共设置监测点20个,在基坑四角10 m处布置多个基准观测点,对支护结构的位移和邻近建筑物的沉降进行了观测。位移观测按一级位移变形观测的要求进行,沉降观测基准网按二级水准的要求观测,沉降观测点按三级水准的要求进行观测。各监测点的累积沉降、位移值都小于控制值,并且施工过程中对周边管线及建筑物无不良影响,可见该基坑工程采用的复合式支护体系是成功的。

6 结 语

海南宜欣商业广场项目的基坑周边环境复杂,周边地下管线并且基坑与周边道路距离过小,使得基坑工程的施工难度较大。该工程根据工程实际情况,因地制宜地综合采用了预应力锚索+钢管桩+粉喷桩三者合一和挂网喷混凝土面支护,并在施工过程中全方位监测位移和沉降,实现信息化施工,在保证基坑工程的安全性和可靠性的基础上,降低了工程造价,缩短了工期,取得了良好的成本效益、工期效益和社会效益。

由于基坑工程的多样性和复杂性,单一的支护形式已经远远不能满足工程需要。该工程案例很好地论证了复合支护形式的安全可靠性、实用性和经济性,为深基坑支护形式的推广提供了很好的范例。该工程于2004年1月开始土方开挖,至2005年3月地下室回填土方,基坑变形、沉降等在允许值内。实践证明该基坑支护方案切实可行,对类似基坑支护工程具有借鉴意义。

[1] 汪正荣.建筑工程施工手册(3版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2] GB 50086—2001.锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[3] 李丰林.深基坑支护开挖的质量控制探讨[J].城市建设理论研究,2012(12):586-588.

[4] GB 50497—2009.建筑基基坑工程监测技术规范[S].

[5] JGJ 120—2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[6] 黄 迪.深基的特点及其施工技术研究[J].中国新技术新产品,2010(12):203.

A Foundation Pit Supporting Project of Prestressed Anchor Cable+Steel Pipe pile+Powder Spray Pile

LING Hɑi
(Hainan First Construction Engineering Co,Ltd,Haikou 570216,China)

The Hainan Yixin commercial square project located in the downtown with the narrow construction site and around streets,the pit excavation can only be adopted vertical cut.By comparison,use the prestressed anchor cable+steel pipe pile+powder spray pile for foundation pit supporting,this reduces the project cost,shorten the time limit for a project,ensure the safety,and to solve the actual problem.Practice shows that the foundation pit supporting scheme is successful.

deep foundation pit; prestressed anchor cable+steel pipe pile+powder spray pile; construction and monitoring.

2014-06-15.

凌 海(1969-),高级工程师.E-mail:931121782@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.031