张振阳
摘 要:深厚软土基地质基坑施工过程中由于建筑结构特点或者功能要求等需要在原有基坑内部进行二次、多次开挖,在基坑工程中形成坑中坑。而深厚软土基施工中坑开挖会对外围大基坑产生比较大的内应力,导致基坑变形,影响整个基坑的稳定性和安全性,因此在施工中必须要保证坑中坑施工技术。本文主要对深厚软土地质基坑以及坑中坑施工技术的具体实施进行分析。
关键词:深厚软土地质基坑 坑中坑 施工技术
1 工程概况分析
某建筑工程位于沿海地区,工程结构为钢筋砼框结构,建筑高度18.5m,单层建筑。基坑开挖深度约为-15m,地面-2m以下为淤泥层。建筑项目周围工程桩以及基坑内部基础桩已经基本完成施工,桩基为预应力管桩。
2 坑中坑对基坑影响分析
2.1 对外坑影响
相对于普通地层施工来说,深厚软土基坑施工中对基坑支护结构以及开挖深度等方面的变化比较敏感。通过大量实践表明,如果基坑本身的土质比较差,坑中坑施工的影响效果会更明显。坑中坑开挖过程中会导致整个基坑应力场改变,基坑支护结构作用减弱,土压降低[1]。如果这种特殊土层结构中仍然采用常规基坑设计方式,容易导致基坑发生危险。
2.2 对设计参数影响
坑中坑施工前需要根据工程情况进行数值模拟,进而分析施工的影响因素。在施工模型的建设中,需要与基坑设计平面接轨,有利于对施工设计指导。在模型建设中明确标出土层变化,粉质粘土2m,淤泥土层13m,模型构建采用Mohr-Coulomb方式。通过模型构建可以发现,坑中坑在不断开挖过程中,桩身弯矩也会发生变化。同等情况下深厚软土支护桩对坑中坑挖掘深度影响非常大,在开挖到5m左右时会导致坑桩弯矩变化情况翻倍,如果钢筋配备不足的情况下会导致桩身弯折,造成基坑失稳,因此坑中坑施工中不得超挖。
3 施工难点分析
基坑内部为淤泥状软土基,基坑深度大,坑中坑形在开挖2m后均为淤泥层,导致基坑土方开挖以及支护中的难度加大。同时淤泥层的含水量比较高,厚度为2.5~13m,含水量达到50%~80%之间,在基坑土方开挖时会导致基坑边坡开挖的稳定性受到影响。基坑周边厂房以及内部已经基本完成桩基施工工作,因此在坑中坑开挖时容易受到工程桩的影响。
4 支护结构设计
结合施工现场水文地质、工程地质以及周围环境,在施工场地周围设置水泥搅拌桩,并建设悬挂式止水帷幕。工程基坑支护采用的支护方式为内撑式排桩支护结构,维护桩采用的方式为预应力管桩灌芯,预应力桩的管径一般为Φ500mm,各个管桩的距离为750mm,桩高为15m,设置桩总数为99根。支护桩外部设置水泥搅拌桩进行挡土止水,水泥搅拌桩的桩长设置为5~6m。利用钢筋混凝土进行角撑,有效预防基坑支护出现位移的情况,保证基坑安全性。由于基坑2m以下为淤泥土质,因此需要开挖积水坑,积水坑的深度深,为了保证边坡稳定性,需要利用排桩与角撑进行支护,防止支护基坑位移,保证基坑周围的安全性,围护桩需要应用预应力管桩进行灌芯,桩管径同样为Φ500mm,桩距离为750mm,桩长度为15m,在支护桩外部利用水泥搅拌桩进行挡土止水,搅拌桩的桩长设置为5m[2]。此外,需要在坑中坑位置设置木桩支护。
5 施工部署及坑中坑施工技术
5.1 坑中坑支护技术施工
坑中坑支护施工中,主要利用围护桩以及排桩等结构进行支护,围护桩由一排预应力管桩以及两排咬合搅拌桩构成,其中预应力管桩为灌芯桩,桩长设置为15m,灌芯为5m。水泥搅拌咬合桩的桩长设置为5m。在施工工序上先进行预应力管桩施工,再进行水泥搅拌桩施工。为了提升管桩抗剪度,需要在管桩内部设置钢筋笼以及膨胀砼灌芯,长度为5.1m,桩入冠梁的长度为100mm。
5.2 土坑开挖技术
5.2.1 土方开挖原则
基坑土方开挖过程中需要做好与降排水以及基坑支护体系间的配合工作,同时遵循横向分段、平面分块的方式进行对称开挖施工,保证基坑整体受力的均匀性。
5.2.2 土方开挖顺序
土方开挖第一个阶段,先在大基坑两端进行均衡开挖,并预留出临时土方运输通道,同时做好基坑边坡支护工作,在支护工作完成后进行角撑钢筋砼以及圈梁施工;土方开挖的第二个阶段,在角撑钢筋砼以及圈梁结构的强度超过80%后开始逐层开挖,在开挖过程中严格按照轴向位置进行开挖,设计标高为-6.6m,预留出人工清理厚度,约30cm,并进行毛石砼层施工[3]。最后进行便道土方施工。土方开挖第三个阶段,完成-6.9m基础施工后,开挖集水井土方。
5.2.3 工程桩保护技术
淤泥土基的含水量过高,同时土体抗剪强度不足,为了有效预防基坑中由于土体高度差造成边坡失稳,从而导致工程桩出现损坏或者倾斜,需要在基坑土方开挖过程中先做好基础地梁,将工程连成一个整体结构。在基坑土方开挖过程中需要严格按照分段分层的原则进行开挖,防止掘进式开挖导致基坑中土体出现较大的高度差,在淤泥流动的作用下造成工程樁倾斜等问题。淤泥层在开挖时,每层开挖厚度都需要控制在1m以内,边坡开挖比例为1:1,在开挖到基坑设计深度后,进行浇筑砼垫层。为了使机械正常运行,需要在淤泥上部铺设砖渣或者碎石块便道,铺设厚度需要达到60cm,使土方运输顺利通行。机械开挖时可以采用纵向分层、分行形式,根据坡度线逐渐向下开挖。在预应力管桩长度超过1m后割桩,然后再开挖。基础工作完成后进行机械开挖,防止土压力加大导致断桩或者斜桩等事故。在支护桩以及坑底土石方开挖过程中,需要预留出至少30cm的厚度用于人工清理,防止机械施工碰触工程桩以及支护桩桩体。
5.2.4 基坑监测技术
基坑支护结构关系着整个工程以及周边环境的安全性,同时对工程附近地下打桩工程安全也具有一定的影响,因此施工单位需要委托具有监测资质的单位对基坑施工进行全程监测,如果监测不合格或者没有监测到的位置不得开挖施工。在土体水平位移的监测过程中,将测斜管在支护土体中进行填埋,对土体水平位移情况进行监测,一般设置11个测斜点,填埋的深度到稳定土层。在坡顶圈梁监测过程中,设置10个位移监测点,在这些监测点设置中需要全部分布在圈梁上。在围护项部沉降水平位移监测中,需要10~15m的距离就设置1个监测点。通过检测后发现,基坑坡顶的最大沉降量为10.5mm,水平位移为12.2mm,坑中坑坡顶圈梁位移为9.3mm,围护项部沉降距离为10.2mm,水平位移为10.6mm,通过这些监测数据表示所有结果都在允许范围内,能够保证基坑施工的安全性。
6 结语
综上所述,深厚软土地区基坑开挖中坑施工需要采用合理的维护结构以及施工工艺流程,保证施工的安全性。深厚软土基本身土体的强度比较弱,坑中坑施工会导致原基坑的支护效果降低,如果施工中按照传统施工方式进行施工必然会导致支护应力降低,随着坑中坑施工造成支护桩弯折、倒塌等情况,影响工程进度和质量,工程交付后也存在严重的安全隐患。因此需要针对深厚软土地区基坑开挖施工采用相应的技术措施,保证施工技术符合标准,保证工程安全。
参考文献
[1] 郭骅锐,张勇,彭川.深厚软土地区基坑开挖施工中的主要工程地质问题与对策[J].建筑工程技术与设计,2018(18):5269.
[2] 滕飞,黄燕.浅论深厚软土地区基坑开挖主要工程地质问题与对策[J].中国房地产业,2019(18):178.
[3] 蔡廷坤.深厚软土地质基坑及坑中坑施工技术[J].福建建材,2011(6):99-100.