深基坑工程-施工重点控制措施

超深基坑工程施工重点限制措施随着社会的不断发展，超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。为了满意超高层建筑的基础须要、功能设计，以及日益惊慌的城市用地和规划要求。建筑工程一次又一次的向地下进军，越来越多的超高层建筑更是向蓝天和地心冲刺，相继而言超深基坑工程的施工则越来越受到社会的重视。现就类似超深基坑工程的施工重点限制措施介绍如下。工程概况本工程主塔楼超深基坑工程，占地面积约5374㎡，基坑底周长约297m。基坑开挖底标高为-29.30m~-35.40m，局部裙楼区域为-28.00m，基坑顶面标高为-1.70m；开挖深度为27.60~33.70m。土石方量约为16万m³，其中石方量约为11万m³。地质概况依据地质勘察资料显示，场区内各钻孔所遇地下水为第四系孔隙承压水和基岩裂隙水。覆盖层自上而下依次为第四系人工填土层（主要为杂填土，层厚约3m）、冲积层（主要为粉质粘土夹砂层，其特性可分为淤泥质土、粉质粘土、砂层、淤泥质土，层厚约6m）、残积层（主要为粉质粘土,层厚约2m），下伏基岩为白垩系大朗山组黄花岗段沉积岩（主要为全风化岩、强风化岩、中风化岩、微风化岩，层厚约17m）。场内岩石走向为西南往东北方向倾斜，约15°倾角。设计概况依据地勘资料、场内的岩石走向及周边的环境（西侧紧邻已完工的地下空间结构、其余三侧场地较广袤），基坑支护设计主要采纳三种支护方式：西侧：紧邻已完工的地下空间，距离其支护桩距离为5～22m,故支护采纳搅拌桩+放坡+人工挖孔支护灌注桩+混凝土内支撑+预应力锚索的形式。搅拌桩：设计为1排Φ550mm@400mm,穿过砂层进入不透水层大于2m。防止基坑外围地下（表）水渗透至基坑内，同时为人工挖孔支护灌注桩施工供应平安保障。放坡：设计为放坡2.5m深，倾角为57°；上下@1500mm设置Φ11022钢筋土钉，216加强筋；8@200×200钢筋网片，喷射C20厚100mm砼；固结杂填土，防止土体滑移。利用场地内有限资源，削减施工难度和风险以及节约工期，同时限制人工挖孔灌注桩工程的桩长小于25m,符合省建设厅《关于限制运用人工挖孔灌注桩的通知》（粤建管[2003]49号）文件的规定。人工挖孔支护灌注桩：设计为Φ1200mm@1500mm，桩长为15.4m（吊脚桩）/22.9m（入岩1m），长短桩间隔布设；因开挖至基坑底，岩底持力层未达到设计要求，此处加深1.4m,则支护桩全部为吊脚桩。依据场内地勘状况，人工挖孔支护灌注桩便于施工，且施工可支配较多人员分两批进行，施工效果及工期效益较好；但风险较大，应留意平安防护措施，保障工作人员身心健康。混凝土内支撑：设计为主梁截面为1000mm×1000mm,次梁截面为800mm、600mm,5根支撑柱为700mm×700mm钢格构柱@11.670m；与西侧压顶梁连接在一起。因场地西侧为地下空间支护桩工程，故第一道支护采纳混凝土内支撑，防止预应力锚索穿过其支护桩，破坏主体结构。预应力锚索：设计为Φ150mm、5/7φj15.2，一桩一锚，锚索的锁定值为400、500、700KN，竖向间距为6.5m，倾斜15°角。南侧：依据地勘资料，此范围内中微风化岩层中夹有3~4m强风化层，不能作为支护桩的持力层，同时考虑岩石走向、抗倾覆及其他因素影响，支护灌注桩的桩长为15.4m（吊脚桩）/24.9m（入岩1m），长短间隔布置；因开挖至基坑底，岩底持力层未达到设计要求，此处加深0.7m,则长桩入岩300mm。其支护形式为搅拌桩+放坡+人工挖孔支护灌注桩+4排预应力锚索+1排预应力锚索（基坑加深增加）。北侧、东侧：在-10.0m标高以下，全部为中微风化岩石，勘察资料显示未有夹层，再加上岩石走向，不会使基坑外土体向内倾斜，故此两侧支护采纳吊脚桩的形式，即为搅拌桩+放坡+人工挖孔支护灌注桩（吊脚桩）+3排预应力锚索+土钉墙+1排预应力锚索（基坑加深增加）。同时由于基坑面积狭小且特别深，在东北角-9.20m标高处设置坑外坡道，以形成坑内、坑外出土坡道，便于施工、节约工期。土钉墙：设计为Φ130mm，25、22、20钢筋@1500mm，竖向间距1.5m，倾斜15°角，长度为15m、10m、7m，共6～10排；216加强筋；8@200×200钢筋网片，喷射C20厚100mm砼。基坑支护结构平面布置如下图所示：施工重点限制措施止水搅拌桩开挖导向槽，限制泥浆流失及挖除地表层障碍物，便于施工。限制桩位和桩身垂直度，以确保足够的搭接长度和整体性。严格依据设计要求限制水灰比及注浆压力，保证浆体的和易性及可泵性。2)边坡喷锚及土钉墙分层分段开挖至设计每排土钉墙标高下300mm，限制杆体倾斜角度。杆体依据设计要求设置对中支架，注浆管距孔底100mm，当浆液从底部充溢至孔口时，还需进行多次加压，以保证浆液挤满孔壁，保证锚杆抗拔力。待浆体强度达到终凝后，方可施工加强筋及钢筋网片。喷射砼采纳二次施喷，以达到设计要求的厚度，自上而下，垂直于喷锚面施工。3)人工挖孔支护灌注桩测量定桩位，确定每根桩的桩位及中心线。每开挖1m深度，施工一节C25、150mm厚的砼护壁，然后检查桩位及垂直度，再进行下一节桩孔施工。在施工过程中，应每5m检查一次桩身垂直度及桩径，以免误差较大；开挖至设计要求后，协同监理一起进行基底验收，确定桩底岩性。桩内设置平安爬梯、半月形防护板、风机及平安行灯，桩孔上方设置提土吊篮、孔口盖板等平安防护设备，确保操作人员的平安；上班前必需对每个孔内进行气体检测或小鸟测试，确保无有害气体时，方能施工。孔内爆破时，周边孔内作业人员不得在孔内，孔口上方覆盖砂袋及设置风机，确保爆破平安及孔内空气流通。钢筋笼纵筋采纳套筒连接，50%接头错开；吊装时采纳双吊点吊装，保证受力匀称，削减变形；钢筋笼在下放入孔过程中对准孔位，保证垂直、轻缓放入桩孔中，以免碰撞护壁。桩身砼浇筑前，应抽干孔内积水，再浇筑封底混凝土，然后进行桩身砼的浇筑，保证桩底砼质量；若孔底渗水量较大时，且深度大于100mm时，应采纳水下混凝土浇筑方法施工。桩身砼浇筑时，每根桩进行见证取样，留置1组试块，每组3块。依据规范及设计要求，本工程支护灌注桩桩身结构完整性检测采纳基桩放射法检测，共计22根，其中Ⅰ类桩18根，占81.8%；Ⅱ类桩4根，占18.2%。4)预应力锚索施工前，必需依据设计要求的钻孔、穿索、灌浆、张拉、锚固等工艺先行施工、检测试验锚索，以确定锚杆的施工工艺及参数等是否满意设计要求，待设计确认后方可进行工程锚索的施工。土方分层开挖至设计标高下300mm，测量定位，依据设计倾角采纳套管跟进懦弱土层成孔结合气动冲击基岩成孔施工方法进行钻孔，此方法成锚效果良好，且对锚索的抗拔力有保证。严格限制注浆质量，注浆采纳二次注浆，一次注浆采纳水泥砂浆，压力为0.8Mpa；二次注浆采纳水灰比0.5的纯水泥浆，压力为2.0～3.0Mpa，在一次注浆初凝后终凝前进行；注浆过程中，浆体试块每30根锚索为一组，每组试块为6块。锚索的杆体应按设计要求制作，进场的杆体材料、锚具、夹具及连接器均应具有合格证，并见证送检，合格后方可运用；应限制好对中支架及杆体自由端的制作。锚索待压顶梁及腰梁浇筑7天后及注浆体强度达到设计强度的70%方可进行张拉；张拉前应由有资质的检测单位对张拉设备进行标定，并取得标定合格证书方可进行张拉；张拉锁定值及分级张拉数据，依据设计要求及现行规范进行。依据规范及设计要求，本工程验收锚索抗拔验收试验共检测29根，均满意设计要求的1.2倍抗拔力特征值；本工程锚索的锁定值监测（第三方监测）共29根，至今累计拉力值最大位于基坑北侧、南侧分别为461KN、809KN，均小于报警值500KN、900KN。5)混凝土内支撑支撑柱采纳人工挖孔桩施工方法施工，柱身采纳700×700钢格构柱，桩身24.5m，柱长为25.5m；柱底与1m长钢筋笼连接在一起，并浇筑砼。钢柱安装时，采纳汽车吊吊装，钢柱轴线和垂直度的测量校正采纳千斤顶和倒链进行，以确保钢柱垂直度，然后填满砂，以防止土方开挖及施工过程中碰撞。砼支撑梁，开挖至设计要求标高后，进行测量放线，与周边压顶梁连接在一起浇筑施工。砼浇筑前，埋设应力片，以便监测支撑轴力和立柱顶端的三维变形。至今第三方监测的7处支撑轴力监测最大为-616KN；立柱顶端水平位置最大为12.2mm，沉降改变最大为10.0mm；均满意设计要求。6)土石方工程本工程基坑深度为27.60m~33.70m，依据设计支护形式，分九次进行土石方工程开挖，开挖深度分别为2.5m、3.5m、3.5m、3.5m、3.0m、3.3m、3.0m、3.0m、2.3m；开挖至基坑底时，对坑中坑的位置再分层分段开挖至设计标高。土石方量共16万m³，其中石方量为10万m³。由于基坑面积狭小且较深，设置坑内出土坡道，位于场地东北侧，待西侧开挖至基坑底时，退挖坡道并同时跟进未施工的支护工程；待不能通车时，进行分级接力传递开挖；最终土石方工程借助18m长臂挖机及塔吊进行施工至基坑底。依据地勘资料及现场开挖状况，在开挖至-10.0标高处即遇到中风化岩石，用炮机打凿10万m³的岩石，无疑工程量巨大；本工程故采纳小台阶微差限制爆破施工方法进行。本工程爆破的质量限制重点，主要位于支撑钢立柱四周、基坑四周的支护桩以及东侧、北侧的吊脚桩位置。故施工过程中，在支持钢立柱四周、基坑四周的支护桩处采纳光面爆破的施工方法，即分段装炸药，段与段之间用碎石填充；此方法可完全限制岩体的爆破振动及岩体的平整性，可使爆破后的剖面整齐，因炸药分开装则削减对其四周的岩体破坏。吊脚桩位置的岩体，则在距岩体500mm处进行光面爆破，其余岩体采纳炮机施工至设计要求的土钉墙面。此方法施工限制效率较高，对周边的支护体系损害较小。基坑监测结果本工程属深基坑施工范围，依据设计及规范要求，基坑监测频率为2天一次。依据最新的第三方监测报告显示：围护结构顶水平位移量为基坑东南角：累计位移量为25.4mm，小于报警值30mm。桩体测斜位移量为基坑南侧：累计位移量为24.18mm，小于报警值40mm。土体侧向变形位移量为基坑东侧：累计位移量为21.94mm，小于报警值40mm。地下水位视察改变量为基坑北侧：累计下降量为530mm，小于报警值2000mm。四周地面沉降观测为基坑西侧（因西侧为已完工建筑，只观测西侧）：累计最大沉降量为6.64mm，小于报警值40mm。锚索拉力监测、支撑轴力监测、立柱顶端三维变形监测详见4.4、4.5节。现场施工照片