淺談基坑支護方案及相應(yīng)監(jiān)測方案的確定

PAGE淺談基坑支護方案及相應(yīng)監(jiān)測方案的確定提要超過5m的基坑為深基坑，必須做基坑支護工作，而基坑支護方案的選擇正確與否，決定工程是否能快速、順利、安全的完成。面對各種不同的深基坑基礎(chǔ)，如何確定正確的基坑支護方案，本文以獨立基礎(chǔ)深基坑為例作以簡要探討。關(guān)鍵詞基坑支護，監(jiān)測方案呼和浩特白塔機場新建航站樓大廳主拱拱腳為四個長16m，寬13m，深7.5m的鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。由于重達391T的主拱生根于兩個鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)內(nèi)，設(shè)計要求拱腳基礎(chǔ)受力面外側(cè)土體必須保持原狀土，（支護面與基礎(chǔ)間用砼填實）其他兩側(cè)有已施工完畢臨近的柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)四周場地?zé)o法做到自然放坡，因此必須進行基坑支護。一、分析基坑工程特點1、本工程基坑深、面積小，據(jù)勘察報告砂層厚；2、工程量小、并且分散,正值呼市最冷的月份,必須采取最可靠的冬施措施;3、施工作業(yè)面小,在一個坑內(nèi)土方開挖不能與基坑支護同時進行;4、冬季施工費用高，效率低，工期長。5、場地巖土條件：擬建場地，地勢較為平坦，地面標高約為0.5m。本工程范圍內(nèi)的地層為：人工回填土及一般第四紀沖洪積地層，具體的分層情況為：自然地面至1.8-3米左右大部為粉土，以下至16米為礫砂。即開挖范圍內(nèi)大部土為砂類土，中密，開挖時易塌方6、水文地質(zhì)情況：根據(jù)地質(zhì)斟察報告，該場區(qū)在斟察深度內(nèi)無地下水，詳細情況參見《巖土工程勘察報告》。二、基坑支護方案設(shè)計基坑支護設(shè)計與施工質(zhì)量的好壞是整個工程能否順利進行施工的關(guān)鍵，稍有不慎就可能影響后期工程的施工，同時會影響周圍建筑物的安全，造成不良的社會影響。因此基坑支護的關(guān)鍵是控制基坑開挖影響范圍內(nèi)邊坡土體的變形，以避免對以上周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，故支護設(shè)計的實質(zhì)是變形控制設(shè)計。針對以上工程特點，本工程在制定基坑支護方案時要重點考慮以下幾個因素：①安全可靠性；②技術(shù)先進性、合理性；③施工可行性；④經(jīng)濟節(jié)約；⑤工期合理。本基坑支護方案在綜合考慮了這些因素后，結(jié)合目前國內(nèi)外常用的支護方案有如下幾種：排樁錨噴圍護（鉆孔灌注樁）,鋼管樁錨噴圍護,土釘墻噴錨網(wǎng)支護法,分析比較之后，確定最優(yōu)方案。各方案的優(yōu)缺點：1、排樁錨噴支護方案:一般采用直徑500—800的鋼筋砼樁內(nèi)配16—18Φ25鋼筋，按懸臂樁或帶錨桿設(shè)計，優(yōu)點：剛度較好，護坡效果好，缺點，工期長，達到強度后才能開挖，施工時有泥漿外排。造價較高,冬施較困難.2、鋼管樁錨噴支護:優(yōu)點：無泥漿排放、施工機具較小，施工靈活。無養(yǎng)護期，施工完畢后即可開挖，暖棚一次搭拆到位，棚內(nèi)作業(yè)不受氣候影響，工期短；缺點：剛度較小。3、土釘墻噴錨網(wǎng)支護法：土釘墻支護自八十年代引入國內(nèi)，目前已廣泛應(yīng)用于高層建筑深基坑的支護結(jié)構(gòu)，該技術(shù)變過去深基坑開挖中的被動支護為主動支護，開挖后基坑邊坡土體側(cè)壓力通過鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板傳至土釘，再由土釘傳至穩(wěn)定的土層中，從而保證了邊坡的穩(wěn)定，此項工藝融合了土釘擋墻和加筋土墻的長處，形成土釘墻復(fù)合體，能顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受坡頂超載的能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質(zhì)，噴射混凝土在高壓空氣作用下，高速噴向土層表面，先期骨料嵌入表土層內(nèi)，并為后繼料流所充填包裹，在噴層與土層間產(chǎn)生“嵌固層效應(yīng)”，并隨開挖逐步形成全封閉支護系統(tǒng)。噴層與嵌固層具有保護和加固表土層，使之避免風(fēng)化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落，以及隔水防滲諸作用。土釘（索、管等）內(nèi)錨固段深固于滑移面之外的土體內(nèi)部，其外錨固段同噴網(wǎng)聯(lián)為一體，可把邊壁不穩(wěn)定體“危機”轉(zhuǎn)移到內(nèi)錨固段及其附近并消除之無形。鋼筋網(wǎng)可使噴層具有更好的整體性和柔性，能有效地調(diào)整噴層與錨桿內(nèi)應(yīng)力分布。噴錨網(wǎng)主動支護土體，并與土體共同工作經(jīng)過土釘墻加固后的土層，由于土釘?shù)募咏钭饔?，壓力漿體的滲透作用，使相鄰?fù)玲攨^(qū)域土體相互約束。錨噴支護是分布多點式鉸接連續(xù)板結(jié)構(gòu)，是一柔性支護結(jié)構(gòu)，允許土體有一定量的變形和位移，各個節(jié)點受力可自行調(diào)節(jié)，從而重新調(diào)整了結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)處于最佳應(yīng)力狀態(tài)。具有施工簡便，快速，及時，機動，靈活，適用性強，隨挖隨支，挖完支完，安全經(jīng)濟等特點,而且該方法還具有施工無噪音；可作結(jié)構(gòu)的外模，減少挖土量；基坑開挖逐步分層分段實施，不單獨占用工期,其工期比傳統(tǒng)法短30-60天（省下打樁、筑墻的時間）。4、鋼管樁噴錨及放坡大開挖：兩面鋼管樁噴錨，兩面放坡大開挖。鋼筋、模板、砼暖棚須從坑底搭起，必須開挖完成后搭設(shè)，所以在鋼管樁施工過程中，噴錨工作需進行多次暖棚的搭拆，受氣候條件影響嚴重，工期長。對于本工程列表比較如下:回填砼量安全性施工的可能工期工程造價按最優(yōu)排序排樁錨噴支護方方案600m3安全難75天180000004鋼管樁錨噴支護護600m3安全可45天170476331土釘墻噴錨網(wǎng)支支護法1600m3能滿足難50天120000003鋼管樁錨及放坡坡大開挖600m3安全可46天160000002綜合以上分析,結(jié)合圖紙、工地實際情況及巖土工程資料，從經(jīng)濟性分析宜采用土釘墻噴錨網(wǎng)支護法,但在此氣候條件下從施工的可行性、安全性考慮宜采用鋼管樁錨噴支護.確定在基礎(chǔ)直立的兩面A剖面采用鋼管樁錨噴支護法，另兩面機械大開挖按1:1放坡。三、基坑支護方案土方開挖及基坑支護時在基坑底四周預(yù)留1米（支護面）及2米(放坡面)的基礎(chǔ)施工操作空間.基坑底設(shè)計長19米,寬17米。鋼管樁錨噴支護,上部從自然地面下2.2米坡度為75度，掛鋼筋網(wǎng)噴射砼,并預(yù)留1.2米的打樁操作距離。通過計算確定鋼管樁采用焊管Φ159*5@600,L=8000,中間采用焊接相連.在樁頂部距坡頂1.6米處打設(shè)1層錨桿，傾角10度,錨桿水平間距為1200，選用1Φ25鋼筋，用槽鋼20做橫向連梁,錨桿用螺絲擰緊在槽鋼20上,從而約束鋼管樁的上部變形,錨桿長度為9.0米、孔徑φ130mm.,在距底部3米處(外露鋼管樁的中部)打設(shè)1層錨桿，傾角10度,錨桿水平間距為1200，選用1Φ25鋼筋，用槽鋼20做橫向連梁,錨桿用螺絲擰緊在槽鋼20上,從而約束鋼管樁的中部變形,錨桿長度為6.0米、孔徑φ150mm.錨桿孔內(nèi)注素水泥漿,鋼管樁之間掛鋼筋網(wǎng)噴射砼.噴射混凝土采用C20，水泥采用普硅P325#，砂為中砂，豆石粒徑<20mm，水灰比0.45～0.5，灰：砂：石=1：2：2，內(nèi)配50*50直徑2鋼絲網(wǎng)，厚度δ=50-70mm。四、基坑監(jiān)測方案為了基坑工程施工的安全，順利按計劃進行，保證工程質(zhì)量，并且在施工過程中，使周圍已有建筑物、市政設(shè)施、地下管線等不受損傷、少受干擾，必須對基坑工程全過程進行系統(tǒng)監(jiān)測。在施工過程中，隨時掌握基坑圍護結(jié)構(gòu)的位移、沉降、受力水平及周圍建筑物的動態(tài)（沉降或傾斜），以科學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù)，做到信息指導(dǎo)施工，對可能出現(xiàn)的工程隱患及時預(yù)報以采取相應(yīng)措施，以防患于未然。1、監(jiān)測內(nèi)容：基坑施工監(jiān)測包括周邊環(huán)境監(jiān)測、支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測、土體變形監(jiān)測，槽底回彈監(jiān)測，以及包括周邊建筑物、重要道路及地下管線等保護對象進行系統(tǒng)的監(jiān)測。2、觀測方法：1）沉降觀測：采用精密的水準儀進行量測。主要采用精密水準測量方法進行，沉降觀測點直接設(shè)置在被觀測對象（如土體坡面、建筑物）的特征點上，并在遠離基坑或穩(wěn)定的位置設(shè)置基準點。觀測點應(yīng)布置在具有特征點的地方。2）水平位移觀測：采用精密電子經(jīng)緯儀進行量測。采用軸線投影法在兩個穩(wěn)定的基準點之間連線為基準線，量測差值和累計位移量。觀測點直接布置在支護樁頂、土坡坡頂。3）肉眼巡檢：由于支護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、施工條件的改變、基坑邊堆載的變化、施工用水不適當排放、管道滲露以及氣候條件的改變，還有工程隱患如地面裂縫、支護結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)、臨近建筑物裂縫等都可在巡檢工作中及時發(fā)現(xiàn)，因此巡檢是十分重要和很有必要的，應(yīng)由有經(jīng)驗的工程師按期進行巡檢，巡檢工作應(yīng)列入觀測計劃，按期進行，并保持記錄。3、觀測精度：沉降觀測中，水準儀i角≤±10″，每測站基輔讀數(shù)高差≤0.3mm，水準路線閉合差≤±0.3（n）1/2。4、觀測點設(shè)置1）測距點在距基坑20～30米相對穩(wěn)定地方（如基坑四周的原有建筑物）沿基坑邊線延長方向設(shè)置，共設(shè)置4個，并用水泥樁固定；2）土體沉降觀測標志在基坑內(nèi)側(cè)沿基坑高度5～6米分層設(shè)置，水平間距20～30米，用水準儀進行觀測。對周邊建筑的觀測應(yīng)設(shè)在建筑物的特征點上，如角部等。5、觀測頻度及成果分析1）觀測頻度：采用方向法進行觀測，從基坑開挖開始觀測，主基坑回填為止結(jié)束，土方開挖期間、降水期間和特殊天氣后，要每天早晚各觀測一次，其它可每周觀測2～3次，并做好記錄；設(shè)專人并使用水準儀及經(jīng)緯儀進行觀測變形情況，記錄要準確工整嚴禁涂改，每次觀測結(jié)果詳細記入?yún)R總表，定期向監(jiān)理工程師報告變形情況；如地面變形產(chǎn)生裂縫時，增設(shè)觀測點，隨時觀測裂縫的變化。2）成果分析：分階段每隔5天進行觀測成果匯總，并繪制沉降（S）時間（T）關(guān)系曲線圖；對繪制圖形及觀測結(jié)果集中進行討論，分析變形是否過大及是否趨于穩(wěn)定，并和甲方共同確定是否需進行采取補救