采用内支撑的深基坑支护施工技术
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摘要：结合实例介绍采用咬合灌注桩围护结构和钢管内支撑的基坑支护工程施工方法、施工监测及支护效果。
关键词：灌注桩 内支撑 基坑 支护
1.工程概况
某大厦地下3层,基坑开挖深度11•26~13•98m,平面尺寸216•9 m×19•1 m。基坑围护结构主体采用Φ800 mm钻孔咬合桩719根。采用2层正交的Φ609 mm钢管作为内支撑,形成5 m×5 m的平面网格。基坑中设有Φ300 mm降水井8口,开挖土方量为69 460 m3。
2.钻孔咬合灌注桩围护结构施工
钻孔灌注桩设计直径为800 mm,间距为700mm,为了提高围护结构的止水效果,要求两桩之间咬合10 cm,如图1所示。
钻孔咬合桩施工时,先按1•4 m间距施钻Φ80mm第一序列孔,灌筑该序列孔混凝土前,在钢筋笼上安设橄榄形土灌筑完毕后,拔出该钢管,这样在第一序列钻孔桩之间留下圆弧形导槽,钻第二序列孔时可利用该槽作导向,这样可以保证咬合质量,满足防水要求。
2•1橄榄形钢管制作
采用厚4 mm、宽404•3 mm钢板,制成半径400mm的圆弧板,然后对焊成橄榄状钢管,根据钢筋笼吊放情况分节、接长,直至达到孔底。焊缝要求磨光,以利钢管拔出重复使用。
2•2橄榄形钢管与内支撑钢板圈的连接
本大厦基坑支护设置2道钢管内支撑,在桩身设置了2道预埋钢板圈,利用预埋钢板圈与橄榄形钢管进行活动式连接,保证了橄榄状钢管的定位与拔出。
2•3橄榄形钢管的回收利用
当钢管就位后,与引拔装置连接,并进行引拨试验,然后灌筑混凝土。在浇注混凝土3~4 h后,每隔30 min拨一次,每次拨高10 cm,拨高达50~100cm后,如无异常情况则每次拨高可增至50~100cm。严禁过早拨出,以免混凝土坍落,造成邻近的桩难以施工。
3.钢管内支撑施工
该工程所用的钢管内支撑由型钢立柱、型钢围檩、支撑钢管、八字撑及上下抱箍组成。每道支撑形成一个平面支承系统,平衡支护桩所传来的水平力,如图2所示。
所用支撑钢管为定型材料,每节长度有3 m、6m等数种。通过法兰盘用螺栓组装成所需长度,每根支撑端部有一节为活头,可调节长短,供对支撑施加顶紧力之用,在支撑交叉处设型钢立柱作支点,以承受支撑自重和施工荷载。
3•1钢管支撑的安设程序
(1)挖土前按设计位置打下型钢立柱;
(2)沿支护灌注桩内侧开沟槽,露出支护桩上的预埋钢板箍;
(3)在钢板箍上焊三角架,安装型钢围檩;
(4)将型钢围檩与支护桩之间的空隙用早强混凝土灌实,养护不少于48 d;
(5)安装支撑钢管,注意检查法兰连接螺栓是否拧紧,支撑轴线是否偏斜;
(6)给钢管支撑施加顶紧轴力,离加轴力应两端同时进行,加轴力前焊钢管抱箍约束钢管侧向变形,但不要约束钢管轴向变形;
(7)加足轴力后,焊上八字撑,并把抱箍焊死;
(8)支撑安装与土方开挖同时进行,互相交叉,须相互密切配合,保证支撑的及时安装。
3•2钢管支撑的拆除
钢管内支撑的拆除要在地下室底板混凝土浇筑完并达到一定强度后才能进行。混凝土底板对于支护桩来说犹如一个巨大的刚性支撑,足以约束支护桩的底部位移,可以起到换撑的作用。该工程的钢管内支撑由下而上分2次拆除。
(1)第1次拆除第2道支撑,此时底板混凝土强度达到13 N/mm2;
(2)第2次拆除第1道支撑,由第2层地下室的楼面结构起“换撑”作用;
(3)拆除方法是先割八字撑,然后割围檩,卸法兰螺栓,将钢管落到板面上,再用卷扬机拖到基坑边吊起运出。
4.基坑监测
为确保邻近建筑物及管线的安全,同时为了掌握不同施工状况对围护结构的影响,确保施工安全,对基坑进行了严密的监控量测。下面主要叙述排桩位移和钢管支撑轴力的监测情况。
4•1测点布设
(1)为了解基坑围护墙体在开挖过程中的倾斜和位移情况,在基坑南北两边各布设了3根24 m的测斜管,均采用PVC塑料管,将其绑扎在钻孔灌注桩钢筋笼上一同浇注;
(2)为测量钢支撑轴力,在每层钢支撑的南北向钢管上安设丝式电阻应变片,采用YJ 5型静态电阻应变仪测读。
4•2实测结果及分析
(1)排桩墙体的最大水平位移值为75 mm,为基础开挖深度(13•98 m)的0•54%,为桩身长度24 m的0•31%,均小于规定的允许值(1%)。最大水平位移速率约为0•6 mm/d,属正常范围;
(2)该工程2道支撑的顶紧轴力,由上而下逐层加大,2道支撑轴力分别为600 kN/根、1 050 kN/根,约相当于支撑所受反力理论值的70%左右。在整个基坑的开挖过程中,随基础开挖深度的增加,支撑轴力均有所上升,增加幅度在100~300 kN/根范围内;
(3)另对墙体锁口圈梁进行了观测,最大水平位移为40 mm,最大沉降量为12 mm,都允许的范围之内。
5.结语
采用钻孔咬合桩墙作为基坑围护结构,止水效果良好。采用橄榄形钢管保证了钻孔咬合桩的施工质量。经过分析,钻孔咬合桩墙的费用要比钻孔桩另加截水帷幕节约经费10%以上。
钢管内支撑具有承截力大,刚度大,杆件布置灵活、施工方便等特点,保证了基坑开挖的安全进行。