1、工程概況
為了使各方面的需求得到滿足，城市中房屋建筑的地下室越來越深，嚴重影響到了基坑支護的施工，尤其是在城市中心的狹窄區(qū)域，超深基坑的施工變得異常困難。此工程四面都是街道，呈現(xiàn)出矩形，具體地形見圖1。四周市政地下管線十分密集，土層分布變化的幅度也較大，地下水資源豐富，16．8m為基坑的最深處。經(jīng)過了施工單位的管理控制，基坑的組合式支護得到了順利完成。
2 、方案確定
2.1設計方案的選定
粉質(zhì)黏土、粉土以及粉砂是開挖深度范圍內(nèi)土層的主要構(gòu)成成分，地下水在地表的2m以下。因為基坑很深，地塊就沒有了寬裕的結(jié)構(gòu)空間。在對基坑進行開挖的過程中，要使坑壁的穩(wěn)定性能得到保障，對位移進行科學嚴格的控制，做好有效的防滲工作。而從施工安排方便的角度上來看，僅使用一種支護結(jié)構(gòu)是最為理想的狀況。
面對如此深的基坑，如果只是采用泥漿護壁現(xiàn)澆工程樁支護，那么樁身就必須非常長，樁徑也很大，因此就會導致造價過高。從已有的支護空間尺寸來看，防滲效果并沒有真正達到標準。另外，為了對這些工程樁進行支撐，就需要在進行基坑施工的過程中在16．8m深的范圍里面最少設置兩道強度高、尺寸大的水平桿件，旨在使這些大尺寸水平桿件得到增加，也影響到了基坑挖土的施工，同時使工程造價得到了提升。與此同時，在施工的過程中只使用雙軸深層攪拌加固地基的方法，該工藝形成的是重力式支撐，而重力式支撐抵抗外來各種荷載和作用的方法就是來自自身的重力，它需要基坑四周有非常大的空余地帶。此基坑如此超深，要滿足施工的要求就需有5m寬空余帶。但現(xiàn)今的寬空余帶僅為2-3m。雖然單純的雙軸深層攪拌防滲效果不錯，造價也不高，可防止工程樁彎曲變形的弱點，但是本工程也無法單獨采用。
通過對綜合情況進行分析研究，本工程在設計上使用了復合支護方案，也就是三軸深層攪拌+工程樁+土釘墻三重的組合式支護方案。此方案的優(yōu)越性就是在支護組合中創(chuàng)新性地采用新型的三軸攪拌工藝，而并非雙軸攪拌。設計人員進行深入分析論證，在既定的空間地域上，上部土釘護壁坡度的系數(shù)非常小，可使上口開挖尺寸得到減小，并能進行有力的防滲。在下面泥漿護壁現(xiàn)澆樁加三軸攪拌組合可以達到位移、防滲以及基坑變形等方面的需求與標準。
對于支護來說，樁頂土錨的設置也起到了非常大的作用，依據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》QGJ120—99)相關攪拌樁正截面應力驗算公式可得到土錨設置前后樁墻正截面應力值，如圖2所示。圖中對兩個截面的壓應力進行了表示，在進行計算的過程中，砂土采用水土分算，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土以及粉質(zhì)黏土都使用水土合算的方法。
在沒有對土錨進行設置的時候，各斷面樁身墻內(nèi)側(cè)中部以下區(qū)域所受到的壓力非常大，就會使局部出現(xiàn)很大的拉應力致使墻體出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，造成塌方、流砂以及滲水等問題。在對結(jié)構(gòu)樁以及土錨進行設置以后，拉應力就會隨之減小，如圖2所示。
比方說0l斷面無土錨時墻體最大壓應力達到680kPa，但對結(jié)構(gòu)樁和土錨進行增加以后，墻體壓應力就得到了明顯的降低，最大值也僅有300kPa，可促進墻體的穩(wěn)固。由此可知，攪拌樁和土錨加結(jié)構(gòu)樁組合在一起以后可對攪拌樁力學性能方面出現(xiàn)的相關問題進行解決。與此同時，也使墻體壓應力得到了降低，使樁墻的安全度以及可靠度得到了提升。
2.2施工方案的確定
在設計方案做好以后，還應該對施工方案進行嚴格的管理控制，才可以使設計圖完成以后的預期支撐效果得到有力的保障。此方案需要對以下兩個問題進行解決：① 怎樣安排三種工藝的先后施工步驟；②如何控制好質(zhì)量控制點。如果解決了這兩個問題就可對其余的問題進行解決了。
本工程有三種組合式支護施工，如果沒有對施工的次序進行合理的安排，就會影響到支護實體的質(zhì)量。通過一系列的分析和研究，決定先進行三軸深層攪拌施工，然后進行泥漿護壁現(xiàn)澆樁，最后在開挖時做土釘墻。通過深入的分析可知，泥漿護壁現(xiàn)澆樁為本組合支護的關鍵骨架，雖然說三軸深攪拌也產(chǎn)生了一定的影響，但是需要承擔的分量要小很多。因此，泥漿護壁現(xiàn)澆樁在樁身硬化的過程中一定要保證擁有優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，倘若要先進行施工就意味著在進行養(yǎng)護的過程中要對地下其他施工活動進行暫停，也就是延長工期，這是不可能的。因為三軸深層攪拌在地基加固施工的范圍里面，施工完成以后即使邊邊角角被擾動，在實體變形、防滲、形成以及位移等方面影響都不一致。又因為它先完成，也就穩(wěn)定加固了底下的土質(zhì)，也對地下水的自由涌動進行了妨礙，還能在后期泥漿護壁現(xiàn)澆樁施工時使塌孔現(xiàn)象得到降低。然后對工藝難度進行分析，研究出其與施工先后順序的關系可知：先難后易是工程施工通常應該遵循的準則。從工藝方面來看，與泥漿護壁現(xiàn)澆樁相比，三軸深層攪拌是新的施工技術，在本工程的三個工藝中總體難度是最大的，在進行施工的過程中需要對其中的技術進行分析、控制，所以就需要對其先進行施工。在竣工以后就可進行工程質(zhì)量的檢測了，可證明出這種安排是合理正確的。在平面施工的次序上，從東側(cè)側(cè)中部開始向兩邊進行，再到南北邊，最后到西面。
3、施工控制
在本基坑組合支護里面，泥漿護壁現(xiàn)澆樁以及土釘墻工藝都屬于成熟的工藝，現(xiàn)場的土質(zhì)對這兩種工藝操作的影響也不會非常大，只需要依據(jù)通常的施工步驟進行控制管理就好了。三軸深層攪拌是操作的難點，因為本地沒有三軸深攪先例供參考，在進行施工之前，甲、乙、監(jiān)三方需要通過資料以及專題會制定出科學合理的三軸深攪拌樁相關預案，并探討出細致的操作方法以及質(zhì)量控制要點。
(1)嚴格依照既定的施工段方向施工。由東向西是本地塊地下水的流向，并且東側(cè)建設有賓館等建筑物，空間不大，所以就應該先對東面進行施工建設。兩臺深攪樁機在東側(cè)中部開始向兩邊推進，路線是沿南向北走，最終在西側(cè)的中部會合。
(2)為了使墻體的穩(wěn)定性以及接頭的質(zhì)量得到更好的保障，就需要使用重復套鉆的方法來搭接攪拌樁，以此使防水的效果得到保障，另外，套鉆的方法還可以對施工設備的垂直度進行優(yōu)化和矯正。在通常的情況下，采用問隔式雙孔全套復攪攪拌式方法進行連接，對圍護樁轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下使用單側(cè)擠壓式方法連接，當施工結(jié)束以后，就可發(fā)現(xiàn)這種方法所形成的連續(xù)墻有不錯的質(zhì)量。
(3)控制好攪拌速度與注漿。三軸攪拌在提升以及下沉的過程中應該注進水泥漿液，另外依據(jù)不同土層漿液輸送量等因素對提升和下沉的速度進行控制調(diào)節(jié)。依據(jù)施工現(xiàn)場的資料以及實驗可知0.6m／s是提升、下沉的速度值。在進行開機施工以后再對漿液進行拌制，1.5為水泥漿液的水灰比值，360kg為每立方樁水泥用量，注漿量以及拌漿以沒樁樁幅的加固土體立方量進行換算，2 4MPa是注漿的壓力。
(4)三軸攪拌樁定位。工程施工時的重點環(huán)節(jié)就是定位放線，2mm~450mm為三軸攪拌機的三軸中心間距，在道板上依據(jù)此尺寸做好標記，作為移動攪拌樁機的依據(jù)。另外，依據(jù)現(xiàn)場實際將樁軸線外移控制在1.5m左右，因此1.5m就應該為測定鉆桿中心到控制線的距離。
(5)嚴格按比例配置漿液。依據(jù)不同的土層，外加劑以及水泥的配置比會發(fā)生相應的變化。18～20％為本工程水泥參量控制的范圍，三乙醇胺以及木質(zhì)素硫酸鈣則是外加劑，劑量分別為水泥用量的0.2％和0.03％，4300t左右是水泥的總用量。
對于土釘墻主要是：在開孔的時候輕壓慢轉(zhuǎn)，對孔徑偏差以及斜偏差率進行嚴格的控制，每3.0m設置一道定位環(huán)；注漿管使用PVC塑料管，每隔3.0m使用鐵絲綁扎；注漿配MIO水泥砂漿，0_3 0.5MPa為一次的注漿壓力，1.5-2.OMPa為二次注漿的壓力；由下而上是同一分段內(nèi)噴射的主要方法，噴射時噴頭與受噴面保持垂直；當混凝土終凝2h后就進行噴水養(yǎng)護，7d為養(yǎng)護的時間。另外，還需要對開挖時水平鋼支撐的設置施工進行重點關注。
對于深基坑開挖來說，水平支撐是很重要的，本工程應該對施工挖土的情況以及減少后期工序的影響進行考慮分析，在充分論證的基礎下使用預應力鋼支撐。預應力水平鋼支撐安裝和焊接同其它鋼結(jié)構(gòu)工程相比并沒有什么不同，預應力的施加就是本工程的特別之處。工程中依靠嚴格仔細的加楔固定，對預應力進行了精確的施加，使基坑側(cè)向的位移以及沉降情況得到了降低，保證了鋼支撐預頂力施加均勻，使鋼支撐系統(tǒng)達到了共同受力，提高了支護結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，使整個支護系統(tǒng)的共同作用得到了更好的發(fā)揮。
4 、施工效果分析
本工程從2008年10月底開始施工至2009年1月全部工程量結(jié)束，基坑圍護穩(wěn)固，基坑周邊建筑物及管道沒有出現(xiàn)下沉、裂縫等問題，工程質(zhì)量甚至超過了預期的設計效果，成功的經(jīng)驗有：
(1)在進行施工之前制定出了精確合理的施工方案，結(jié)構(gòu)部分有相應的計算書，并對協(xié)調(diào)變形問題進行了充分的分析與考慮。
(2)將土方施工與支撐施工等緊密地結(jié)合在了一起。土方開挖堅持分部、對稱、分層以及撐挖結(jié)合、先撐后挖等，挖土和支撐互為前提、相互依存，也就是說支撐為挖土提供了安全上的保障，挖土為支撐創(chuàng)造出了空間。因此挖土的控制是形成方案的主線條，一定要對挖土深度控制和高效率的翻土進行注意。
(3)在進行地下室施工過程中，要將監(jiān)測、施工、設計等方面結(jié)合在一起，科學管理、嚴密組織，使基坑的質(zhì)量以及安全性得到保障，取得不錯的效益。
(4)該支護采用多種支護形式的組合，不僅可使支護成本得到降低，還延展了日后超深基坑設計的思路。
(5)在整個施工的過程中，和監(jiān)測單位保持密切聯(lián)系，做到信息化施工，并從實際出發(fā)采取相關的應急措施和應急預案。
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