建筑物深基坑施工技術(shù)

建筑物深基坑施工技術(shù)

1工程概況

車站左、右端區(qū)間均為盾構(gòu)法施工。1號線車站為地下2層一側(cè)一島式站臺車站，共設(shè)5個出入口及4個風(fēng)亭。3號線太平橋站位于東直路，為地下3層島式站臺車站，其中本次施工千禧商廈側(cè)長度53.64m以及與1號線交叉部分。基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬21.4m，深23.557m，擴(kuò)大端寬30.6m，基坑深25.011m。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式均為800mm厚地下連續(xù)墻，1號線地下連續(xù)墻深25m，3號線地下連續(xù)墻深38m。建筑物位于基坑西南面，主要有緊鄰深基坑的2層框架結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)(埋深1.6m)的千禧商廈和1棟15層及1棟17層的住宅樓。千禧商廈距離1號線太平橋站圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊最近處為0.75m，距離3號線太平橋站圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊線最近距離為0.80m。

2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

太平橋站位于松花江漫灘區(qū)(距離松花江僅1.7km)，松花江水位高程為118.950m。本工程地面高程為121.250m。場地土的工程地質(zhì)參數(shù)如表1所示，地質(zhì)剖面如圖1所示。由于工程處于松花江漫灘區(qū)，地下水豐富，補(bǔ)給速度快，平均滲透系數(shù)72.74m/d，屬強(qiáng)透水地層。潛水水位高程為116.290m;微承壓水水位高程為114.810m，承壓水頭高度6.50m;承壓水水位高程為109.110m，水頭高度為19.74m，與松花江存在水力聯(lián)系。

3建筑物愛護(hù)方案設(shè)計

依據(jù)地質(zhì)水文條件及周邊環(huán)境，在建筑物與車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置1排800mm@1000mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁長與地下連續(xù)墻墻底同深，混凝土強(qiáng)度等級為C30，并在樁頂設(shè)置1排800mm×800mm冠梁，使之形成排樁;并對鉆孔灌注樁與地下連續(xù)墻之間的土體采納水泥-水玻璃雙液漿固結(jié)，注漿深度為車站基坑基底以下3m，地下連續(xù)墻接縫采納剛性接頭，并加強(qiáng)接縫處理，同時加強(qiáng)基坑支撐及施工監(jiān)測的綜合愛護(hù)方案。針對地下連續(xù)墻距離建筑物最近處無法滿意鉆孔樁施工要求的區(qū)域，對該處建筑物愛護(hù)選用“下延式鋼管導(dǎo)墻”，即在地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工之前，在槽壁兩側(cè)各打入2排80mm@250mm鋼管至原狀土以下肯定深度，并注漿固結(jié)土體，上部錨固于導(dǎo)墻內(nèi)，起到隔離穩(wěn)固土體的作用，地下連續(xù)墻實(shí)行小幅段單爪成槽、剛性接頭形式進(jìn)行施工，加快成墻速度，保證成槽過程中土體穩(wěn)定?；娱_挖過程中通過對墻縫的探挖，有效防止地下連續(xù)墻滲漏水發(fā)生，掌握坑外土體的壓縮變形，同時通過加強(qiáng)支撐等措施有效愛護(hù)了建筑物平安。

4方案實(shí)施

4.1鉆孔樁施工

4.1.1鉆孔設(shè)備選擇鉆孔樁成孔施工設(shè)備主要有旋挖鉆機(jī)、正反循環(huán)鉆機(jī)、套管鉆機(jī)等，結(jié)合地質(zhì)水文及場地條件，施工設(shè)備選用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工。4.1.2泥漿配制泥漿由納基膨潤土、水和添加劑CMC、純堿拌合而成，膨潤土與水根據(jù)1∶8進(jìn)行配制，1m3加入700gCMC和8kg純堿，并充分膨化24h以上，經(jīng)檢測各項指標(biāo)合格后才能使用，保證泥漿的優(yōu)質(zhì)護(hù)壁性能，泥漿相對密度為1.08以上，使用前及施工過程中，加強(qiáng)對泥漿性能的檢測，主要檢查泥漿密度、黏度、含砂率及pH值等。4.1.3護(hù)筒埋設(shè)由于太平橋站千禧商廈處地表雜填土層較厚，達(dá)到4.5m，鉆孔樁樁徑為0.8m，采納厚6mm鋼板制成內(nèi)徑0.9m護(hù)筒，為防止雜填土層在鉆孔過程中消失塌方，護(hù)筒埋深6.0m，深化到原狀土層中。4.1.4鉆孔施工鉆孔樁施工嚴(yán)格根據(jù)跳打的方式，施工挨次為1，5，9，…，削減鉆孔樁施工對土體的擾動。鉆孔過程中始終保證泥漿液面不低于地面以下50cm。同時掌握成孔、下鋼筋籠及混凝土澆筑時間。

4.2樁頂冠梁施工

鉆孔樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，破除樁頂浮漿，清理潔凈后，開頭綁扎冠梁鋼筋，冠梁截面尺寸為800mm×800mm，采納C30混凝土。

4.3地下連續(xù)墻施工

4.3.1“下延式鋼管導(dǎo)墻”施工1號線太平橋站W(wǎng)A97，WA98，WA993幅地下連續(xù)墻距離建筑物僅有0.75m，3號線WB1，WB2，WB33幅地下連續(xù)墻距離千禧商廈最近處僅有0.8m，由于以上兩處距離建筑物太近，無法實(shí)行隔離樁隔離加固措施，且該位置雜填土層厚度為4.5m，穩(wěn)定性差，地下水位于地面以下3m。商廈裙房基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)(埋深為1.6m)。由于建筑物基礎(chǔ)埋深淺、抗變形力量差、地下水位高、雜填土層厚，施工中采納了“下延式鋼管導(dǎo)墻”，起到了隔離穩(wěn)固土體的作用，有效防護(hù)地下連續(xù)墻施工期間上部雜填及建筑物基礎(chǔ)，如圖2所示。在地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工之前，靠近槽段兩邊通過引孔機(jī)各打入2排80mm@250mm，壁厚為5mm無縫鋼管，內(nèi)排與墻體平行或略微向外傾斜，外排與墻體夾角為5°，傾斜打入土體中，鋼管插入原狀土1.0m以上，管底通過低壓力注漿固定在原狀土中。鋼管四周呈梅花形鉆15mm@30mm小孔。管內(nèi)填充1∶1水泥漿，注漿終壓掌握在靜止水土壓力的1.5倍以內(nèi)，穩(wěn)固鋼管底部。鋼管插入完成后，對地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)2m范圍內(nèi)的土體采納低壓力灌入式注入水泥-水玻璃雙液漿的方式對土體進(jìn)行固結(jié)，注漿深度延長至地下連續(xù)墻底，使鋼管和土體形成一個整體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)墻采納人工開挖，對鋼管進(jìn)行清理，采納雙層鋼筋，將鋼管錨固于導(dǎo)墻內(nèi)，立墻厚為0.3m，深為1.5m，翼板加厚至0.4m，起到鎖口梁的作用。4.3.2注漿加固(見圖3)施工流程為:布置注漿孔位置布注漿孔、鉆孔注漿回抽注漿密封清理。注漿加固施工主要包括兩個方面:①地下連續(xù)墻施工前對“下延式鋼管導(dǎo)墻”區(qū)域槽段兩側(cè)2m范圍的土體注雙液漿穩(wěn)固土體，防止成槽過程中坍塌;②地下連續(xù)墻施工完成后，對隔離樁與地下連續(xù)墻之間的土體進(jìn)行雙液漿加固，這主要是消退地下連續(xù)墻混凝土固結(jié)后的收縮變形，同時穩(wěn)固土體，削減基坑開挖過程中墻體變形造成土體的蠕動變形。注漿施工前，首先需要通過試驗確定注漿參數(shù)，加固強(qiáng)度以不影響成槽機(jī)成槽為前提。注漿施工掌握要點(diǎn):1)注漿壓力初始壓力為100kPa，終壓依據(jù)注漿管的埋深位置結(jié)合水土自重進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)漿液壓力有明顯增大達(dá)到水、土自重及附加壓力的1.5倍(地面以下25m位置終壓為750kPa)時向上提升注漿管連續(xù)注漿，每次提上升度掌握在30cm以內(nèi)，如此反復(fù)。依據(jù)監(jiān)測及施工狀況，采納多次注漿形式，地下連續(xù)墻施工之前再補(bǔ)漿1次，確保加固土體處于穩(wěn)定狀態(tài)。2)布孔位置孔位間距為0.8m×0.8m，呈梅花形布置。3)水泥-水玻璃雙液漿施工漿液配制，其中A液水泥采納P·O32.5一般硅酸鹽水泥，水灰比為1.5∶1;B液35Be°水玻璃漿液與水稀釋，稀釋比例為1∶1;A液∶B液=1∶1。4)注漿深度地面以下5m至地下連續(xù)墻墻底，地面至以下5m區(qū)域依據(jù)監(jiān)測狀況有必要時進(jìn)行低壓力(≤100kPa)注漿。5)漿液初凝時間為1～3min，將配制好的漿液各送入SS-400攪拌式儲漿桶中備用，采納間隔跳動式進(jìn)行注漿。4.3.3成槽設(shè)備管理施工該段地下連續(xù)墻之前，必需對成槽設(shè)備進(jìn)行全面檢修，保證成槽機(jī)性能穩(wěn)定，防止成槽過程中成槽機(jī)損壞，儲備肯定數(shù)量的易損件，必要時儲備1臺性能完好的成槽機(jī)備用，一旦消失故障，能夠馬上啟動施工，避開槽段停滯時間過長而造成泥漿護(hù)壁失效，消失塌槽等問題。施工過程中全面觀看成槽質(zhì)量，快速成槽、成墻。地下連續(xù)墻施工區(qū)域道路平坦，避開成槽機(jī)晃動，影響成槽質(zhì)量。另外，為削減成槽設(shè)備的振動影響土體穩(wěn)定，在成槽機(jī)履帶下鋪墊20mm厚大鋼板。4.3.4地下連續(xù)墻泥漿管理泥漿性能開槽前、開槽施工中、成槽后均要進(jìn)行檢查，尤其在成槽過程中加大檢查頻率，1次/2h，確保泥漿性能優(yōu)質(zhì)。同時，由專人負(fù)責(zé)泥漿的攪拌、送漿、回漿管理，始終保持液面處于地面以下0.5m不外溢為好。4.3.5地下連續(xù)墻接頭的選擇地下連續(xù)墻接頭是指兩幅地下連續(xù)墻交界處的連接方式，目前，地下連續(xù)墻接頭主要有剛性接頭和柔性接頭，剛性接頭又包括工字鋼接頭、十字鋼板接頭等形式，柔性接頭主要為鋼管接頭形式，如圖4所示。為了加快成墻施工速度，避開成槽后停滯時間過長影響槽段穩(wěn)定性，將建筑物側(cè)地下連續(xù)墻分幅位置根據(jù)抓斗尺寸進(jìn)行調(diào)整，縮小槽幅寬度，單爪成槽即澆筑混凝土形成墻體。由于剛性接頭直接和地下連續(xù)墻鋼筋籠焊接形成一體，一次性下放到位，同時不用拔出，接頭的垂直度、止水性能較好，施工速度快。柔性接頭優(yōu)點(diǎn)是接頭可反復(fù)利用，費(fèi)用小;缺點(diǎn)是接頭放入槽段后，隨著混凝土澆筑初凝需要漸漸拔出，施工時間長、工序多、接頭質(zhì)量差。綜合比較，結(jié)合現(xiàn)有的刷壁設(shè)備，采納工字鋼接頭形式。

4.4基坑降水

由于建筑物距離樓體特別近，地質(zhì)條件簡單、地下水豐富、水位高，基坑范圍地層為強(qiáng)透水地層?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)施工之前，必需充分把握地層分布、承壓水層、隔水層等狀況，不能非常確定時必需實(shí)行補(bǔ)探等手段探明，依據(jù)地層、地下水分布狀況核實(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式、剛度、插入深度、墻底位置等主要指標(biāo)。從環(huán)境愛護(hù)、掌握土體壓縮沉降及建筑物愛護(hù)的角度，盡可能選擇基坑內(nèi)降水。降水采納600mm大口井，無砂管井400/500mm，井位呈梅花形或“Z”字形勻稱布置，間距為15m。降水井施工完成后，選出3～5口降水井，依據(jù)降水設(shè)計計算得出的水泵配型進(jìn)行試抽，確認(rèn)水泵型號是否符合降水設(shè)計要求，依據(jù)試抽狀況批量購置水泵，現(xiàn)場需多備8～10臺水泵以備急用。降水啟動時間依據(jù)基坑挖土速度、降水效果、地層狀況以及降水設(shè)計等進(jìn)行掌握，在保證降水效果能夠達(dá)到施工要求的前提下，盡可能少降水，掌握基底水位處于基坑開挖面以下0.5～1.0m處，滿意無水作業(yè)條件。降水期間每天對降水狀況進(jìn)行3～4次測量統(tǒng)計記錄，并對其進(jìn)行綜合分析，推斷降水效果，實(shí)施總體降水掌握。基坑降水井有肯定的使用壽命，依據(jù)施工狀況看，一般1口新施工的降水井能夠有效保證降水力量的時間在6～8個月，這主要由于降水期間地層中的細(xì)小顆粒在靜電等黏附作用下吸附于井壁四周，造成井管透水性減弱。因此，當(dāng)車站施工周期過長時，需要依據(jù)降水效果適當(dāng)補(bǔ)充新井。基坑開挖過程中要有專人看井，降水井四周的土體盡可能由人工清理，防止挖掘機(jī)碰撞井壁造成錯位泥土進(jìn)入井內(nèi)。

4.5基坑開挖及支撐架設(shè)

4.5.1基坑開挖基坑開挖是深基坑施工成敗的關(guān)鍵。開挖過程中嚴(yán)格落實(shí)“先探后挖、先撐后挖、嚴(yán)禁超挖”的基坑開挖方針。在富水砂層等簡單地質(zhì)條件下，基坑開挖首先進(jìn)行探挖，尤其是地下連續(xù)墻接縫，探挖的深度必需保證在每層開挖面以下，保證一旦消失滲漏水時能夠快速馬上封閉處理，有效避開事故發(fā)生。探挖前首先預(yù)備好砂袋、速凝水泥、棉被、鋼板等搶險應(yīng)急物資，同時探挖工作要在白天進(jìn)行。在探挖的基礎(chǔ)上消退基坑涌水的風(fēng)險后才能正常進(jìn)行開挖。簡單地質(zhì)條件的基坑盡可能避開先進(jìn)行中部拉槽再開挖兩側(cè)土的開挖方式，這樣可以保證基坑開挖過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)一旦消失滲漏水甚至涌水時，能夠快速進(jìn)行返壓回填，降低涌水坍塌風(fēng)險。鄰近建筑物富水深基坑采納鋼板對有滲漏的地下連續(xù)墻接縫進(jìn)行封閉，嚴(yán)格掌握水土流失，做到不滲、不漏，最大限度地保證周邊建筑平安。1)探挖基坑開挖前首先由人工對基坑兩側(cè)進(jìn)行探挖，尤其是墻縫，探挖的深度必需保證在開挖面以下，探挖前首先預(yù)備好砂袋、速凝水泥、棉被、鋼板等搶險應(yīng)急物資，同時探挖工作要在白天進(jìn)行。2)墻縫止水鋼板鑲嵌采納電鉆在墻面上鉆孔，深度至少為100mm，打入膨脹螺栓或錨固鋼筋，鋼板靠到墻體后打膨脹螺栓進(jìn)行固定，鋼板厚度為5～8mm，寬出墻縫＞200mm。墻縫間存在滲漏水時，直接將有預(yù)留孔的鋼板順著墻縫砸入土體中，上部打膨脹螺栓與樁體進(jìn)行錨固，通過預(yù)留孔斜向插入注漿管注入改性水玻璃漿液進(jìn)行固砂，地面注雙液漿協(xié)作，然后探挖，將該鋼板下部固定，四周采納水不漏快凝水泥封閉，連續(xù)植入下一塊鋼板直到探挖至基坑底部以下為止。3)基底快速封閉由于基坑地下水豐富，承壓水水頭高，需要不間斷降低承壓水水頭才能保證基底開挖后的穩(wěn)定性。因此，車站基坑開挖究竟一段后準(zhǔn)時組織地勘、設(shè)計等單位分小段多次進(jìn)行基底驗收，馬上采納C20早強(qiáng)混凝土快速形成封閉，同時在混凝土中加入鋼筋網(wǎng)。基坑四周2m范圍做到隨挖隨封閉。4.5.2支撐施工為保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性，提高整體剛度，加強(qiáng)抗變形力量，基坑支撐尤其是第1道支撐采納混凝土支撐，充分利用鋼筋抗拉、混凝土抗壓的特點(diǎn)。采納鋼筋混凝土支撐有效掌握了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其外側(cè)土體的變形。太平橋站1號線與3號線交叉處上部3道支撐采納800mm×900mm混凝土支撐，下部2道采納609mm鋼管支撐，支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻連接處設(shè)置800mm×900mm混凝土腰梁，使墻體勻稱受力，有利于基坑的變形掌握。采納挖掘機(jī)開挖基坑土方至支撐梁及腰梁底，并進(jìn)行平整，碾壓密實(shí)，采納現(xiàn)澆混凝土或鋪設(shè)模板作為底模，由人工鑿出地下連續(xù)墻施工時預(yù)埋的接駁器鋼筋，綁扎混凝土腰梁及支撐梁的鋼筋，并將支撐梁鋼筋錨入腰梁內(nèi)形成整體結(jié)構(gòu)(第1道混凝土支撐一般錨入墻頂冠梁內(nèi))，立邊模，澆筑混凝土。鋼支撐體系在基坑開挖進(jìn)一步深化過程中隨著基坑的變形或碰撞，易消失掉撐現(xiàn)象，產(chǎn)生平安事故，同時威逼到基坑及周邊環(huán)境平安。為了保證基坑的穩(wěn)定性，在架設(shè)支撐時，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上打設(shè)20mm膨脹螺栓，焊接吊環(huán)，在鋼支撐兩端