某高层建筑基坑支护方案比选

某高层建筑基坑支护方案比选

1住宅设计概况该项目位于广州市珠江南侧，距珠江约30米。考虑到维沙岛，建筑面积为13645平方米。该工程项目拟建A、B两栋34层高层住宅。住宅设计定位为“空中别墅”,是某公司在广州开发的标志性高尚住宅建筑群。该基坑开挖面积为7800m2,开挖深度为5.6m。该基坑围护采用摆喷板墙止水帷幕,同时采用管锚和挂网喷射砼进行基坑支护。2支护方案的确定该基坑濒邻珠江,基坑开挖时侧壁水压较大,如何止水是本工程能否顺利完成的关键之处。基坑开挖面积较大,选择合理的支护方案也是施工能否顺利完成的关键之一。基坑东侧距另一高层建筑物的地下室支护桩仅5～7m,该段位置的支护方案的选择也是施工过程中应解决的问题。3抽芯检查、钻孔注意事项为了选择合适的施工方案,应在进行全面施工前先做试验,选择多种方案比较后,确定止水效果。同时要求施工单位在施工中进行抽芯检查,施工完成后做钻孔注水试验,以选择最合适的施工方案。目前工程中常用的止水帷幕有深层搅拌水泥土挡墙、地下连续墙、旋喷桩、摆喷板墙等几种施工方案,经技术、经济分析比较后,决定选择旋喷桩和摆喷板墙两种施工方案做试验。3.1桩体抽芯观察及开挖检查施工单位于2000年12月12日至12月19日,利用旋喷桩进行围井抽水试验及在12月19日对旋喷桩的桩体搭接部位进行桩体抽芯观察,并同时对围井桩体进行了开挖检查,发现桩体切割、桩体直径虽已达到设计要求,但桩体胶结较差,未能达到设计要求,故不选用此方案。3.2摆喷板墙是止水的斜直墙施工单位于2000年12月22日至12月28日,利用摆喷板墙进行围井抽水试验工作。根据抽水及水位恢复速度计算得出的围井渗透系数分别为7.5×10-6、1.27×10-5m/s。与《工程地质手册》中粉质粘土的渗透系数经验值k=(1～6)×10-5m/s进行对比,摆喷板墙可以达到止水目的。为了解摆喷板墙的胶结、强度、厚度、宽度及搭接情况,于12月29日对围井侧壁进行开挖检查。经甲乙双方及监理现场确认,检查结果满足设计要求。故选择摆喷板墙作为止水帷幕(见图1)。由于摆喷板墙的挡土能力较弱,因此,在选择摆喷板墙作为止水帷幕的基础上,基坑的支护结构采用管锚和挂网喷射砼进行挡土支护,确保基坑的安全施工。4为基础的停止水和健康维护项目的实施施工顺序:放线→钻孔→摆喷板墙→基坑开挖→喷首层砼→开孔→打设钢花管→注浆→编钢筋网→焊加强钢筋→喷面层砼→……(重复)。4.1孔位线控制为确保有足够的喷射能力,采用三重管摆喷方法,孔距为1.50m,摆喷角度30°,与施工轴线夹角为5°,采用跳打跳喷的方法施工,摆喷孔的孔位线离基坑边线1.70m。4.1.1水泥施工基本情况及施工技术标准高压水压力32～34MPa,高压水流量75L/min,空气压力0.7MPa,空气输送量78m3/h,水泥浆压力0.3～0.5MPa,水泥浆送量60L/min,进浆比重1.6g/cm3,水灰比1∶1,水泥型号425#普通硅酸盐水泥,泥粉过100目筛,喷具提升速度8～15cm/min,孔距1.5m。摆喷板墙水泥掺入量约420kg/m,孔口返浆、压力按有关规范控制;控制喷具提升速度为:淤泥层15cm/min;砂层8～10cm/min。施工技术标准:施工前,采取地质勘察方法确定场地透水层地板埋深及入不透水层岩性,沿止水帷幕位置布置钻孔18个,对地层进行取芯勘查;施工过程中,摆喷板墙施工首先采用地质钻机成孔,在透水层与不透水层交接部位进行取芯鉴别,确保止水帷幕已穿过透水层并入不透水层,以保证透水层与中风化交接部位止水效果。4.1.2钻孔施工(1)钻孔开孔位置与设计位置偏差≤50mm;(2)孔底偏斜率<1.5%;(3)钻孔有效深度超过设计墙底深度0.3m。4.1.3防止喷嘴堵塞(1)高压喷射注浆分两序施工,相邻孔高压喷射注浆间隔时间≥24h;(2)下喷管前,应进行地面试喷并调准喷射方向,下入、拆卸喷射管时应采取措施防止喷嘴堵塞;(3)当喷头下至设计深度,应先按规定的参数送浆、水、气进行静喷,待孔口返浆、情况正常后方可开始高压喷射注浆,高压喷射注浆应全孔连续作业,每当拆卸喷射管后,应进行复喷,复喷长度≥0.2m;高压喷射注浆因故中断恢复施工时,应进行复喷,其长度≥0.5m;(4)高压喷射注浆结束后,利用孔口回浆或水泥浆及时回灌,直至浆液面不下降为止;(5)施工中如实记录各项参数、材料用量等,出现异常后应及时处理。4.2-2剖面结构(1)施工时应分层分段开挖支护,开挖工线宜为15～20m,开挖深度与锚管间距相同,超挖<30cm;(2)锚管按矩形布设,锚管采用Ø48钢管,见图2、图3、图4剖面。1-1剖面:施工Ø48钢花管3排,@1300,排距1500～2000,长度10.00～12.00m,角度10°,管内注入水灰比约0.5的纯水泥浆,灌浆压力0.5～1.0MPa。挂钢筋网Ø6@200×200,喷砼强度C20,厚度100,焊Ø16加强筋,间距与锚管间距同。2-2剖面:施工Ø48钢花管3排,@1500,排距1500～2000,长度10.00～12.00m,角度10°,管内注入水灰比约0.5的纯水泥浆,灌浆压力0.5～1.0MPa。挂钢筋网Ø6@200×200,喷砼强度C20,厚度100,焊Ø16加强筋,间距与锚管间距同。2′-2′剖面:增设一排Ø130钢管树根桩共35条,@1000,长度10.0m;施工Ø48钢花管4排,@1200,排距1200～1300,长度5.00～7.00m,角度10°,管内注入水灰比约0.5的纯水泥浆,灌浆压力0.5～1.0MPa。挂钢筋网Ø6@200×200,喷砼强度C20,厚度100,焊Ø16加强筋,间距与锚管间距同。该剖面的施工方案解决了基坑东侧距另一高层建筑物的地下室支护桩距离仅5～7m的问题。(3)锚管施工:锚管采用Ø48钢管,@1300,钢管倾斜10°。采用XY-1型地质钻机开孔钻穿旋喷桩体,然后使用QZJ-100D潜孔冲击钻机振冲打入,达设计要求深度后灌入水灰比为0.5的纯水泥浆,注浆压力0.5～1.0MPa。若遇粘土层,采用XY-1型地质钻机程控,孔径110,送入Ø22锚杆主筋,灌入水灰比为0.5的纯水泥浆,注浆压力为0.5,必要时可采用二次注浆。(4)钢管树根桩施工:采用地质钻机成孔,孔径130,下Ø108无缝钢花管,管内注入水灰比为0.5的纯水泥浆,并加入砾石捣实。(5)喷锚施工:喷砼厚度100,强度C20,分二次施喷,第一次喷射厚度为30,挂钢筋网Ø6@200×200,焊Ø16加强筋完成后再喷射混凝土厚度为70。施工工艺流程:开挖→喷首层→开孔→打设钢花管→注浆→编网→焊加强筋。喷射砼:分两次施喷,配合比为水泥∶砂∶石∶水=1∶1.76∶3.91∶0.59,标号≥C20。成孔:按设计深度、孔径及角度成孔。制花管:按设计长度下料。注浆:注入水灰比为0.5的纯水泥浆,保证注浆压力,浆体强度≥20MPa。编网焊加强筋:绑扎牢靠,焊牢加强筋。4.3新型喷雾板墙止水窗帘检测摆喷板墙止水帷幕渗水性检验采用抽水试验法。(1)测试方法采用钻孔简易抽水,抽水井为潜水完整井。(2)井准备在基坑北侧布置抽水井1个,孔径500,井深13.50m,入不透水层0.50m。(3)水位下降和延续时间要求经抽水后测得的稳定水位与原静止水位之间的垂直距离为降深,稳定延续时间一般为8～24h。(4)渗透系数的r/rk=[0.732Q/(2H-S)]lg(R/r)=7.5×10-6m/s。式中:k——渗透系数;Q——稳定流量;H——含水层厚度;S——降深;R——影响半径;r——抽水井半径。(5)墙止水效果试验K=[3.5r2/(H+2r)t]ln(s1/s2)=1.27×10-5m/s抽水试验结果表明,该基坑摆喷板墙止水效果完全达到设计要求。4.4钻孔取芯检验止水帷幕入不透水层检测与墙体强度检测,采用钻孔取芯、取样进行检验。抽芯结果表明:墙体底部与不透水层胶结良好,墙体强度满足止水要求。5基坑边坡位移检测根据《城市测量规范》(GB7929-87),采用J2光学经纬仪观测边坡水平位移,观测点共布设18个。观测点均用钢筋打入,并用混凝土加固。观测次数为开挖时每1～2d测1次,其余为每3～5d测1次。基坑边坡位移监测与基坑开挖支护同步进行,共进行基坑边坡位移监测28次,最大水平位移40mm≤0.02h(h=5.60m为基坑深度)=112mm(取最大水平位