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    深基坑土石方施工工藝探究

    2020-05-06 11:49:48葉曉樺
    綠色環(huán)保建材 2020年4期
    關(guān)鍵詞:土石方深基坑錨桿

    葉曉樺

    福建迅暉建設(shè)工程有限公司

    1 工程概況

    基坑位于南平市延平區(qū)大家廠片區(qū),本工程為“開元·濱江陽光”5#地塊A 區(qū)主體1#~2#基坑支護(hù)及基礎(chǔ)石方工程,長約100m,寬約40m,石方工程范圍基坑面積約3500m2,5#~1#及5#~2#基坑?xùn)|側(cè)開挖及施工期間存在高21.5m~25.4m的永久性邊坡。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,場地巖土層主要為中風(fēng)化花崗,承載力特征值為2.5MPa,屬堅(jiān)硬巖,力學(xué)性能高,工程性能良好,且無軟弱下臥層及臨空面。

    2 深基坑開挖常見的安全隱患及危害

    深基坑往往具備較大的施工面積和相當(dāng)?shù)纳疃?,因此容易形成開挖邊坡,產(chǎn)生邊坡穩(wěn)定、基坑支護(hù)、地表水和地下水的處理等相關(guān)問題。深基坑開挖造成的安全事故多為支護(hù)不到位,盲目的趕進(jìn)度導(dǎo)致,一旦形成邊坡失穩(wěn)或者塌方事故問題,將造成嚴(yán)重的人身傷亡并對(duì)周圍建筑物安全帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。基坑塌方是一種極其嚴(yán)重的工程事故,一般是由于土石方的滑動(dòng)力矩大于土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的的抗滑力矩而發(fā)生滑動(dòng)破壞,常常具有突發(fā)性,塌落的土石方易掩埋工程機(jī)械、工作人員、破壞工作面,造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重影響工程安全。由于基坑壁的塌陷導(dǎo)致基坑周圍土壤的位移和沉降,造成與基坑毗鄰的建筑物的基礎(chǔ)與地基脫離而趨向失穩(wěn),從而導(dǎo)致上部設(shè)施和建筑物開裂,傾斜和不均勻沉降;引起相鄰道路路面破壞和路基局部塌陷,影響交通運(yùn)輸和安全,損壞市政管網(wǎng)系統(tǒng),嚴(yán)重時(shí)管道爆裂,影響公共安全。

    3 土石方施工工藝比選

    深基坑土石方施工常常采用爆破、人工方式,機(jī)械切割等多種方案,但是各方案有其特定的使用場景,在本工程的施工條件下分析三種施工方案,并從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度進(jìn)行比選,確保施工方案適應(yīng)本工程現(xiàn)場施工條件。

    3.1 爆破

    爆破法的施工原理是將炸藥放置在預(yù)備鉆孔內(nèi),炸藥點(diǎn)燃后,內(nèi)部裝藥爆炸所產(chǎn)生的的高溫高壓氣體,劇烈的沖擊孔壁周圍土石體,激發(fā)的球狀應(yīng)力波在巖土體產(chǎn)生巨大的徑向壓力,使土石破碎[1]。爆破法有著經(jīng)濟(jì)效益好,能有效提高深基坑開挖進(jìn)度的諸多優(yōu)勢,在工程量巨大的的深基坑,金屬礦山中有著廣泛應(yīng)用。但是城市建設(shè)中有一定的局限性,如在密集建筑區(qū),實(shí)施大范圍的爆破過程中,會(huì)伴隨較大的爆破振動(dòng),巨大的噪聲和粉塵等附加效應(yīng),同時(shí)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)附近建筑物的結(jié)構(gòu)安全的危害不容忽視。需考慮設(shè)置相應(yīng)的減振措施,預(yù)防爆破對(duì)鄰近設(shè)施,設(shè)備的不良影響。

    3.2 人工方式

    主要是通過人力的方式將土石破碎,適用于小規(guī)模,一般性工程項(xiàng)目,但是勞動(dòng)效率較低,成本昂貴。

    3.3 機(jī)械切割+破碎方案

    采用切割機(jī)按照放設(shè)時(shí)定位的切割線切割土石方,然后利用炮錘式挖掘機(jī)分區(qū)域進(jìn)行破碎。該方案無明顯振動(dòng)波,避免爆破噪聲對(duì)城市生產(chǎn)生活的影響,以及粉塵顆粒、飛石和有害氣體對(duì)周邊環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn),有利于推進(jìn)文明施工建設(shè)。

    3.4 工程背景下比選結(jié)果

    基于三種常見的土石方開挖方案特點(diǎn),本工程易采用機(jī)械切割+破碎的方案。工程案例位處鬧市區(qū),房屋密集,采用爆破方案對(duì)社會(huì)影響較大,需有效設(shè)置降振措施增加成本,并且需第三方檢測。由于項(xiàng)目規(guī)模相對(duì)較大,人工方案不易于控制成本和施工進(jìn)度。

    4 深基坑土石方開挖

    4.1 準(zhǔn)備工作

    工程施工前應(yīng)做好技術(shù)準(zhǔn)備、機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備和施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作。技術(shù)準(zhǔn)備首先由工程人員進(jìn)行圖紙審閱,進(jìn)行技術(shù)交底和圖紙會(huì)審,安排施工負(fù)責(zé)人員熟悉圖紙,編制施工流程,做好正式施工前的試驗(yàn)工作。機(jī)械設(shè)備采用3臺(tái)容積為1.4m3的挖掘機(jī)、3 臺(tái)桿徑為135mm 的炮錘挖掘機(jī),3 臺(tái)120kW、510 型切割機(jī)(如圖1所示)、9臺(tái)15T運(yùn)輸車和3臺(tái)水泵、泥泵。

    施工現(xiàn)場配置臨時(shí)性開挖專用線路,整個(gè)開挖現(xiàn)場分為3個(gè)區(qū)域進(jìn)行作業(yè),各個(gè)工作面配置完備的切割機(jī)、挖掘機(jī)、炮錘挖掘機(jī)和配電設(shè)備,保障各區(qū)域快速施工。

    圖1 切割機(jī)

    4.2 基坑開挖

    4.2.1 基坑開挖的主要步驟

    (1)放線并確定各區(qū)域切割邊線→(2)安裝切割機(jī)底架導(dǎo)軌,確保導(dǎo)軌水平放置→(3)安裝巖石切割機(jī)和適宜刀片→(4)安裝抽水泵和冷卻水軟管→(5)檢查機(jī)械性能與穩(wěn)定性→(6)移動(dòng)切割機(jī)械→(7)人工打排鉆→(8)炮錘式挖掘機(jī)破碎→(9)土石料運(yùn)輸。

    4.2.2 基坑土石方開挖的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

    在場地整平之前,應(yīng)使用原始場地上各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的位置和高程來測量和確定施工場地的水平和范圍。觀察施工現(xiàn)場的障礙物,制定計(jì)劃,并征得主管單位的許可,拆除影響基坑開挖施工的建筑物和構(gòu)筑物[2];遷移或改造通訊和電力設(shè)施,水管,煤氣管等市政設(shè)備,防止破壞重要基礎(chǔ)設(shè)施。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙合理支護(hù)基坑周邊永久性邊坡,利用場地條件設(shè)計(jì)排水溝、截水溝等措施保持施工現(xiàn)場干燥,方便施工。在測量過程中依照施工方案選用的機(jī)械設(shè)備和現(xiàn)場土石硬度情況,合理設(shè)置縱向及橫向切割線。切割過程中遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴(yán)禁超挖”的原則。第一層先切割原地面較高處,逐步減少以下各層工作面高差,使各層趨于平整。橫向切割線間距1.5m,縱向切割線間距6m,切割深度120cm,有效切割深度為100cm,各層搭接高度為20cm。切割時(shí)確保冷卻水充足,冷卻水同時(shí)能有效控制切割粉塵,優(yōu)化施工環(huán)境。

    4.3 基坑開挖注意事項(xiàng)

    在進(jìn)行基坑施工開挖之前,依照?qǐng)D紙檢查基坑軸線的位置和水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。在施工期間,堆放在基坑旁的土石方不得大于設(shè)計(jì)負(fù)荷,及時(shí)清理開挖的土石料。在開挖施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)工作面豎直方向的標(biāo)高測量,防止因超挖擾動(dòng)下層巖石而影響施工質(zhì)量,同時(shí)在雷雨天氣下,應(yīng)觀察和監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境,預(yù)防和及時(shí)處理異常情況。

    5 深基坑開挖邊坡支護(hù)

    巖土體深基坑錨噴網(wǎng)支護(hù),是近年來在工程實(shí)例中應(yīng)用較廣泛的技術(shù),本文介紹案例基坑?xùn)|側(cè)施工期間存在高21.5~25.4m 的永久性邊坡,并且開挖過程中會(huì)因放坡產(chǎn)生新的邊坡,因此采取合理有效的邊坡防治必不可少。錨噴網(wǎng)支護(hù)是基于錨桿錨與周圍巖土體形成的摩擦力將來自巖土體的主動(dòng)土壓力傳遞至巖土體內(nèi)部的受拉桿件。

    5.1 錨噴網(wǎng)施工工藝

    (1)根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)放坡系數(shù)進(jìn)行修坡。

    (2)使用液壓錨桿鉆機(jī),在鉆孔過程中使用固定支架,確保鉆機(jī)穩(wěn)定性,防止鉆桿四處晃動(dòng),在鉆孔完成后及時(shí)清孔。

    (3)放置錨桿時(shí)再次檢查孔位,確??孜煌旰?,利用點(diǎn)焊法將Φ20鋼筋和Φ8螺紋鋼筋彎折而成的U形支座進(jìn)行焊接,U形支座一放面用來保證錨桿鋼筋處于孔位中心位置;另一方面提高灌漿后錨桿的抗拔性能。

    (4)在錨桿鋼筋放置完畢后,為防止孔位坍塌應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌漿,鉆孔內(nèi)采用M30砂漿,水灰比為水泥∶砂∶外加劑∶水=1∶2.7∶0.018∶0.38,稠度控制在16s~20s,水泥品類為普通硅酸鹽水泥P.O42.5。值得注意的是在制備孔位砂漿時(shí)應(yīng)采取模型試驗(yàn)確定合理的配合比和塌落度,有足夠的初凝時(shí)間。

    (5)采用Φ6.5 螺紋鋼筋設(shè)置間距為250mm×250mm 雙向掛網(wǎng),鋼筋網(wǎng)與孔內(nèi)錨桿鋼筋進(jìn)行焊接形成整體,然后在網(wǎng)面上均勻噴射10cm厚的混凝土砂漿,此階段應(yīng)防止漏筋現(xiàn)象。

    6 結(jié)論

    本文所涉工程案例通過多種施工方案分析,選定經(jīng)濟(jì)效益和工作效率較高的機(jī)械切割+破碎方案處理深基坑土石方開挖,在施工過程中為保障邊坡穩(wěn)定性,針對(duì)深基坑邊坡和永久性邊坡采取噴錨網(wǎng)支護(hù),介紹了噴錨網(wǎng)支護(hù)的施工流程。其次認(rèn)真做好基坑邊坡和永久邊坡的監(jiān)測工作,同時(shí)開挖階段控制好切割速度,禁止超挖。該組合方案從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性出發(fā)及施工期間的注意事項(xiàng)為其他工程提供一定的指導(dǎo)意義。

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