墨墨 : ! 兰 长春工程学院学报(自然科学版)2014年第15卷第2期 10/32 CN 22-1323/N J.Changchun last.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2014,Vo1.15,No.2 37—40 建筑基坑桩锚支护存在的问题及绿色施工技术研究 许洪亮 ,靖向党 ,彭 第 ,何世呜 ,于天野 (1.长春工程学院勘查与测绘工程学院,长春130021;2.北京建材地质工程公司,北京100102) 摘 要:分析了目前建筑基坑工程广泛采用的桩锚支护加降水结构存在的浪费资源、破坏或污染环境及影响 后续地下工程等1.1题,提出了采用水泥土防渗桩墙插型钢与可回收锚索的绿色施工技术,并进行了水泥土浆 材的实验研究,以及水泥土桩的施工工艺与防渗桩墙布置形式、型钢及其插拔工艺和可回收新型锚索的初步 探索。 关键词:基坑工程;桩锚支护;绿色施7-技术;型钢;水泥土桩;可回收锚索 中图分类号:TU94 文献标志码:A 文章编号:1009—8984(2014)02—0037—04 0 引言 多采用泥浆护壁钻孔灌注桩,也有的采用长螺旋成 孔压灌混凝土后插钢筋笼成桩工艺,如中国农业银 随着我国社会经济的快速发展,城市化步伐的 行北方数据中心基坑工程和中国人寿研发中心项目 加快,城市空间的利用率不断增高,相应城市建设中 二期基坑工程。同时为了方便基坑开挖大多采用了 出现了大量基坑工程。基坑工程是建造地下建筑结 降低地下水位的措施。 构时的临时性支护工程,因此研究节约资源、降低成 1.2桩锚支护结构形式存在的问题 本、保护环境的绿色施工技术是目前基坑支护工程 桩锚支护加降水的设计方案是目前城市建筑基 的重要课题,对推动城市建设以及经济可持续发展 坑工程中被广泛采用的支护方案,在该方案中支护 具有重要意义。 桩均采用钢筋混凝土桩,且桩的施工多采用泥浆护 1 基坑工程常用的支护形式与存在的问题 壁钻孔灌注桩或长螺旋成孔压灌混凝土后插钢筋笼 成桩工艺。根据基坑开挖深度锚杆(索)采用一层或 1.1基坑工程常用的支护形式 多层,且工程完成后也不再回收;降水是通过抽吸地 目前基坑工程中比较成熟的支护形式主要有: 下水把基坑内外一定范围的地下水位降低到基坑底 桩锚支护、悬臂桩支护、土钉墙支护、微型桩复合土 部以下。该方案虽然能够很好地解决建筑基坑支护 钉墙支护和地下连续墙支护等。其中桩锚支护形 的安全问题,但作为临时工程存在浪费资源、破坏或 式,即护坡桩加锚杆(索)支护结构形式被广泛用于 污染环境、影响后续地下工程建设等问题。 深度6 1TI以上的建筑基坑工程中,而6 m以上的建 1.2.1资源浪费问题 筑基坑占建筑基坑的绝大多数,如郑州地铁一号线 作为支护结构的钢筋混凝土桩和锚杆(索),起 七里河基坑工程、深圳星河国际酒店基坑工程、北京 着确保地下工程施工安全的作用。一旦地下工程结 地铁西四车站基坑工程、杭州钱江商务广场基坑工 束,投入的大量钢材及混凝土等材料不能回收,永久 程、上海证大喜马拉雅艺术中心基坑工程、上海仁济 埋藏在地下,建筑钢材得不到循环利用,造成极大的 医院地下车库房基坑工程、深圳东海商务中心基坑 浪费。如北京中关村某建筑基坑22 000 m ,采用桩 工程、北京第五广场基坑工程、西安旅游国际中心基 坑支护及降水工程、甘肃广播电视大学综合楼基坑 锚支护,基坑开挖深度14.60 m,投入的钢筋、钢绞 工程等等n],而且这些基坑支护工程中的支护桩大 线和腰梁等钢材约663.5 t,C30混泥土用量约 3 304 m3,大量的钢材被埋入地下而未回收,浪费极大。 收稿日期:2014—03—21 1.2.2破坏和污染环境 作者简介:许洪亮(1989一),男(汉),长春,在读硕士 为了实现基坑开挖的干作业,希望通过降水方 主要研究岩土工程。 法将基坑内的水位降到基坑底部以下,事实上在降 38 长春工程学院学报(自然科学版) 低基坑内水位的同时基坑外较大范围的地下水位被 降低,如图1所示。根据降水漏斗,基坑外一定范围 术规程》。 的土体由于孔隙水及细颗粒的排出发生压缩变形, 可导致地面产生不均沉降,从而引起基坑周围附近 建筑物、构筑物、道路及地下管线产生位移、沉降,甚 至破坏。如上海市某轨道交通站基坑工程呦由于基 2 建筑基坑桩锚支护绿色施工技术研究 针对目前基坑工程广泛采用的桩锚支护存在的 问题,通过初步研究提出建筑基坑支护工程绿色施 工方案,即:水泥土防渗桩墙插型钢与可回收锚索技 术,如图2所示。该技术采用就地取土地面搅拌水 泥土浆,长螺旋压灌施工搭接式水泥土防渗桩墙,水 泥土桩体内插入可回收型钢,基坑开挖过程中施工 坑降水引起周围建筑物、地表及地下管线急剧沉降 的问题。 图1降水影响示意图 其次,建筑基坑降水会造成大量的地下水流失, 对生态环境造成不良影响,例如北京市长安街某商 展大厦的监测数据显示,该工程基坑6 000 m。,开挖 深度为16 m,每天抽水量达1.8万t左右,到建筑 物完工停止抽水,共抽取地下水37万t。所以目前 已有一些城市在建筑施工中出台限制施工降水的规 定,如北京市建委2007年发布了《北京市建设工程 施工降水管理办法》。 另外,由于护坡桩施工多采用泥浆护壁的钻孔 施工方法,施工产生的大量废弃泥浆处理易造成环 境污染或增加施工费用。如用罐车拉到野外倾倒 (目前广泛采用),一是当泥浆的水分蒸发后造浆的 黏土细颗粒就会随风而产生扬尘,二是如泥浆中使 用了化学处理剂,会造成土壤和地下水的污染等。 如果在现场用分离设备将泥浆的固相颗粒与水分 离,一是会大大增加施工费用,二是泥浆中细小的黏 土颗粒不易分离,如分离不彻底将会引起城市排水 管道堵塞。 1.2.3影响后续地下工程建设 桩锚支护结构中的锚杆(索)是为了防止支护桩 倾倒而设置的,所以随着基坑深度增加,锚杆(索)的 层数也会增多,锚杆(索)的长度会延伸在基坑外较 远的范围。因此,基坑工程结束后,若锚索或锚杆不 回收,将其永久埋在地下就会影响建筑物附近后续 管线铺设等地下工程的施工,甚至年久腐烂可能引 起环境污染,因此北京市正着手编制《可拆除锚杆技 可回收锚索,从而实现基坑防渗不降水、就地取土拌 入水泥成桩体、支护型钢与锚索可回收,达到节约资 源、降低基坑工程费用、减少或避免破坏污染环境、 不为建筑物周围后续地下工程埋下隐患的目的。其 施工工艺流程如图3所示。 图2支护结构剖面示意图 图3施工工艺流程图 许洪亮,等:建筑基坑桩锚支护存在的问题及绿色施工技术研究 39 2.1水泥土防渗材料实验研究 长螺旋压灌成桩工艺适用于填土、淤泥质土、黏 性土、粉土、砂性土,甚至含有砂卵石的地层及泥炭 通过调研和该绿色施工技术的要求确定,水泥 土浆材应可泵送,塌落度为].8~22 cm;水泥土浆材 土等特殊土层。 结石体应具有一定抗压强度和较好的防渗性能,其 结石体28 d抗压强度应不小于0.8 MPa,渗透系数 不大于1×10一cm/s。根据施工技术对浆材性能 要求,本着降低成本的原则,通过初步配比实验,确 定粉质黏土、水泥和碎石作为浆材组成。粉质黏土 广泛存在,可就地取用,本实验选用长春地区常见的 粉质黏土,含水量20.1 ~27.6%,液限34.4%~ 46.8 ,塑限19.5 ~26.2 。水泥选用亚泰鼎鹿 P・032.5普通硅酸盐水泥;碎石选用粒径小于 15 mm的碎石,掺人碎石的主要目的是为了水泥土 浆具有良好流动性,以便泵送。加水量通过浆液塌 落度控制。 为了确定合适的配比,进行了水泥不同掺入比 的试验,试验结果见表1。 表1 28 d水泥土结石体的无侧限抗压 强度和渗透系数及浆液塌落度 由表1可见,水泥掺人比为15 、18%、2O 9/5的 水泥土结石体28 d的抗压强度和渗透系数均满足 要求,但考虑到桩体成本及其特性尽可能接近土体 等,可选用水泥掺人比为15 的配方。 2.2水泥土桩的施工工艺与防渗桩墙布置形式 2.2.1水泥土桩的施工工艺 为了避免桩孔施工产生大量废泥浆造成的环境 污染或施工成本增加,选用干式钻孔方法,即采用长 螺旋压灌成桩工艺[3],该方法的工艺流程如图4 所示。 该工艺方法采用就地取土地面搅拌成浆,泵送 压灌,以确保桩体致密、均匀,有足够的防渗性能与 抗压强度。 图4长螺旋压灌水泥土桩施工工艺流程图 2.2.2水泥土防渗桩墙布置形式 如图5所示,为了防止基坑开挖时地下水渗入 基坑内,水泥土桩必须做成搭接的排桩墙,以便形成 止水帷幕。所以桩墙可以采用一排搭接布置形式, 也可以采用两排搭接布置。但从基坑运行中的防渗 效果和对搭接的要求来看,两排的布置形式防渗效 果好,且对桩间的搭接要求低。因为在基坑运行中 后排桩在土压力的作用下会产生向基坑内的位移, 迫使两排桩压的更加紧密,而使得两排桩的重力式 挡土效果增强 。 如采用两排布置形式,应先施工后排水泥土桩, 然后施工前排插型钢的水泥土桩,水泥土桩的直径 与孔距等参数,应根据基坑深度和土质条件等计算 确定。 2.3型钢及其插拔工艺 2.3.1型钢的要求 型钢是抵抗基坑边坡变形的主要构件,因此对 其的要求是: (1)型钢材料强度应满足设计要求,一般采用 Q235B级钢和Q345B级钢。 (2)一般按GB/T l 1263--1998{热轧H型钢和 部分T型钢》取用热轧型钢,规格为H300×300、 40 长春工程学院学报(自然科学版) H500×300、H500×200、H700×300、H800×300、 H850×300型钢。 水泥土桩 水泥土桩 j 奎 二 生 弋:上 t产 二 ji:=夕 \ 、\型塑 塑± 坑内 图5水泥土防渗桩墙布置形式 (3)当型钢采用钢板焊接成型时,应按照YB 3301—92《焊接H型钢》的有关要求焊接成型。 (4)型钢宜采用整材,当较长需采用分段焊接 时,应采用坡口焊接。对接焊缝的坡口形式和要求 应遵照JGJ81--2oo2((建筑钢结构焊接技术规程》的 有关规定,焊缝质量等级不应低于二级。 2.3.2型钢的插拔工艺 型钢的插拔直接关系到型钢的回收率,是基坑 绿色施工技术的关键之一。为了提高型钢的回收 率,通常型钢在插入前涂抹减阻剂,以便拔出过程中 减小阻力,利于回收。但是事实上,一是市场上没有 效果明显的专用减阻剂,且价格较高;二是涂抹在型 钢表面的减阻剂在插入过程中被周围水泥土摩擦消 耗,特别是型钢下部基本不存在减阻剂,从而导致起 拔困难,而且往往不能全部回收。因此,课题组开展 了型钢插拔的工艺研究,以及不同条件下插拔型钢 的对比研究,如压灌水泥土后即刻插入型钢,压灌水 泥土后即刻插入涂抹减阻剂的型钢,待压灌的水泥土 初凝后插入型钢,待压灌的水泥土初凝后插入型钢并 即刻拔出再插入,待压灌的水泥土初凝后插入型钢并 在即刻拔出型钢的孔内灌人减阻剂后再插入等等。 2.4可回收新型锚索 锚索的回收也是该项绿色施工技术的关键之 一。考虑到建筑基坑肥槽的空间比较狭窄,所以必 须选择和设计可回收锚索作为锚固方式。目前我国 众多科研机构和施工单位对锚杆的回收进行了大量 的研究与开发工作,而对可回收锚索研究较少,检索 到的仅仅是几项专利技术,如广东省工程勘察院的 发明专利“土木工程的可回收锚索”[5],中铁第四勘 察院的发明专利“一种注浆囊式可回收锚索 等。 这些可回收锚索不同程度存在一些不足,如结构较 繁杂、没有实际工程应用、回收情况不得而知等。所 以,应针对建筑基坑支护的特点,开发满足锚固要 求、结构简单、便于回收的新型锚索结构。 3 结语 (1)建筑基坑支护是临时性工程,目前多采用桩 锚支护加降水形式。该支护形式虽然能够很好解决 建筑基坑支护的安全问题,但作为临时工程存在资 源浪费、破坏和污染环境、影响后续地下工程建设等 问题。 (2)基于目前建筑基坑支护存在的问题,应采用 水泥土防渗桩墙插型钢与可回收锚索技术,实现基 坑防渗不降水、就地取土拌入水泥成桩体、支护型钢 与锚索可回收,达到节约资源、保护环境和不为建筑 物周围后续地下工程施工埋下隐患的目的。 (3)应进一步开展型钢插拔工艺、新型可回收锚 索结构及防渗支护体系设计计算研究,完善建筑基 坑支护绿色施工技术。 参考文献 E1]龚晓南.基坑工程实例3[M].北京:中国建筑工业出版 社,2010. 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Repeatability&reproducibility study to coordinate measuring machine based on Minitab software ZHANG Shuang,etc. (Changchun Institute of Technology,Changchun 1 30012,China) Abstract:Taken cam cover screw bolt hole position measurement in coordinate measuring machine as exam.— ple'the measurement system analysis procedure by Minitab software is introduced in this paDerANOVA method is applied to evaluate the repeatability and reproducibility in measurement systemThe estimati0n .value is 20.8 A.The mathematiocal derivation is made to the result from the MinitabAn analysis and dis— 。cussion on six graphs generalized by Minitab softwareIn the actual operation,Minitab software is Dr0ved .to be accessible for repeatability and reproducibility study. Key words:Minitab;repeatability&reproducibility;coordinate measuring machine;ANOVA ,'’', '''''l’'●',,● ,l’’'1.1’l'',,●’’''-l’''',', '●●’ ’'',,’,',,,’’,',’,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,●,I, (上接第4O页) Problems of retaining and protecting of pile-anchor in building foundation pit engineering and researches on green construction technology XU HONG—liang,etc. (School of Prospecting&Surveying Engineering, Changchun Institute of Technology,Changchun 130021,Chi 口) Abstract:In the paper,through the analysis to the retaining and protecting structure of pile-anchor and de— watering which is widely used in building foundation pit engineering,some problems existed in the retaining and protecttng of pile—anchor are analyzed,such as the waste of resources,environmental pollution and de— struction,and disturbing subsequent underground engineering etcA green COmstruction technol0gy is pro- .Posed't。gether with cement—soil seepage pile experimentsFurther more,some topics are alsO made primary .exPlorat on such as the COl3 struction technology of cement—soil pile and the arrangement of antiseepage pile wall,shaped steel and the technology of plugging in and pulling out,and a new type of recyclable anchor ropes. Key words:foundation pit engineering ̄retaining and protecting of pile—anchor;green construction technolo— gY;shaped steel;cement-soil pile;recyclable anchor ropes