高层建筑的深基坑支护设计

高层建筑的深基坑支护设计

该高层建筑是教师住宅，位于靠近珠江承受压力的砂地区。地板以上24层，2层地下。高度72.3m，建筑面积34.市政占地1366.3米。结构上主要采用钢筋混凝土内筒外框结构体系,基坑深9.4m,电梯井局部基坑深11.4m,基础采用高强度钢筋混凝土预应力管桩。1地层细砂类土砂石根据工程地质报告,地下水位深1.1m,场地属Ⅱ类场地,基坑土层自上而下分别为:①耕植土:松散状态,疏密不均,厚度0.4～0.8m;②粉质粘土:湿,可塑状态,厚度0.8～1.2m;③淤泥质土:软塑～流塑状态,厚度1.6～2.5m;④中细砂:饱和松散状态,厚度2.7～3.6m;⑤粗砂:饱和松散～稍密状态,厚度2.2～3.1m;⑥全～强风化泥岩:褐色,主要成分是泥质铁质粉粘粒,厚度1.1～4.1m;⑦中～微风化泥岩:褐色,遇水遇风后易松散崩解,主要成分是泥质铁质粉粘粒。2加根据基坑高度,确定基坑开挖的方案,方案4本工程由于诸多原因的影响,仓促动工。当时选用一排搅拌桩防水帷幕,搅拌桩完成后,甲方要求增加地下室高度,基坑深度由原来7m增至9.4m。由于原基坑方案存在有不完善之处,开挖后基坑内积有大量雨水,基坑开挖后施工很困难。经认真比较各种方案,反复讨论后决定:在原深层搅拌的基础上基坑防水采用高压摆喷墙及高压灌浆防水帷幕,可有效地止住随珠江潮汐变化的承压水。2.1确保搅拌桩连续的止水基肥桩位平面布置:沿基坑开挖边线以外设置一排搅拌桩,纵向水平间距为400mm,桩身直径为500mm。为使搅拌桩形成连续的止水帷幕,相邻搅拌桩纵向水平搭接为100mm,要求搅拌桩穿过砂土透水层,到达残积土层以下1.0m,止住随珠江潮汐变化的承压水。水泥掺入量为加固土重的15%,采用425#水泥,水灰比为0.45,为增加水泥浆的流动性,掺入外加剂0.3%的木擀素磺酸钙。2.2浆体喷咀基础为形成有效的防水帷幕,搅拌桩桩底至强风化(残积层)间,中、粗砂的强透水层范围,采用高压摆喷形成帷幕封水,注浆钻杆选用先进的三重管法,注浆材料为425#纯水泥浆。施工参数如下:高压水:压力30～50MPa流量70～75L/min喷咀1.9～2.2mm压缩空气:压力0.7～0.8MPa流量1.5～3.0m3/min气喷与水喷间隙1～3mm水泥浆液:流量80～250L/min压力2～5MPa水灰比:1∶1～1.5∶1注浆管:提升速度7～12cm/min摆角40°喷咀2个布孔:在基坑壁紧靠搅拌桩外侧布孔,孔距1.8m;搭接方式:直板式摆喷,大角度摆动(若采用折板式搭接,摆喷墙与搅拌桩间仍存在地下水流动的通道,致使摆喷墙如同虚设);段高:6.0m,地表以下6.0m至入残积层1.0m(平均深度为12m),用机械钻孔。2.3灌浆封水方式基岩顶面为强风化裂隙发育,透水性较好,故该范围采用高压灌浆封水。采用425#水泥,水泥浆的水灰比1.5∶1,为了防止水泥浆被冲失,在水泥浆中掺入相当于水泥重量1%的速凝剂。(1)布口首先用机械钻孔,在高喷孔侧和2个高喷孔中间布置灌浆孔,孔距0.9m。(2)灌溉残积层或强风化岩表面至中风化岩表面,段高3m。(3)停止封锁①灌入量达到200L/m;②灌浆压力达到0.2～0.8MPa。(4)材料表面灌浆管采用塑料袖阀管,管内直径50mm,管身设有ϕ5@50的出浆孔,每组出浆孔的外部包裹一层橡胶皮套,防止泥浆进入管内。3施工工艺3.1搅拌、提升、喷浆、搅拌搅拌机组就位,桩机移至指定桩位,偏差不得大于50mm,为保证桩位准确度,必须使用定位卡。检查设备的平整度和导向架的垂直度,使垂直度偏差不超过1.5%,以保证搅拌桩的垂直度。根据设计要求确定的灰浆水灰比,用灰浆搅拌机搅拌水泥浆,搅拌时间不得少于3min,水泥浆拌制后通过细筛过滤倒入集料斗内。钻入土中喷浆搅拌,以60r/min的转速、1m/min的速度匀速钻进、喷浆、搅拌。至设计桩长时,在原地搅拌喷浆3min。提升搅拌,当钻进喷浆过程中水泥掺量已达设计要求时,可关闭灰浆机,桩机倒转匀速搅拌提升至地面。重复搅拌,不喷浆重新匀速钻进搅拌到设计桩长,再匀速反向提升搅拌至地面,完成一根桩的施工。合理安排各桩机及各桩的施工顺序,保证相邻搅拌桩的施工间隔时间不超过24h,使搅拌桩紧密结合、有效地搭接。安排专人负责记录搅拌机每m下沉或提升的时间、来浆与停浆的时间,深度记录误差不得大于50mm,时间记录误差不得大于5s。3.2布置和喷洒墙三重管摆喷的施工工序为钻机就位、钻孔、插入注浆管、旋转喷射注浆、拔管及冲洗等。(1)钻孔位置较正,有利于确定钻孔杆垂直度钻机就位是摆喷的第一道工序,钻机应安置在设计的孔位上,使钻杆头对准孔位的中心,同时,为保证钻孔达到设计要求的垂直度,钻孔就位后,必须作水平较正,使钻杆垂直对准钻孔中心位置。钻孔的目的是为将喷射管插入预定的地层中,本工程的钻孔要穿过砂层,钻孔时可采用泥浆护壁,泥浆采用造浆率高的膨润土进行造浆。(2)层压深度a的确定钻孔完毕后,拔出钻杆,移入灌浆设备,对准孔位将灌浆管插入地层预定的深度,在插管过程中,为防止泥沙堵塞喷咀,可边射水、边插管,水压不超过1MPa,压力过大,易将孔壁射塌。(3)施工情况调整旋喷作业应先做现场试验,确定摆喷参数,经设计认可后可根据施工情况作适当调整。施工人员在施工中,要时刻注意检查各种参数是否符合设计要求,并忠实作好记录。(4)拔管摆喷注浆完毕要迅速拔出注浆管。(5)注浆、注浆管当摆喷注浆管提升到设计标高时,摆喷作业即告结束,施工完毕后应把注浆管机具设备冲洗干净,管内机内不得有残存浆,把浆液换成水,在地面上喷射,即可把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排出。(6)移动设备把摆喷的机具设备移到新的孔位上,进行下一个循环。3.3高压灌溉高压灌浆施工应在摆喷完成3d后进行。(1)孔按设计位置钻ϕ70mm的灌浆孔。(2)消毒在孔中安放塑料袖阀管。(3)开环施加压力把套壳压裂,为浆液进入土层打开通道。(4)无定压灌浆低压灌装置灌浆通过灌浆泵灌浆时,在塑料袖阀管中放进双止浆塞进行灌浆,达到下列条件其中之一时灌浆可以停止,灌进量200L/m,灌浆压力达到0.5MPa。灌浆结束后,及时用清水将花管洗净,如有需要可进行重灌。3.4建立项目材料交底、收管、用的制度,提高施工质量严格把好施工现场管理关,逐级健全质量责任制,严格按现行标准、规范和技术制度执行,保证工程质量。健全测量“两级”交接制,把好施工制作、测量、试验关,施工技术人员、管理人员要切实做好工程任务和技术的交底工作,交底内容包括工程任务单、数量、工数、完成时间、使用材料、操作要点、工程质量要求以及安全注意事项,并在施工中认真检查执行情况。健全材料收、发、管、用制度。加强材料管理和把好三关:材料进场验收入库关、中间控制关、成品交验关。3.5机械施工质量控制为确保施工安全,树立“安全第一、预防为主”的思想,根据国家建设部颁发的安全检查标准制定具体措施。严格执行各项安全操作规程,施工前要进行安全交底,施工中应抽检,及时消除各种隐患。所有机械按使用要求正确使用,操作人员和指挥人员均须持有核发的上岗证。严禁电线随地走,所有电掣应有门、有锁、有危险标志。严禁违章作业,所有机电设备均装有漏电保护装置。在临边、洞口附近不准存放杂物,所有材料运至工地后及时卸货,按规定地点堆放。4检查摆喷墙抽芯试验防水帷幕工程完毕后,按规定进行搅拌桩及摆喷墙抽芯试验,以检查其强度、完整性及垂直度。抽芯桩位在现场确定,为保证采芯率,抽芯采用双管单动金钢石取芯钻进。4.1水土芯芯砼芯抽芯验桩:14条;抽芯总进尺:170.10m;其中水泥土芯(砼芯)137.05m,采取率达85%以上;岩土芯33.05m,采取水泥土芯试件44组,其中抗压强度试验样39组,剪切试验5组。4.2搅拌桩和墙体的质量从本次抽芯情况看,水泥土质量总体是较好的,具有较高的抗压和抗剪强度。(1)海滩海滩水泥与砂结合形成的砂质水泥土,坚硬。抗压强度4.9～24.2MPa,平均9.68MPa;4抗剪强度和凝聚力c4.2～6.6MPa,平均5.2MPa;摩擦角i27.21～48.31°,平均35.6°。(2)土壤水水泥与淤泥结合的土质水泥土,抗压、抗剪强度较低。抗压强度2.0～6.4MPa,平均4.2MPa;4抗剪强度和凝聚力c4.2MPa;搅拌桩摆喷墙质量27.02°。其它土层为堆填土、粉质粘土,其与水泥浆的结合物强度则处于两者之间。对本次抽芯全部抗压样进行分析得:抗压强度为2.0～24.2MPa,平均值达6.7MPa。但值得注意的是,有部分桩如300,696,1926,1034的局部水泥土强度较低,手捏可碎,标贯击数为4.5～5.5,平均5击。根据搅拌桩及摆喷墙桩长,入土(残积土)深度和桩身质量为评价标准,本次抽芯14根中,完全满足要求的有8根,未完全满足要求(主要是长度较短、松散砂层未有水泥固结)的有6根。从本次抽芯14个钻孔的情况分析,搅拌桩及摆喷墙身质量是良好的,抗压、抗剪强度都比较高,其完整性和质量均达到了设计要