淺析深基坑中電梯井土方開挖施工的有效方法

朱迪

（中鋁長城建設(shè)有限公司　河南　鄭州　450041）

淺析深基坑中電梯井土方開挖施工的有效方法

朱迪

（中鋁長城建設(shè)有限公司河南鄭州450041）

通過在具體的工程實(shí)例，分析、研究輕型井點(diǎn)降水、鋼板樁支護(hù)以及集水明排的三種施工方法。最終總結(jié)出在地下水位較高且土質(zhì)較差等情況下深基坑施工中針對(duì)小范圍較深部位的電梯井等工程部位土方開挖施工的有效方法。

深基坑；電梯井；輕型井點(diǎn)；鋼板樁；集水明排

1　工程概況

工程概況：某高層建筑工程位于江蘇省淮安市，總建筑面積為15000m2，本工程純地下室部分±0.00=12.50m，現(xiàn)場場地絕對(duì)標(biāo)12.20～12.50m左右，相對(duì)標(biāo)高-0.00～-0.30m左右，下設(shè)兩層地下室，純地下室底板板面標(biāo)高-6.00m，基底標(biāo)高-6.40m，基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)；主樓基礎(chǔ)頂標(biāo)高-6.00m，地下室部分底板板底標(biāo)高-6.40m，4個(gè)電梯井及2個(gè)集水井底板標(biāo)高為-9.50m，深度均為3.50m，平面尺寸分別為：2.40m×4.60m；1.50m×1.50m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)為P6。

2　地下水位情況

場地勘探深度內(nèi)地下水類型主要為潛水。

勘探期間測得地下水初見水位埋深為0.75～1.95m，穩(wěn)定地下水位埋深約為0.55～1.75m。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料反映，擬建場地潛水近3～5年內(nèi)最高地下水位埋深為自然地面下0.50m，最低地下水位埋深為自然地面下2.50m，地下水年變幅一般在2.00m左右。

3　基坑降水

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告可知，對(duì)基坑有影響的場地地下水主要賦存于①層填土、②層粉土中的潛水。本工程采用管井降水，水位設(shè)計(jì)位降至基底下0.5～1.0m，實(shí)際施工過程中，因業(yè)主方要求的工期較緊，實(shí)際降水僅至基底下0.4m。

電梯井及集水井與主樓樁筏基礎(chǔ)存在有3.50m的高差，且地下-6.50～11.00m均為粉土與粉質(zhì)粘土，降水支護(hù)不到位進(jìn)行土方開挖必定產(chǎn)生流砂和塌方等事故。

4　鋼板樁支護(hù)及土方開挖

電梯井及集水井基坑側(cè)壁涉及的地層為：①層粉土、②層粉質(zhì)粘土，基底土為②層粉質(zhì)粘土，此兩層土工程地質(zhì)特征描述如下：

與電梯井基坑有關(guān)的各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)及基坑設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1　基坑開挖參數(shù)一覽表

工程施工前期，采用了輕型井點(diǎn)降水，但因基坑側(cè)壁為1層粉土與②層粉質(zhì)粘土，滲透性較低，降水效果較差。土方開挖后，又因電梯井周邊為其他樁基礎(chǔ)無法進(jìn)行大放坡等因素產(chǎn)生流沙及土體塌方不斷，無法正常施工。

結(jié)合本工程現(xiàn)場實(shí)際情況，采用鋼板樁支護(hù)及基坑內(nèi)集水明排相結(jié)合的方法進(jìn)行施工。具體步驟如下：

（2）樁長度的選擇：根據(jù)《清城創(chuàng)意谷巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察）》建議水位以降至基底下0.5～1.0m為宜。鋼板樁樁長為：3.5+1.0=4.5m，為確保止水及支護(hù)效果樁長選用4.5m。

（3）打樁機(jī)的選擇，采用振動(dòng)打樁機(jī)。振動(dòng)打樁機(jī)施工速度快，更有利于拔鋼板樁，不易損壞樁頂，操作簡單。且現(xiàn)場為粉土及粉質(zhì)粘土，該土質(zhì)較軟，阻力較小，使用振動(dòng)打樁機(jī)貫入性好，耗電少。在插打過程中隨時(shí)測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。

（4）在距電梯井底板外邊線四周500mm處打入長度4.5m型號(hào)為WRX 600-10直線型鋼板樁。它可以形成一道穩(wěn)固的鋼板樁墻，從而保證向下順利開挖，而不受兩側(cè)塌方，地下水的影響。由于該板樁長度較小故鋼板樁打入方式采用單獨(dú)打入法，該方法簡便、迅速，不需要其他輔助支架。具體方法是：從鋼板樁支護(hù)的定位線一角開始，逐塊打設(shè)，直至支護(hù)完成。

（5）鋼板樁支護(hù)完成后采用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行基坑土方開挖工作，開挖基坑時(shí)坑內(nèi)少量積水采用集水明排（集水坑加積水槽明排）方式予以排出。

（6）土方開挖應(yīng)先撐后挖，分層開挖，本層開挖分層厚度為50cm。為確保鋼板樁在土方開挖后因外部土壓力產(chǎn)生變型，分別在在鋼板樁內(nèi)側(cè)標(biāo)高為：-6.500與-8.500處的四周設(shè)型號(hào)為HW100×100型鋼圍檁兩道。開挖至圍檁位置后，安裝圍檁，H型鋼圍堰安裝施工完成后，再進(jìn)行下一步土方開挖。

（7）土方開挖完成后，立即進(jìn)行電梯井底板墊層澆筑。澆筑時(shí)在基坑底部邊腳留500×500×500的集水坑，用潛水泵將坑內(nèi)集水排入鄰近的管井內(nèi)。

（8）墊層澆筑完成后立即進(jìn)行基坑四周的磚胎膜砌筑。磚胎膜采用200厚實(shí)心磚，在砌筑過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查墻體表面的平整度、垂直度、灰縫的均勻度及砂漿的飽滿程度等，及時(shí)校正所發(fā)現(xiàn)的偏差。磚墻灰縫飽滿，不得有通縫、透亮現(xiàn)象，質(zhì)量要求必須符合施工規(guī)范規(guī)定。磚胎膜內(nèi)面粉刷必須平整，磚砌體內(nèi)不得留腳手架眼，并要求用木抹平祛除砂眼，并用鐵抹壓光，磚胎膜內(nèi)側(cè)抹灰采用20mm厚1：2防水水泥砂漿。所有陰陽角、承臺(tái)下角均做圓角處理。

（9）磚胎膜砌筑完成后在電梯井底板墊層及磚胎膜四周做柔性防水。做法如下：基層（磚胎膜、電梯井底板墊層）——1.2厚DTM聚酯復(fù)合卷材[蘇J/T18-2012（九）]——20厚1：3水泥砂漿保護(hù)層。此時(shí)基坑即進(jìn)入干作業(yè)狀態(tài)正常進(jìn)行電梯井及集水井施工，詳見圖1。

圖1　電梯井施工剖面圖

5　拔出鋼板樁

（1）電梯井及集水井施工完成后，要拔除鋼板樁，以便重復(fù)使用。

（2）拔除鋼板樁前，應(yīng)仔細(xì)研究拔樁方法和拔樁時(shí)間及土孔處理。否則，由于拔樁的影響，會(huì)給已施工的電梯井及臨近結(jié)構(gòu)帶來危害。設(shè)法減小拔樁時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，十分重要。

（3）由于本工程鋼板樁插入土層深度較淺，且為避免拔樁產(chǎn)生過大振動(dòng)，綜合分析后采用靜力拔樁法將鋼板樁拔出。具體機(jī)械可采用卷揚(yáng)機(jī)或液壓千斤頂。本工程采用：液壓千斤頂。

6　級(jí)配砂石回填

撥出鋼板樁后，基坑四周用級(jí)配砂石回填密實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。級(jí)配砂石回填的注意事項(xiàng)：

（1）采用40%中砂、60%碎石，碎石粒徑不得大于50mm，砂石拌合應(yīng)均勻。

（2）級(jí)配砂石料不得含有草根、樹葉、塑料袋等有機(jī)雜物或垃圾。

（3）級(jí)配砂石回填應(yīng)在電梯井混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上后進(jìn)行，以避免砂石回填的夯實(shí)振動(dòng)影響電梯井的混凝土質(zhì)量。

（4）級(jí)配砂石應(yīng)分層夯實(shí)，虛鋪厚度不得大于300mm。下一層檢驗(yàn)不合格不得進(jìn)行上層回填。

（5）級(jí)配砂石的工藝流程為：原材料檢驗(yàn)→按比例均勻拌合砂石料→分層鋪設(shè)級(jí)配砂石→機(jī)械夯實(shí)→找平并測定本層的壓實(shí)系數(shù)→合格→下層級(jí)配砂石回填施工。

7　結(jié)語

鋼板樁支護(hù)、集水明排相結(jié)合的方法適用于：①地下水位較高，基礎(chǔ)底標(biāo)高與電梯井底標(biāo)高存在較大高差時(shí)；②地下水位較低，但電梯井低于地下水位時(shí)，局部就進(jìn)行土方開挖的施工。集水明排操作簡單，排水效果明顯；鋼板樁支護(hù)可以根據(jù)需要組成各種外形，防水性能好，施工速度快且可以重復(fù)使用。工程實(shí)踐證明此方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，值得推廣。

[1]江蘇華信勘測設(shè)計(jì)有限公司.清城創(chuàng)意谷巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察），工程編號(hào)：HXD2014021.

[2]《建筑施工手冊(cè)》（第四版）.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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2015-5-2