前言
基坑工程主要包括基坑支护体系设计、施工和土方开挖,是一项综合性很强的系统工程。以当今建筑设计地下商场、地下车库等工程的施工要求,都会面临较深的基坑施工。
在落坑施工中,多数基坑第一层土的开挖面低于开挖表层,之间会形成一个高度为0.5~4.5m不等的边坡,组成边坡的地基土主要多为杂填土、回填土、粘土,其抗剪强度低、工程性能差,在地表水位较高的情况下施工容易造成滑坡、坍塌,属不稳定边坡,尤其是对周边场地较小,开挖面与表层土高差较大,不能采用放坡开挖的工程,边坡稳定是保证施工人员安全、工程质量的一个必备条件。
1工程概况
1.1工程背景
苏州某工程支护形式采用SMW工法围护墙作为挡土和止水帷幕,开挖深度约10m,采用一道钢筋混凝土支撑,场地平均标高为3.80m,第一道支撑底标高为1.10m,开挖后地面至开挖底部(支撑底面)落差达2.70m,局部落深达3.0m,并且坑外地表水位高于支撑底标高。
由于组成边坡的地基土主要多为回填物、生活垃圾、素填土,土层性质较差。基坑开挖时,易产生侧向压力而导致开挖面失稳。另外本拟建工程场地西侧、南侧均临近市政道路,距道路两旁各类管线较近,最近距离为2.16m,工地围墙距基坑边最近距离为1.5m,受现场条件限制和对管线保护的要求,不能采用大面积放坡。
1.2各层场地地质条件
根据地勘报告显示20.00m以内各土层由第四系冲湖积相沉积物组成,各土层工程性质见表1。
1.3管线保护要求
基坑西侧临近市政重要道路,离基坑边仅有2.30m;南侧临近市政道路;基坑西侧与南侧均临近电信管线、燃气管线、雨水管道等重要市政管网,管线离基坑最近距离为2.16m,需采取保护措施。
基坑北侧为草地和水塘;东侧为草地,无管线、道路市政设施;因此该区域的坑外边坡未进行加固处理。由于围墙离坑边距离仅2m,开挖时采用1:2.5放坡系数进行开挖。
2边坡加固技术措施
边坡加固工程可采用重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、锚杆挡土墙、加筋土挡土墙、抗滑桩、桩板式挡土墙、土钉墙、预应力锚索、水泥搅拌土加固等方式。
最初设计施工图未对边坡采取保护措施,我司考虑土方施工时存在安全隐患,建议设计单位增加边坡加固措施,经与业主、设计协商及专家论证会议,决定在坑边离道路、管线较近区域采用水泥搅拌桩对软土进行加固(具体见图-1、图-2)。
水泥搅拌桩是指利用特制的深层搅拌机械,使用以水泥为主材料的固化剂浆液在地基深部与土体强制均匀地拌和成桩,使软土的物理力学性能得到改善,能有效提高软土的稳定性。
2.1加固施工方法
在土方开挖的基坑外侧(紧临SMW工法围护墙)施工水泥搅拌桩,采用三轴搅拌桩机施工,桩长6.0m,桩径?850@600mm,桩与桩之间搭接200mm,水泥掺量8%,并在成桩30min内插入钢管,钢管采用Φ48*3mm脚手架钢管,长度5m/根,采用插二挑一和密插两种方式(见图-3)。2.2水泥搅拌桩有效提高边坡稳定特点
2.2.1水泥搅拌桩加固工艺成熟,技术可靠,施工中无振动,噪音小,对环境无污染;
2.2.2基于它是就地搅拌加固软土,对周边土体造成侧向挤压较小,因此对邻近已有建筑物影响很小;
2.2.3水泥搅拌桩可用于增加软土地基的承载能力、减小沉降量、提高边坡的稳定性;
2.2.4根据回填土的不同性质和工程要求,可以合理选择固化剂的类型及其配比,设计灵活;
2.2.5加固后土体的重量基本不变,软弱下卧层不会产生附加沉降;
2.2.6可根据现场环境和工程的需求,灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。
3边坡加固评价
3.1加固效果
边坡加固施工后,并在围护桩达到28d强度养护后进行开挖,监测单位监测数据显示在边坡加固区域的市政道路沉降点DB12最大累计量为-5.55mm(报警值为30mm),市政管线沉降点G4最大累计量为-4.78mm(报警值为20mm),与非加固区域段的道路沉降、管线沉降相比效果明显。
在进行桩间土清理、圈梁钢筋绑扎、模板安装施工时,把边坡坍塌造成的安全隐患减小到最低(护坡效果见图4、图5)。
3.2未加固区域开挖实况
北侧基坑坑外无重要管线、建筑物等,基坑北段开挖时采用1:2.5放坡系数进行开挖,开挖后由于现场环境、施工进度、降雨天气等因素,在落坑开挖深度达到1.80m时,基坑北侧边坡出现裂缝(见图-6),落坑开挖深度达到2.5m时基坑西北角出现局部滑塌(见图-7)。
在边坡出现开裂、塌方情况后,已及时与业主、设计等协商在坑外边坡区域采用土钉喷锚加固进行边坡修复,确保施工的安全和质量。由于基坑北侧临近草地,并未造成重大损失,所以边坡加固是保护重要管线和市政道路措施保障。
3.3周边观测点的施测及成果
3.3.1监测方式
从2014年5月28日至2014年6月16日,在落坑边坡的表层土布设沉降点进行了20期观测,每次观测使用相同仪器,同一观测者,相同的路线,设站基本相同,构成了一个高程闭合导线。观测高程闭合差最大为-2.08mm,加固区域的累计沉降量为-9.83mm,平均沉速度为0.715mm/d(见表-2)。
(2)在非加固区域第5次沉降观测时出现较大裂缝,在第7次观测时出现滑塌,出现滑塌后,与业主、设计协商采用土钉喷锚进行应急加固;
(3)观测作业时间均为每天的上午9:00~10:00,观测期间当地天气正处雨季。
3.3.2沉降综合分析
(1)在边坡加固的区域进行土方开挖时,沉降观测点的沉降速率较稳定,沉降量在可控范围;
(2)非加固区域的沉降量变化趋势大,并且沉降速率无规律,变化波动大,表现出不均匀沉降,并超出沉降的报警值和塌陷,在进行土钉喷锚加固后,沉降量较小,
沉降速率趋于稳定;
(3)由观测成果可看出,在基坑土方开挖施工阶段,随着开挖深度和基坑暴露时间增加,四周边坡整体均出现沉降;加固的区域,沉降已处于较稳定状态,非加固区域波动范围较大并存在安全隐患。
3.4边坡加固必要性的分析
3.4.1在加固区域内边坡稳定未产生安全隐患,保证了土方开挖、支撑施工等的进度和质量控制;
3.4.2在软土边坡区域内土质稳定性差,出现土体滑坡、坍塌等,对现场施工人员构成安全隐患,增加施工成本;
3.4.3滑塌的杂填土以及渗水对冠梁桩间土的清理造成返工,增加施工难度,延长施工周期,影响施工质量;
3.4.4基坑暴露时间过长易导致围护体的变形等影响;
3.4.5加固区域段内的管线、道路沉降均最小,未加固区域段会对管线保护和道路沉降造成危害。
4结语
本文针对落坑施工边坡加固工程,进行了加固必要性的分析,认为在边坡土质中以杂填土、素填土为主的情况下,落坑施工超过1.8m时,需进行边坡加固处理,以保证基坑施工安全;在少量存在杂填土、素填土以粘土为主的土质情况可以根据现场实际情况适当选择进行加固处理。
(本文结合苏州某基坑工程探讨边坡加固施工技术及效果,提出施工建议,便于今后类似工程的应用。)
参考文献:
[1]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S]
[2]YBJ225-1991软土地基深层搅拌技术规程[S]
[3]GB50026-2007工程测量规范[S]
[4]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S]
[5]付艳斌,谢永健.基坑旋喷桩施工对周边环境的影响及改进措施[J].建筑技术,2007(12)
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