深基坑混凝土灌注桩防护及管涌现象的处理措施

浅析深基坑混凝土灌注桩防护及管涌现象的处理措施
摘要本文结合工程实例,介绍了既有高速公路旁深基坑施工防护及紧急状况的处理,希望能对今后同类工程有一定的参考价值。

关键词深基坑;混凝土灌注桩防护;管涌应急处理
中图分类号 tu528 文献标识码 a 文章编号
1674-6708(2010)12-0050-03
1 工程概况
石武客专郑武跨机场高速公路特大桥,在dk725+474处跨越绕城高速公路。

其中226#墩位于郑州市西南绕城高速公路南侧,距离高速公路边坡较近坡脚的最小距离为1.7m,而开挖深度均为5m。

由于距离边坡距离近,且开挖深度大,为确保高速公路路基的稳定与保证行车及人员安全,在这个承台基坑的开挖过程中需要对高速公路路基进行防护,并初步考虑了拉森钢板桩与混凝土灌注桩两种方案。

2 方案比选
2.1工期比较
钢板桩施工需要在桩基施工完成后进行,混凝土灌注桩采用钻孔桩施工可与桩基施工同步进行,同步完成,节约工期。

2.2 经济性比较
经初步与钢板桩施工方沟通,226#承台(尺寸14.3×10.4m)钢板桩施工费用共计需25万;而钻孔桩初步测算仅需8万。

故经上述两方面的比较,确定选用钻孔灌注桩防护方案。

3 钻孔灌注桩设计检算
(见右上)
3.1 钻孔桩检算基础数据
钻孔桩开挖位置位于高速公路坡脚,基坑开挖需挖5m深,钻孔桩桩后即为高速公路边坡,路肩高程比钻孔桩桩顶高程高5m,按照粉砂土考虑,稍湿～潮湿,稍密,土的内摩擦角ψ=34°,重度γ
=19.5kn/m3。

3.2 桩深计算
主动土压力:
由m、n值查布氏理论曲线图得ω=0.68,则
故防护桩深入承台底6m。

3.3 最大弯矩
3.4 配筋计算
1)先假设桩中心距为d,则单桩所承受最大弯矩为:
2)桩按等效矩形截面配置纵向钢筋
取灌注桩采用c30混凝土,,保护层厚度,则
设钢筋笼配置为13φ20mm,,而
有:
查α值表(简明施工计算手册)得α=0.231
则:
868.3>825.2kn·m,满足要求。

故采取如下钢筋布置形式:
1)纵向筋采用18根φ20钢筋,其中13根放置在受拉区域,其余5根按照构造配筋均匀布置于桩身其他部位。

2)每2m设加强箍筋一道,直径φ20,设于竖向筋内侧。

3)箍筋采取φ8,间距30cm。

具体如下图所示:
4 实施效果
在防护桩施工完毕达到强度后,对此承台进行了试挖,在挖至承台底时发现桩顶系梁与土体间出现3cm宽裂缝,高速公路路肩处亦产生了1~2cm厚的缝隙。

在对防护桩及基坑底部情况进行了描述取证,立即停止对局部深坑的开挖,并对深坑进行部分土方回填。

4.1现场情况描述
1)对桩顶位移进行测量,发现桩顶位移为1.5cm,桩体没有问题,桩间土无松动剥落情况,说明桩基向基坑内侧发生了轻微位移,但未对防护桩整体造成危害,桩间为发生相对位移。

2)当地水位较高,在开挖至距地表不到2m位置处即有大量地下水。

3)基坑底部有多处水头,出水量特别大,且有大量流砂涌出。

4.2原因分析
结合上述情况,坑基坑底下土层中存在承压含水层,在水位差的作用下,基坑土体中存在渗透水流,由于土体为粉砂,土体中某一部位的土颗粒在渗透水流的作用下会发生运动,使填充在土体骨架空隙中的细颗粒被渗水带走而形成涌水通道,即形成管涌(又称翻沙
鼓水、泡泉)。

当主渗漏涌水通道上的细颗粒被基本带走后,在较强的水流冲刷下,主通道两侧的细颗粒进入涌水主通道,使涌水主通道逐渐变宽,管涌持续时间越长,通道的宽度越宽,继而发生大量涌水和塌方事故,故采取立即回填的方式是非常合理的应急措施。

4.3 处理方式
管涌的应急处理措施通常有集水井强排法、深井降水法及注浆法。

集水井强排法的前提是基坑底标高在不透水层以上,且待挖土体中的地下水浸润线标高低于坑底标高。

因靠近高速公路施工,考虑到行车安全基坑已经回填,此方案不可行。

深井降水法在技术上可行,但深井施工加上降水过程时间较长,不能满足工期要求。

综上考虑决定采用注浆的方法。

采用高压旋喷桩对承台下3m(具体硬化深度确定时需考虑到土体的抗伏能力)土层用高压旋喷桩进行硬化。

4.4 最后效果
在采取上述措施后对此基坑进行了开挖,开挖后基底涌水得到了较好控制,出水量极小,防护桩及高速公路路基亦没有发生位移,确保了工程安全完成。

5 结论
混凝土灌注桩是深基坑施工时常见的防护方式,它具有刚度大、位移小、施工方便、经济性能良好的优点。

但当桩体插入透水性和
黏聚力均小的饱和土中,如粉砂、淤泥等,施工采用坑内明排水时,有可能发生管涌或流砂现象,需在方案实施前进行验算。

但有些地方土层比较复杂,在地质报告中不一定能反映出整个降水影响区域的土体渗透系数,导致基坑涌水量计算与实际情况有很大的差距,因而造成在施工过程中出现降水效果不明显出现管涌或流砂现象时,应立即回填,采取基底注浆的方法则能很好的解决问题。

参考文献
[1]朱文玄主编.材料力学[m].
[2]殷宗泽.土工原理[m].。