深基坑水平支撐施工

1、摘要 : 本文結合工程實例 , 對深基坑工程支護方案分析的基礎上 , 對復合止水帷幕逆作+灌注樁+混凝土內(nèi)支撐復合支護的設計與施工技術要點進行了詳細探討, 對施工效果進行了具體分析和評價。1、工程概況江西新余鋼鐵有限公司8#高爐上料礦槽系統(tǒng)工程, 地上框架一剪力墻結構高 ,地下 ( 共三層 , 負一、負二層均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土平臺 ) 深 ,坑壁剪力墻及底版均為厚防水現(xiàn)澆鋼筋混凝土): 上部結構總建筑面積18375m2,地下室建筑面積。該工程施工場地狹窄，臨近有建、構筑物及小1000動力水管 , 地質(zhì)、 水文條件及上部結構復雜, 工期緊 ( 總工期只有175 天 ), 在施工深基坑的同時 , 其

2、上部結構及其相鄰建筑必須同步施工。本工程場地地下水類型包括上層滯水和孔隙承壓水。上層滯水主要賦存于 1 -1 層人工雜填土層中 , 主要接受大氣降水和地表散水的滲透補給, 無統(tǒng)一自由水面，水量與季節(jié)、周邊排泄條件關系密切。孔隙承壓水賦存于單元砂土層及單元礫亂石層中 , 與地表水及區(qū)域承壓水體系聯(lián)系密切 , 水量豐富。2、基坑支護方案分析與選擇本基坑周邊場地狹窄，滿負荷在用的小1 000動力水管及新建筑物基礎均距新建深基坑坑外壁均不到 1m 遠 , 還有重型車輛過往頻繁的廠區(qū)交通主干道距新建深基坑坑外壁也不到4m遠?；悠矫婊境书L方形，平面尺寸X，基坑開挖深度為。本場地在 (1-2) 層塘泥層

3、底及(2-1) 、 (2-2) 局部夾有粉土、粉砂薄層。該層飽水,易形成涌水流沙。 基坑周邊大部分均在(2-5) 層粘土層中 , 該層強度高 , 對承壓水控該屢為夾層, 為承壓含水層的制有利 : 但東北角己開挖到 (2-6) 層淤泥質(zhì)土夾粉土。, 因此承壓水過渡層 , 中深井降水對其有一定影響。但也易引起基坑側壁流水流土 控制也是影響基坑安全的重要一環(huán)。從以上分析可以看出 , 本基坑為狹窄場地的較深基坑, 為保證基坑順利開挖和保護周邊環(huán)境不受破壞, 須嚴格控制基坑變形, 要求支護結構具有一定剛度。支護方案分析比較如下:1）懸臂樁支護結構雖具有不影響坑內(nèi)土方開挖和結構施工的優(yōu)點 , 但本工程開挖

4、深度較大, 懸臂樁支護結構要求插入深度大, 配筋多 , 變形大 , 無法滿足基坑安全要求。2）為控制排樁結構變形, 可采用排樁+錨桿方案。 樁錨支護工藝成熟, 經(jīng)濟可靠 ,能有效控制結構變形，但本基坑周邊場地狹窄，滿負荷在用的小1000動力水管及新建筑物基礎均距新建深基坑坑外壁均不到 1m 遠 , 還有重型車輛過往頻繁的廠區(qū)交通主干道距新建深基坑坑外壁也不到4m遠錨桿無法穿越。3）地下連續(xù)墻既可作為地下室外墻, 亦可兼作基坑開挖時擋土、截水、防滲等臨時陛防護結構; 但造價昂貴, 因此業(yè)主不同意采用。4） 灌注排樁+內(nèi)支撐支護結構是控制邊坡側向變位最有效的手段之一, 本基坑平面規(guī)則 , 使用該支

5、護結構是十分理想的選擇。內(nèi)支護結構平面剛度大, 結構變形小 , 可有效保護基坑周邊建筑物和地下管線安全, 根據(jù)基坑的平面尺寸 , 可采用鋼筋混凝土支撐或型鋼支撐。鋼筋混凝土支撐受力條件好, 節(jié)點處理簡單方便, 可靠性好 , 造價低 , 基坑安全性高 ; 型鋼內(nèi)支撐安拆方便, 施工周期短。最后 , 綜合考慮業(yè)主對基坑防水等級要求高、安全、工期的要求, 采用復合止水帷幕逆作+灌注樁+混凝土內(nèi)支撐相結合的形式, 達到控制地下水和基坑變形及節(jié)約工期的目的。3、基坑支護結構方案優(yōu)化措施分析針對基坑的具體條件 , 對可行的支護方案進行優(yōu)化。 可行的支護結構除排樁外撐錨體系可采用單層支撐或兩層支撐。對于單層

6、支撐, 可設置在 BI 樓板以下或樓板以上 , 對比分析如下。單層支撐 （B1 樓板以上 ）方案1） 與兩層支撐相比, 本方案因少一層支撐, 可在第一層支撐施工完后, 分 2 到 3次開挖到基底, 因此施工周期較兩層支撐短1 個月左右。2）由于樁身彎矩較大，要求支護樁采用較大截面（樁徑小900mm小1000mm）樁身配筋較多。由于采用一層支撐, 要求支撐桿件截面較大, 配筋較多。3）樁頂放坡高度不大，鎖口梁施工時開挖僅3m左右，采用噴錨支護，并用止水旋噴樁對塘浞層進行加固 , 可確?；影踩?。4）單層支撐設置在B1 樓板以上 ,B1 樓板施工完畢后拆除, 不存在穿越地下室外墻的不足 , 因而也

7、不需在支撐上預插筋和地下室外墻后期補洞等工作, 有利于地下室防水工程施工。5） 由于樁身含鋼量很高, 造價較高。 加上一層支撐加強所增加的費用及上部噴錨支護增加的費用 , 總費用僅比兩層支撐稍少。單層支撐 （B1 樓板以下） 方案1）樁頂放坡高度較大，鎖口梁施工時開挖至5m左右，采用噴錨支護。并用止水旋噴樁對塘泥層進行加固 , 可確?；影踩?, 但成本較高。2）與單層支撐設置在B1 樓板以上相比 , 配筋及混凝土量有所減少。但單層支撐設置在 B1 樓板以下 , 不能在 B2 樓板施工完畢后拆除, 因而必須穿越地下室外墻,不利于地下室防水工程施工, 對結構正常施工稍有影響。3） 由于樁身含鋼量

8、很高, 造價較高。 加上一層支撐加強所增加的費用和上部噴錨支護增加的費用 , 總費用與單層支撐（B1 樓板以上 ） 基本一致 , 僅比兩層支撐略少。兩層支撐方案1） 兩層支撐施工及養(yǎng)護需要一定時間 , 明顯影響施工工期。2） 由于采用兩層支撐, 樁身彎矩較小 , 要求樁徑較小 , 配筋及混凝土量少, 單方造價較低。3）上部放坡高度不大, 可簡單支護, 費用較低。4） 施工地下一層樓板時 , 需預先拆除第二層支撐, 影響工期 ; 但不存在預先在支撐上預插筋和地下室外墻后期補洞等工作。5） 采用兩層支撐, 抵抗不均勻土方開挖和反鏟意外碰撞的能力較強 , 基坑安全有保障。6）與單層支撐相比總費用略高

9、, 工期較長。 綜合以上分析 , 單層支撐 （設置在 Bl以上 ） 以工期最短、經(jīng)濟較優(yōu)、對其他工作影響最少, 為最優(yōu)方案, 因此將支撐設置在 B1 樓板以上。由于本基坑平面較規(guī)則X,采用剛架式角撐體系，可方便土方開挖，并使支撐體系施工相對獨立, 有利于施工, 對工期十分有利。 角撐主桿與輔桿采用不同截面,更為經(jīng)濟。 主桿與輔桿采用三角形空間剛架結構進行連接, 以協(xié)調(diào)變形并提高整體剛度。4、深基坑支護結構設計方案支護樁設計支護樁各段設計參數(shù)見表1 。支護樁有效樁頂標高為一, 即嵌入鎖口梁。主筋均勻布置, 樁底端 范圍主筋減半。箍筋小8200加強筋小16200混凝土強度等級 C30b樁頂噴錨支護

10、設計樁頂邊坡放坡開挖, 第一級坡高 , 坡比 1:1; 其下土體在鎖口梁施工時沿攪拌樁垂直開挖。中間設置寬平臺 , 坡面采用掛網(wǎng)噴射混凝土。錨桿采用一次性錨管, 材料為小48 X,直接打入。鋼筋網(wǎng)采用小200< 200（Q235）,噴射混凝土為C20,噴射厚 度 8-10cm, 加速凝劑1%。水平支撐設計鋼筋混凝土內(nèi)支撐主桿 700mme 600mm高乂寬），主筋22小22,箍筋小8200,節(jié) 點處局部小8100,S筋小8400輔桿400mme 400mm高X寬），主筋10小22，箍筋小 8200節(jié)點處局部小8100,S筋小8400內(nèi)支撐主、輔桿中心與梁冠中心同高。立柱結構設計支撐下設置

11、鋼筋混凝土灌注樁與鋼結構組合立柱。立柱樁下部采用直徑為800mm勺鉆孔灌注樁，混凝土強度等級為 C30,樁長16m（進入中風化巖800以上）。 配筋：主筋12（|）2011級鋼筋，箍筋小8200加強筋小16200立柱樁頂面標高，底面 標高。立柱樁上部采用470mme 470mms結構立柱。四肢采用L125X10，綴板采用150x 450X 8（mm）,間距 400mm鎖口梁鎖口梁截面尺寸 700mmxl300mmx寬），計算混凝土強度等級 C30,施工時采用C40澆筑,7d后可進行土方開挖。鎖口梁采用雙面對稱配筋，每側主筋10小22n 級螺紋鋼筋，局部主筋加強為15小22II級螺紋鋼筋，加強筋

12、4小22,箍筋小8200普角、角撐、支撐節(jié)點處局部箍筋加密為小8100),S筋小8200鎖口梁頂面標高,梁底標高。5、深基坑復合止水帷幕逆做灌注樁+內(nèi)支撐支護結構施工技術基坑施工流程測量放線”支護樁、立柱樁、中深降水井、復合止水帷幕施工”分兩層開挖上部至深度的土方，噴錨支護“鎖口梁、內(nèi)支撐施工“土方開挖至“第一節(jié)坑壁施 工”開始基坑降水”土方開挖到“第二節(jié)坑壁施工”土方開挖到“第三坑壁施工“土方開挖到基底”第四節(jié)坑壁及地下室底板施工“地下室B2、B1樓板施工并回填及換撐“逐步拆除支撐“底板降水井封堵、基坑內(nèi)降排水結束。1) 土方開挖施工時, 必須先撐后挖。2) 拆除支撐 : 在下列工作完成后可

13、以逐步拆除鋼筋混凝土內(nèi)支撐: 地下室一層頂樓板澆筑完畢并達到70%設計強度后; 地下室二層樓板下四周坑邊土回填、上部澆400mmff素混凝土后,并在地下室一層頂樓板處加設板狀臨時支撐。3)先拆輔撐 , 后拆主撐。 拆除時同步實施基坑監(jiān)測 , 以確保邊坡安全 , 基坑施工順序如圖 1 所示 , 樁頂噴射支護剖面如圖 2 所示。土方開挖施工1) 為確保支護體系施工質(zhì)量, 加快施工進度, 要求土方開挖與鎖口梁及鋼筋混凝土支撐施工相互結合。2) 土方開挖分三次進行。第一次土方開挖在支護樁、立柱樁、降水井、觀測井和止水旋噴樁施工完畢養(yǎng)護一段時間后進行, 開挖至標高 ( 噴錨支護邊坡附近土層分兩次開挖),

14、 然后施工鎖口梁、支撐。第二次土方開挖至; 第三次開挖到 , 第四次開挖到基底, 基礎承臺及連梁部分采取人工掏挖方式。3） 土方采用人工開挖及電動抓斗抓土, 塔吊吊土出坑的方式, 一般情況下用電動抓斗抓土, 支撐下面土方和坑角土方宜采取人工開挖?；娱_挖至距坑底20cm時改為人工清理. 基底 , 嚴禁超挖 ; 開挖過程中嚴禁碰撞支護體系和降水井。4）嚴格按設計要求開挖土方, 土方隨挖隨運, 不得隨意堆置在基坑周邊。5）在坡頂和坡底設置排水溝, 做好坡面及坡底的排水防水工作。6） 開挖后期 , 基坑邊坡頂面禁止堆載。開挖至坡底后應盡快展開基礎施工 , 以減少基坑暴露時間。7）開挖過程中應及時抽排

15、基坑積水。深基坑降水處理措施根據(jù)對場地水文地質(zhì)條件分析, 基坑側壁存在上層滯水和承壓水威脅。 基坑開挖前須采取有效的側壁止水措施, 以隔斷上層滯水滲入基坑的通道。 下部承壓水水頭高 , 基坑開挖后存在承壓水突涌的可能性 , 因此須對地下水進行處理以保障基坑開挖和地下室施工的順利進行。常用的地下水控制措施有五面隔滲、落底式豎向帷幕、 （ 中 ） 深井降水及聯(lián)合處理等幾種。 通過比較認為 , 本工程側壁采用 2 排直徑為 500 的高壓旋噴水泥土樁非落地式帷幕和中深井降水, 對地面沉降相對較小 , 對周邊環(huán)境影響也較小?？颖谏喜可蠈訙捎脟娚?00mn# C20混凝土對坡面作封閉處理,坡面按水平3m間距埋設排水管。沿基坑周邊設置2排直徑500375mmj壓旋噴水泥土樁止水。 通過查找地質(zhì)及水文資料和前面支護樁的施工 , 得知在處開始為不透水的泥質(zhì)砂巖，故對基坑承壓水采用中深管井減壓降水，中深降水井采用井深18m,管徑250mm井徑500mm觀測井采用井深17m,管徑108mm井徑250mm由于本基坑工程施工中采取了嚴格的變形控制措施與信息化