绿色建筑中深基坑咬合桩设计与施工技术

陈玉杰

(甘肃第二建设集团有限责任公司 兰州 730050)

1 深基坑咬合桩设计与施工技术

1.1 咬合桩的设计

在进行深基坑咬合桩设计过程当中需要遵循以下几点原则:(1)安全性原则。由于我国目前所处环境相对复杂多变,所以就要充分考虑到各种自然因素影响,并且还应该考虑到生态环境问题,从而使得整个工程项目的整体稳定程度得到有效保障;(2)环保节能理念。在开展深基坑咬合桩设计工作时,需要保证其能够符合国家当前提倡的可持续发展战略方针。同时还需要将环境保护作为基本出发点,通过采取有效措施来实现这一目标;(3)经济效益原则。在实际开展工程建设活动期间,不仅要注重工程项目施工期的成本控制效果,而且也要重视工程项目施工期的综合效益体现情况。因此,在具体展开深基坑咬合桩设计工作之前,根据工程项目施工特点以及具体情况制定科学合理方案,确保该项目的顺利开展及后续应用价值得以全面发挥。另外,在开展咬合桩设计工作期间,需要结合实际状况选择合适材料,进一步提高咬合桩结构强度、刚度等性能。同时还应做好咬合桩设计方案优化工作,针对一些特殊地质条件,采用合理方式处理,以免造成严重后果。

根据永昌县人民医院业务综合楼建设项目的水文地质条件、周边环境概况以及施工荷载等因素,采取“咬合桩+预应力锚索桩锚”支护和止水措施,以确保基坑开挖深度达到11.0 m。

(1)基坑北侧、东侧、西南侧AB、BC段上部2.5 m采用1∶0.5放坡支护,共布支护桩78个,止水桩231个,支护桩直径1 000 mm,止水桩直径800 mm,桩间咬合均200 mm,局部拐点处咬合有调整。

西侧距已建化粪池较近,CD 段上部2.5 m 采用1∶0.5放坡支护,共布置支护桩25根,止水桩24根,支护桩和止水桩直径均为1 000 mm,桩间咬合200 mm,局部拐点处咬合有调整。

在DA 段,距离已建成的外科楼较近,共设置了七根支护桩和八根止水桩,支护桩的桩径为1 000 mm,止水桩的桩径也为1 000 mm,桩间的咬合处均为200 mm,局部拐点处咬合有调整。

(2)支护桩设计

桩身使用C30 混凝土浇筑,钢筋保护层为50 mm;主筋使用HRB400φ25,通长均匀分布;箍筋间距为HRB300φ10@150 mm;每隔2 000 mm 设计一条加强箍筋,钢筋规格为HRB400φ16。

桩顶浇筑冠梁,截面尺寸为1 000 mm×700 mm(宽×高),混凝土等级为C30,钢筋保护层50 mm,冠梁钢筋使用HRB400φ18,箍筋间距为HRB300φ10@200 mm,冠梁顶端需要安装护栏。

(3)“止水桩”设计

止水桩桩身混凝土强度等级为C20,根据试桩情况,浇筑时应当采用缓凝剂和防渗剂,以保证工程质量。

1.2 咬合桩的施工

在进行咬合桩施工之前,首先根据工程项目所在地地质情况、水文条件以及生态环境特征等因素,制定出一套科学合理的施工计划方案,从而实现经济效益和社会效益的最大化。其次要考虑到绿色节能环保理念,将绿色理念融入到整个施工建设过程当中,同时需注意以下几点问题:①在进行桩基成孔时,一定要严格按照相关规范标准来开展作业,避免出现超挖现象,影响后续工序的顺利开展;②为了进一步提高咬合桩施工效率,应合理控制好施工时间,每米混凝土浇筑时间大约为每分钟0.5 m3;③如果在施工过程当中遇到地下水位较高或其他特殊情况,则需要及时采取有效措施加以解决,避免造成质量、安全隐患。

1.3 咬合桩的质量控制

桩的质量是深基坑工程施工中不可或缺的一环,它严重影响着整体建设工程的安全、稳定性和耐久,因而必须加以重视。所以需要从以下几点来加强咬合桩的质量控制:①选择合适型号的钻机设备,本项目使用R-185、R-205旋挖钻机;②做好钻孔工作并保证孔位准确无误;③在钻进咬合桩之前应先清理好周围环境,以免发生意外;④在钻进咬合桩的过程中,应密切关注地下水水位的变化,发现异常情况及时采取有效的防护措施。例如,在土质松软的地方可以适当增加护筒或者采用水泥砂浆将其填实,或是其他材料加固处理;⑤注重咬合桩桩身的完整性、均匀度及垂直度等指标的控制。

2 深基坑咬合桩施工技术

2.1 深基坑咬合桩的施工

在进行深基坑咬合桩的施工过程中需要注意以下几点问题:一是要对钻孔深度、垂直度加以控制,确保能够达到预期的效果;二要注重做好护筒埋设工作以及钢筋笼制作安装等准备工作,为后续深基坑咬合桩工程施工提供良好保障。此外,在开展绿色建筑工程建设时,应该积极采用先进的科学技术手段,将这些技术手段应用到实际工程建设当中,有效地提高整个项目建设水平的同时进一步优化整体结构体系。

(1)AB、BC段咬合桩施工

在本段施工中,将按照图一所示的顺序进行。首先完成一序桩(B/C/D 桩),采用C20混凝土浇注,时限限制在60 h以内,然后在相邻的一序桩初凝之前进行,二序桩筋混凝土桩(A 桩)的施工,混凝土等级为C30。

图1 咬合桩施工示意图

(2)CD、DA 段咬合桩施工

在本段施工中,将按照图一所示的顺序进行。首先完成一序桩(B 桩),采用C20混凝土浇注,时限限制在60 h以内,然后在相邻的一序桩初凝之前进行,二序桩筋混凝土桩(A 桩)的施工,混凝土等级为C30。

图2 咬合桩施工示意图

(3)可选择性导墙施工

依据现场实际情况、测斜设备及综合造价等因素,可选择性实施导墙施工,可提高钻孔咬合桩孔口的位置准确度和就位速度。

桩顶上部浇筑混凝土导墙(图三所示),两侧各1 m 宽,25 cm 厚,强度等级为C30。

图3 混凝土导墙平面示意图

(4)咬合桩施工的关键技术措施如下:

1)为了避免成孔塌陷,建议使用钢护筒护壁旋挖工艺技术;当成孔塌陷加重时,应及时调整水泥配合对比和黏稠度,并减低旋挖进尺速率,以确保成孔质量;

2)成孔施工过程中应保持连续性,不得无故中断或停止钻孔;

3)旋挖开孔时应该严格控制钻进速度、钻头垂直度,以避免孔内坍塌和孔斜的发生;

4)桩位偏差≤30 mm,垂直度偏差＜0.3%;

5)掌握一序桩的初凝时间,以保证二序桩的施工能够顺利进行

6)采用导管法灌注混凝土时,应确保成孔与灌注间隔不超过24 h,以确保混凝土的和易度和流动性,并且规定坍落度在180～220 mm 之间,每次连续灌注完成。

2.2 锚索施工

2.2.1 成孔

在采用锚索孔位测放定位时,偏差不能大于20 mm;锚孔倾倒角应为水平向20(15)度,偏移度不能大于5%;锚孔成孔直径为150 mm;在钻进过程中,应根据每孔岩层改变、进尺速率及其他情况作出实时记录,一旦发现塌孔,应立即中止钻进,并采用固壁砂浆处置,直至浆体强度满足设计强度的80%后再恢复钻进。为了保证锚索的深度,具体钻孔深度应超出设计深度0.50 m,并且在完成钻进后,必须彻底清除锚孔内的沉渣,以保证其质量。

2.2.2 锚索制作

在现场制作锚索时,应将钢绞线平整地放置在工作台架上,并精确测量出内锚固段和锚索设计全长,并做好记号;对内锚固段的区域内穿对中隔离支架,两对中支架之间扎紧固环一道;最后,在锚索端头套上导向帽。

2.2.3 锚索安装

在将预应力锚索放入锚孔之前,应当彻底清除孔内残留的废土和可能引起塌陷的土体;将预应力锚索与灌浆管一起放入锚孔中,应沿着锚孔中轴线放置,以免影响孔壁的稳定性;一旦发现孔壁坍塌,应立即拔出锚索,清理塌陷的土体;放入锚孔后,应尽快封堵和灌浆。

2.2.4 锚固法注浆

在注浆步骤中,注浆管应插入距孔底50～100 mm,并以较慢平均的速度拔出;当灌浆压力满足0.20 MPa或者浆液从孔口泄漏为止,否则应即予以补浆,以确保浆体强度符合要求,同时,锚索也不能承受任何外力扰动影响。

采用两次注浆工艺,在锚固体内预留一根二次高压注浆管,沿着锚杆锚固段的长度范围内每个注浆断面两个孔,孔间距约500 mm,孔径5～8 mm,出浆孔应用胶皮包扎封住,以确保灌浆质量,两次灌注应在每次注浆体初凝后、终凝前完成。

在二次压力注浆过程中,应使用水灰比0.50～0.55的水浆液,并将灌浆管紧密捆绑在杆体上,出浆口采用逆止保护措施,以确保灌浆结束时的压力不低于1.5 MPa;同时,向孔内灌注的浆体的充盈系数应该大于1,并且浆液应拌合一致,机械搅拌持续时间不得低于2 min,每次拌和的浆液应在初凝前用完,而且在开启注浆前或中间停顿达到30 min时,应立即停机拌和,以确保浆液的质量。使用适量的水或稀释的水泥浆来润滑注浆泵和管道。

2.2.5 锚索的张拉

在张拉锚索之前,必须对张拉装置加以标定。为此,应将千斤顶、油管、气压表和高压水泵连接起来,并在气压机上使用千斤顶主动出力的方式经过3 次测试,取平均数,描绘出千斤顶出力(KN)和气压表指向的压强(MPa)曲线,以便用作张拉锚索的参考依据。

2.2.6 封孔注浆

在补偿张拉完成后,随即开始封孔灌浆。灌浆管应从预留孔中伸入,直至管道达到锚固段顶面,深度约50 cm。

3 结语

通过对本项目工程实例的分析研究,得出以下几点结论。(1)本项目基坑咬合桩采用了新技术和新工艺,具有较高的经济性及社会效益;同时,在绿色建筑设计理念下,提出并实施了基于生态环境的绿色建筑工程方案,也是今后类似工程项目推广应用的重要途径之一。(2)本项目咬合桩结构形式合理,符合规范标准,能够有效控制基坑变形情况、提高地基承载力及整体稳定性。且咬合桩结构简单,便于操作,适用范围广泛,可以根据现场条件进行灵活调整,能够应对各种复杂环境。(3)咬合桩结构体系刚度大,抗侧能力强,其抗倾覆力矩大于等于50%,安全系数高。