一、前言
深基坑工程是建筑工程的基础环节,支护结构的安全性不仅关系本工程的质量和进度,更关系到周边建(构)筑物和地下管线的安全。《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120)和《建筑地基基础工程施工规范》(GB 51004)是基坑施工的核心依据。深基坑工程具有临时性、复杂性、区域性强的特点,须根据场地地质条件和周边环境因地制宜选择支护方案,并实施全过程监测。
二、基坑支护结构选型
1. 放坡开挖
放坡开挖是较为经济的基坑形式,适用于基坑深度不超过5米、土质较好、周边无重要建筑物的情况。坡率根据土体稳定计算确定,一般黏性土可取1比1.0至1比1.5,砂土可取1比1.0至1比1.25。坡面须进行护坡处理,常用方法包括挂网喷锚、混凝土护面或生态护坡。放坡开挖须做好地表排水,在坡顶设置截水沟,防止雨水浸入坡体。
2. 土钉墙支护
土钉墙适用于深度不超过12米、场地土质相对较好的基坑,边坡自立性好,经济性优。土钉纵向间距一般为1.0至1.5米,横向间距与纵向相同或略小。土钉倾角5至20度,长度一般为开挖深度的0.5至1.0倍。土钉钢筋直径16至32mm,宜选用II级或III级钢筋。喷射混凝土面层厚度不小于80mm,强度等级不低于C20,配筋6.5至8间距150至200mm。
3. 排桩支护
排桩支护由钢筋混凝土灌注桩和冠梁组成,适用于深度较大或周边环境复杂的基坑。桩径一般600至1200mm,桩间距1.0至1.5倍桩径。须在桩间设置止水帷幕(深层搅拌桩或旋喷桩)防止地下水渗流。悬臂式排桩适用于深度不超过6米的基坑;超过此深度须设置锚杆或内支撑。桩身混凝土强度等级不低于C25,主筋须沿桩身均匀配置。
4. 地下连续墙
地下连续墙是集挡土、止水和承重于一体的支护结构,适用于深度大、周边环境复杂或地质条件差的基坑。墙体厚度一般为600至1000mm,槽段长度3至6米。导墙深度1.5至2.0米,厚度不小于200mm,顶部略高于地面50至100mm。槽段间接头常用工字形钢板接头或十字形钢板接头,须确保接头质量和止水效果。钢筋笼须整体吊装,分段长度根据起吊能力确定。
三、支护结构施工
1. 灌注桩施工
灌注桩施工工艺流程:测量放线→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→清孔→下放钢筋笼→水下混凝土浇筑。护筒埋设深度不小于1米,顶部高出地面100至300mm。钻进过程中须泥浆护壁,泥浆相对密度1.05至1.20,清孔后泥浆相对密度不大于1.15。垂直度偏差不大于1%,桩位偏差不大于50mm。混凝土须连续浇筑,导管埋深2至6米,超灌高度不小于0.5米。
2. 锚杆施工
锚杆是约束支护结构变形的重要构件。锚杆施工工艺:钻孔→清孔→锚杆体制作与安装→注浆→张拉锁定。钻孔直径一般为100至200mm,倾角15至30度,钻至设计深度后须清孔干净。锚杆体由钢筋或钢绞线组成,须按设计间距设置定位支架,隔离架间距不大于1.5米。注浆须分两次进行:一次注浆压力0.4至0.6MPa,注浆量达到孔深的1/2后插入锚杆体;二次注浆待一次注浆体初凝后进行,注浆压力2至5MPa。张拉锁定须在注浆体强度达到设计强度的75%后进行。
3. 内支撑施工
内支撑系统由围檩、支撑杆件和立柱组成。围檩宜与支护桩连接紧密,传力可靠。钢支撑须按设计要求施加预应力,预应力损失后须及时补张拉。支撑安装顺序:立柱→围檩→对撑→角撑→连杆。基坑开挖过程中,支撑安装须与开挖紧密配合,随挖随撑,不得超挖。每根支撑须设置监测点,定期监测轴力和位移。
4. 土方开挖
土方开挖须遵循分层、分段、对称、均衡的原则。开挖深度须与支撑安装紧密配合,基坑开挖面的暴露时间不得超过12小时。软土基坑须分层开挖,每层厚度不大于2米。挖土机械不得碰撞支撑、立柱和工程桩。基底标高以上200至300mm须采用人工开挖,防止超挖。基坑周边堆载不得超过设计规定的荷载限值,一般不超过20kPa。
四、施工监测
1. 监测项目
基坑监测是保证基坑安全、指导施工的重要手段。监测项目包括:支护结构水平位移和垂直位移;支撑轴力;立柱隆沉;周边地表沉降;周边建(构)筑物沉降和倾斜;地下管线沉降;基坑外水位观测。对于重要基坑尚须监测支护结构深层水平位移(测斜)和锚杆拉力。
2. 监测频率
监测频率应根据基坑等级、开挖深度和监测数据变化情况确定。一般规定:开挖深度小于5米时,每2至3天观测1次;开挖深度5至10米时,每天观测1次;开挖深度大于10米时,每天观测1至2次。底板浇筑后3天内仍须每天观测1次。当监测数据变化速率较大或接近报警值时,须加密监测频率,必要时24小时连续监测。
3. 报警值
基坑监测须设置预警值,一般分为黄色预警、橙色预警和红色预警三级。支护结构水平位移:黄色预警为设计值的70%,橙色为80%,红色为100%。地表沉降:黄色预警为设计值的70%,橙色为85%,红色为100%。支撑轴力:黄色预警为设计值的70%,橙色为85%,红色为100%。当监测数据达到或超过预警值时,须立即启动应急预案。
五、地下水控制
1. 降水方法
基坑降水常用方法包括:轻型井点降水适用于粉土、砂土和粉砂土,降水深度一般不超过6米;喷射井点降水深度可达8至20米;管井降水适用于砂砾层和裂隙岩层,降水深度可达30米以上;真空深井降水适用于渗透系数较小的黏性土。降水须保证地下水位控制在基坑底面以下0.5至1.0米,基坑中心处地下水位须低于开挖面不小于0.5米。
2. 截水帷幕
截水帷幕用于阻断基坑内外的水力联系。深层搅拌桩帷幕适用于软土地基,桩径550至600mm,搭接不小于150mm,搅拌次数不少于两搅两喷。旋喷桩帷幕适用于砂类土和碎石土,直径800至1500mm,须严格控制桩身垂直度和搭接质量。地下连续墙本身可作为截水帷幕,须确保槽段间接头质量。
六、应急处理措施
基坑施工须制定完善的应急预案,配备应急物资和设备。突发情况的应急处理:基坑变形速率突增时,立即停止开挖,疏散作业人员,必要时回填土方反压。支护结构渗水时,轻微渗水可用快凝砂浆堵漏,严重的须尽快浇筑混凝土垫层封闭。锚杆失效时,立即加设支撑或进行二次锚固。地面出现裂缝时,须及时用黏土或水泥砂浆封堵,防止雨水渗入加剧变形。
七、质量通病与防治
支护桩偏位:防治措施是精确放线定位,钻机就位须水平,防止偏孔。锚杆注浆不饱满:防治措施是严格控制注浆量和注浆压力,二次注浆须待一次注浆体初凝后进行。内支撑安装不及时:防治措施是合理安排施工顺序,随挖随撑,备好应急支撑。监测数据异常:防治措施是加密监测频率,分析原因,必要时启动应急预案。
八、结语
深基坑支护工程须根据工程地质条件和周边环境因地制宜选择支护方案,严格按设计和规范要求施工,加强全过程监测,及时处理异常情况,确保基坑工程和周边环境的安全稳定。
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