结合工程实例探讨岩土工程深基坑施工技术

　　摘要:岩土工程深基坑不仅是一个系统工程而且是一个古老且具有时代特点的工程课题。文章通过对某工程具体工程案例探讨了岩土工程深基坑工程的施工技术,对岩土工程深基坑施工技术中所遇到问题要点进行了分析。
　　关键词:工程实例深基坑;设计施工开挖与爆破
　　结合江苏沿海地区的地质特点,介绍局促场地条件下岩土类超深基坑工程施工要解决的问题,如:上土体边坡的止水及支护稳定问题、下卧岩体的爆破开挖保证土体边坡的稳定问题.工程概况江苏某大厦工程设3层地下室,地上设1座50层公寓楼和1座39层办公楼,工程±0•000对应绝对标高6•800m,两主楼基底开挖深度约为23m,主楼以外基底开挖深度约为17•5m,工程基础底面积6500m2,属于超深基坑.本工程场地狭小局促,周边环境敏感复杂,北侧15•5m距离紧邻某40层星级酒店,该酒店地下2层,基底相对标高约-13m;南侧14•7m距离紧邻某13层住宅楼,该住宅楼地下1层,基底相对标高约为-4•0m;东侧紧邻交通繁忙的某公路,靠近本工程一侧人行道下消防、电力、通信、有线电视、给排水及煤气等管线密集,见图1.
　　
　　根据地质勘察报告,本工程地质均为第四系全新统以来形成的海岸阶地,表层受人工回填整平改造,原始地貌基本保存.主要岩性为上覆素填土、粗砂等,厚度6~12m,其下为分布广泛的花岗岩层,其中强风化带揭露厚度1•10~8•70m,层底标高-16•50~-2•09m;强风花带下为中风化带,其揭露厚度大于5•0m,地质勘探未穿透本层,工程的持力层均坐于中风化基岩中.工程土方量和石方量均约55000m3.
　　2基坑支护止水的设计与施工
　　2.1基坑支护方案设计分析
　　经对地质勘察报告、周边环境进行系统的分析,本工程属于青岛沿海地区典型的上部砂土层下部岩石的地质条件.本工程超深基坑支护方案[1]设计如下:上部砂土层采用钢筋混凝土长螺旋灌注桩和高压旋喷止水桩间隔相交施工的桩锚体系,本体系在基坑开挖前施工完毕;下部岩石层坡面采用锚喷体系作为支护方案[2].其中上部的桩锚支护体系长螺旋钢筋混凝土灌注桩设计直径600mm,相邻桩间距1000mm,相邻的长螺旋灌注桩之间设计直径800mm的高压旋喷桩,如图2所示.
　　2.2基坑的止水与排水
　　根据地质勘察报告,本工程地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩承压裂隙水,潜水主要赋存于填土层和砂土层中,承压水主要赋存于基岩裂隙中,地下水埋深1•50~5•50m,基岩裂隙水在场区主要以层状、带状赋存于基岩强风化带和岩脉旁侧裂隙密集发育带中.根据上述的支护设计方案,两两相交的长螺旋灌注桩和高压旋喷桩在基坑周边封闭成一道连续的止水帷幕,将赋存于填土层和砂土层中的潜水有效的阻截在基坑以外.对于基岩裂隙中的承压水,由于其本身具有水压力,在下部锚喷体系施工过程中通过设置导管有序的引流至基坑周边的临时排水沟中,最后通过水泵排至基坑以外.
　　2.3支护桩桩脚的嵌固
　　鉴于本工程局促的场地条件所限,基坑边坡部位只能贴近支护桩采取无放坡开挖,这种无放坡开挖施工对于上部桩锚下部锚喷的复合基坑支护体系来讲需要解决的一个关键问题是岩土结合面处的支护桩桩脚嵌固问题.由于受长螺旋灌注桩工艺所限,无法确保其桩脚的入岩深度,另外,本地区土层以下的基岩面处为粗粒强风化花岗岩带,由于裂隙发育,这种岩石一旦裸露或受扰动,将出现沿裂隙面滑落的情况,长螺旋支护桩桩脚将处于悬空的状态,给基坑的安全带来严重的隐患.为了解决这个问题,基坑开挖至岩土结合面时在桩脚部位的坡面上设计施工了200mm厚C20喷射钢筋混凝土锚板墙,锚板墙上部、中部及下部均设置预应力锚杆进行锁定,有效地解决了此类地质条件下垂直开挖基坑支护长螺旋灌注桩桩脚容易出现吊脚桩的问题,见图3.
　　
　　3基坑的开挖与爆破
　　3.1土方开挖
　　本工程基坑土方的开挖结合支护桩预应力锚杆的施工进行了分步分层分区开挖[3],见图4.分层开挖是为了给预应力锚杆及腰梁的施工创造施工工作面,分区开挖是为了避免预应力锚杆施工并最终进行预应力锁定前基坑边坡暴露面过大、时间过长而对基坑造成的安全隐患.第1步开挖:为了减少支护桩的长度以相应降低造价,基坑支护桩施工以前先沿其外边线外侧1•0m开始,整个场区下挖1•5m,并分区及时组织周边支护桩及高压旋喷止水帷幕施工,待支护桩上部的钢筋混凝土冠梁具备相当强度后,上砌1•5m高240mm厚砖砌体挡土墙,外侧回填整平.第2步开挖:在长螺旋灌注桩及高压旋喷止水桩施工完成后贴近围护体系内立面分层进行无放坡开挖,单层开挖深度2m,开挖过程中及时穿插预应力抗拔锚杆的施工,待抗拔锚杆预应力锁定到设计值后根据坡面预应力锚杆的竖向间距继续分层开挖,依此进行,直至开挖到支护边坡锚板墙上部的锚杆处.第3步开挖:在岩土结合面桩脚部位需配合围护体系的锚板墙进行开挖,从锚板墙上部的支护锚杆处一次性开挖到基岩面,然后立即组织上半部锚板墙的施工,此部分锚板墙具备相应强度后实施锚杆预应力的张拉和锁定,随后可实施下部岩石的分层爆破开挖.
　　3.2岩石爆破
　　考虑边坡锚喷体系中锚杆的竖向间距采用分层钻孔毫秒微差延时爆破松动技术,近边坡相应距离内采取静力破碎松动岩石.本工程正式爆破施工以前先进行试爆,结合周边建筑物及基坑支护体系的情况,试爆时设了南北两个爆区,共设置67个炮孔,采用毫秒微差爆破工艺,每4个炮孔为1段,段与段间隔时间100ms,单孔药量为150g.根据需要重点保护的爆区周边环境情况,爆破时保护住了基坑支护体系则相应就保护住了基坑周边的建筑和管线.本次试爆分别在爆区附近的支护桩冠梁上选择不同距离设置了两组测点,北爆区设置了1号、2号、3号3个传感器,南爆区设置了4号、5号、6号3个传感器,爆区平面距测点的高度差为11m,测试仪器选用了IDTS3850爆破振动自记仪,测点处实测的爆破最大振动速度见表1.
　　根据表1试爆结果,建议取参数K=205,α=1.8,从而得到爆破时不同部位的装药量的理论依据.根据爆破测试报告,本次爆破的主频范围为30~50Hz,适用的安全允许振速V应为2•3~
　　2•8cm/s.由于对土体中的支护桩安全允许振速没有相应的经验,且考虑到需最大限度的保证附近居民楼和大酒店的安全及生活不受影响,设计取振速V=2cm/s作为现场爆破工程的安全标准[4].根据此标准,利用前面得出的K、α值,计算出距围护体系不同距离处的单响最大药量见表2.
　　考虑到周边环境敏感复杂,最终确定实际施工过程中整个爆区的最大单响药量不超过2kg;在距边坡5m以内单响最大药量不超过0•2kg,并在边坡内侧根据地质情况适当预留2~3m岩石保护层最后采用静态破碎法处理,以保护边坡支护体系的安全.
　　4结论
　　在复杂地质条件下,建造高层建筑,其地质勘察工作更应加强,为结构设计提供的地质报告更应详尽、准确。工程地质勘察布孔较一般情况下为密,深度应探至基岩面,针对岩土结合地质条件、周边复杂的环境及狭小的场地条件,深基坑采用上部桩锚下部锚喷的深基坑围护及无放坡开挖技术;锚板墙的设计可以有效地解决岩土结合面处长螺旋灌注支护桩桩脚的嵌固问题.对于深基坑下卧基岩,通过爆破试爆得出准确的爆破参数,有利于在正式爆破施工过程中保障无放坡开挖时边坡支护体系的安全稳定,从而保证基坑支护体系及基坑以外周边环境的安全.
　　参考文献:
　　[1]张同波,李华杰,姜振燕.邻海复杂地质条件下的止水帷幕及地基处理技术[J].建筑施工,2005,27(11):10-13.
　　[2]王洪选,孙雪涛,李兆金.基坑加深后的边坡支护技术[J].青岛理工大学学报,2007,28(3):134-137.
　　[3]赵顺廷,刘海宁,李华杰.青岛国际帆船中心大型深基坑开挖技术[J].施工技术,2006,35(2):36-37.
　　[4]中华人民共和国国家质量监督检验局.GB6722-2003,爆破安全规程[S].北京:中国标准出版社,2004.

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