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'施工技术●葡目囊商2012年2月结合实例对粉喷桩地基处理施工技术分析韦朝晖(柳卅l市建筑工程集团有限责任公司)摘要：某办公楼地下室深度为5．15m，采用粉喷桩围护挡土挡水墙．并配以内外轻型井点降水，从工期、造价、安全等方面取得了较好的效果。本文结合某办公楼地下室基坑支护，对粉喷桩地基处理施工技术做初步探讨。关键词：深基坑支护：粉喷桩：止水帷幕1工程概况某办公楼平面形状呈“L”型，钢筋混凝土全现浇地下室一层，深度为5．15m．地上为钢筋混凝土现浇框架一剪力墙结构十层，高度为40．5m．建筑面积10122m2。地下室基坑开挖深度为5．35m，深度较大，且地下水位较高，最浅处距地面约Im。另外，因该建筑物基坑西北两面紧临公路，路边地下的水、电、通讯管线较多，因此，对基坑开挖提出了较高的要求：必须选择一种经济、安全、可靠的基坑支护，既能保证施工的安全进行，也要保证相邻建筑物、管线道路的安全。2工程地质条件与现场特点工程场区主要地层属于黄河三角洲第四纪新近沉积土层及一般第四纪沉积土层，各层分布如下：①素填土：为粉土，粉质粘土，含淤泥团块及建筑垃圾，层厚0．70一1．70m。②粉土：夹粉质粘土薄层，局部达到粉砂，均匀，湿，中密，埋深厚0．70．1．7m，层厚2．30。3．30m。③淤泥质粘土：蜂窝一团粒状结构，局部为淤泥，流塑，埋深3．70～4．10m．层厚O．60，I．30m。④粉质粘土：局部团粒结构，夹粉土薄层或团块，软塑。埋深4．50—5．00m，层厚1．60。2．00m。⑤粉土：夹粉质粘±薄层或团块．湿，中密，埋深6．30—6．80m，层厚O．80一I．30m。⑥粉质粘土：夹粉土薄层或团块，流塑，埋深7．300．90m，层厚0．80一1．50mo⑦粉土与淤泥质粉质粘土互层：层理明显，软硬相间，粉土局部达到粉砂，湿，后者为流塑，埋深8．70．9．10m，层厚6．00～7．30m。⑧粉质粘土：粉粒含量稍多，夹粉土薄层或团块，多孔隙，软塑，埋深15．10。16．20m，层厚4．10．5．30m。3基坑支护方案的比较与确定该基坑开挖面积较大，土质松软，固结性差。地基承载力低．属于软弱地基土，且施工现场狭窄。车辆进出困难，有三种开挖支护方案可供选择：3．1放坡开挖方案如按常规I：0．75放坡开挖深基坑，放坡宽度可达到4．0m左右，而且必须使用二级轻型井点降水，此种放坡开挖增加土方挖掘、外运量约3000m3(场内无处存土)，回填时亦需该数量的土方，仅此颂即多支出10万余元。另外，放坡开挖后，基坑南部距相邻办公楼只有7．6m，西部距离西三路仅有12．3m，由于基坑地下室施工时间较长，降水时间长达两个月，如此长时间的降水会直接影响到这些相邻建筑物、道路的安全。按此基坑放坡开挖方案，就没有了进入建筑物东面场地的道路，使得场内仅有的一块存料场地得不到应用。同时，由于放坡外扩的4m，大大占用了原本狭小的钢筋加工场地和材料堆放场地，给施工带来极大的不便，并因此增加了相应的误工费。二次倒运费。因此，放坡开挖有很大弊端。3．2钢筋混凝土钻孔灌注桩排桩挡墙钻孔灌注桩排桩挡墙的刚度较大，抗弯能力较好．变形相对较小，有利于保护周围环境．但是桩之间留有100。150mm的间隙．因此无挡水能力。须另做帷幕防水。目前常用的作法是在其背后相隔100ram左右施工两排深层搅拌水泥桩，组成防水帷幕，起挡水作用。可见，此种方案无论是挡水和挡土都是非常可靠的，但是，对于5m深度的地下室来说．该围护方案每米造价约为8000元，其造价偏高，且须有两种桩基设备进场，·126·工期也较氏。3．3粉喷桩围护挡土挡水墙粉喷桩成桩机理是利用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，与地基土进行原位强制拌和，制成水泥土桩，相互搭接在一起，硬化后即形成具有一定强度的水泥土壁状挡墙，既能挡土又形成隔水帷幕。此种挡墙，坑内无支撑，便于施工，尤其是机械挖土。而且此种方案仅有两排粉喷桩墙．与第二种方案相比，省去了钻孔灌注桩挡墙，工程造价大大降低了。每米造价仅1700元。另外，由于该工程原设计地基加固方法为粉喷桩复合地基，在基础桩基施工完成后，可以直接进入挡墙的施工，无需在设备进出场上耽搁时间，而且，粉喷桩施工较为简便。最终，我们选择了粉喷桩围护挡墙方案。4粉喷桩围护挡墙设计方案要点4．I确定挡墙的宽度及长度。入土深度n匹笤蓼k力图1粉喷桩受力分析围本工程在设计中考虑到土质倩况的有利影响，并对桩本身强度提高设计计算时取B=1．2m，局部取1．8m(由基坑形状确定)。4．2土压力计算根据工程周围环境及现场实际情况作用距地面h深度的主动土压力密实Pa按：Pa=(q+rh)Ka一2c(Ka)l／2式中：c广作用于地面荷载系数，本工程不予考虑；K——主动土压力系数，Ka=tg"(n／4～d／2)：c——土的粘聚力：d——土的内摩擦角。Pp=(q+rh)Kp一2c(Kp)!／2’式中：Kp=tg"(H／4一d／2)：PD——被动土压力。4_3抗倾覆验算安全系数一般不小于I．3。Kl=MdMa／1．3式中：M广绕前趾点的抗倾覆力矩；Mr一倾覆力矩。另外，还需进行如下验算：抗滑动验算、墙体强度验算、基坑抗隆起验算、整体稳定验算、抗管涌验算。通过以上计算可以证明，本工程所选用的重力式坝体抗倾覆与抗滑移稳定安全系数均达到重力式挡墙的设计指标。4．4设计方案要点(1)桩径为‘{,500mm，桩身长9．0m，停灰面为一0．60m(同室外地坪)。桩体材料采用425#普通硅酸盐水泥，与地基土搅拌含灰比为14％，平均喷灰为60—70kg／m。(2)挡土墙为两排粉喷桩．1-1轴与2-J轴两山处为三排粉喷桩(如图2)。 2012年2月III柚目囊商施工技术j■_图2(3)挡墙内侧距轴线为2．85m，此距离正好适合基坑开挖后基础底板支模板的距离。(4)因基坑开挖前．需将塔吊立好，以备浇筑地下室混凝土。为了防止塔吊工作时引起挡墙的剪性破坏，在塔吊基础F部加粉喷桩基，如下图：桩距为0．70m。桩长9．50m，桩径qb500mm。停灰面为一1．10re，共计“棵{!|1{。图3塔吊基础下加粉喷桩图5基坑开挖及相应技术措施(1)该工程地下室基坑呈“L”形，大致由两个20．6x32．8m矩形组成。从自然地坪下挖约5m．土方开挖量及外运量约为9300m，．采用一台挖掘机与六台自卸式汽车相配合挖土，挖掘机及汽车行走路线见下图，挖掘机在挖土时应挖至桩墙内侧，但不得碰坏桩身。为了保证基坑开挖后干燥．由挖掘机先将挡土墙内侧土挖至3．5m深(1．5m宽)，随即插上一级井点降水管后再行满堂开挖，一次挖至基底，预留20cm余土，由人工清理，桩身上余土也由人工清理干净，防止以后塌落。E==田，_固4办公楼基坑固护爰降水开挖平面示意圈(2)基坑开挖部分后．我们发现该工程粉喷桩挡墙个别部位施工质量较差，有的桩含灰量达不到标准，有的桩与桩之间咬合不好。因此．开挖后东山部出现桩身裂缝及地面裂缝，南山部出现桩体之间渗水、流砂等现象。为此，研究制定了以下方案：①在挡墙外侧插一级井点降水，以减轻对桩的压力，降低水位，缓解渗水流砂现象。该井点降水与坑体井点降水同为环形布置，各用三台真空泵，形成二级降水，与挡墙构成挡、降水双保险(如图5)。②对桩身之间渗水及流砂部分采用导管引流法，即堵砂不堵水，用快硬水泥注浆堵漏，由于漏点不大，此种效果十分明显，虽堵后仍有轻微渗漏，但不影响施工。③对局部桩身破坏严重者，用挖掘机将已裂桩头及其2m以内的土方全部挖去，以达到卸载的目的。经过采取以上措施，挡墙再没有发生险情。(3)待地下室完工后，即撤去坑内降水管．用2：8灰土分层回填夯实．．■一上魄一一■肆A膏一■井^一‘图5轻型井点降水爰桩墙剖面田地下室外墙‘j粉喷桩挡墙之间的空间。6粉喷桩施工方法一般采用42．5号普通硅酸盐水泥作为固化剂。施工设备配置为pH一5B型粉喷桩机，J2经纬仪2台，S3水准仪l台。施工工艺简单流程为：测量放线定位一桩机就位、对中一钻进一喷粉提升一复搅或复喷一停机移位。6．I施工要点(1)施工前应对场地进行平整，并清除地上、地下障碍物，定出桩位，组装架立粉喷桩机，并检查桩机运转状况是否正常。(2)根据平面布置图，对桩位进行编号、标记，并根据粉喷桩机数量，划分施工作业区，移动桩机就位，将主机对准设计桩位。(3)开动搅拌机钻进50cm后，边钻进边喷气。钻至设计深度后．反向旋转，启动水泥发送装置．将钻杆边搅动边提升．提升速度保持在lm／rain，喷粉压力保持在0．5，0．8N／ram：，强制喷出的水泥粉，与土体进行搅拌。待钻杆提升到超过设计高度30一50cm后(即设计停灰面)，关闭水泥发送装置，钻机原位旋转30s后，提升至地面。6．2施工中应注意的问题(1)开动搅拌机后钻进50cm必须开始喷气，以防止土体颗粒堵塞喷粉孔，影响喷粉均匀性。(2)空压机气压要稳定，送灰要均匀，杜绝断喷现象。(3)施工中要派专人负责质量控制和检测，严格控制喷灰量，并作好施工记录。(4)一旦发现喷粉孔堵塞或断喷现象，应立即采取有效措施进行补喷，补喷时重叠长度不小于500ram。(5)为了提高桩体强度及承载力。避免搅拌不匀，必须在原桩位进行复搅，复搅长度为桩长的1／3或按设计要求长度。7粉喷桩的质量检验与验收(1)做好每班施工记录，主要包括桩位，桩体顶部、底部标高，施工桩数，单桩水泥用量，复搅长度．钻杆倾斜度。(2)做好成桩检验。工程桩的检验数量为总数的2％，且不少于6根。成桩检验方法：在成桩15d后用动测法一小应变检验桩身质量，并评定桩身强度是否符合设计要求。(3)基槽开挖后，应检验桩位偏差、桩数、桩径、水泥土均匀性及桩头强度。桩头强度一般用直径击16，长2m的平头钢筋，垂直放在桩头，用人工压入值小于10cm为合格。水泥均匀性用人工目测方法判定。，8结语通过办公楼地下室工程的施工。认为在该地区对于6m以内的地下室基坑采用粉喷桩围护墙是一种经济合理、安全可靠的支护方案。参考文献[IIQ／SLll43—95，粉体喷射搅拌法(粉喷桩)处理软土地基技术规范【s】．[21JGJ79-91．建筑地基处理技术规简s】．[31YKl225—91t软土地基深层搅拌加固法技术规程【S】．·127·'