高層基坑支護(hù)設(shè)計與施工

趙玉連（湖南省鴻騰建設(shè)工程有限公司，湖南 永州 425006）

深基坑工程是一項臨時性工程，過于考慮安全問題會導(dǎo)致投資過多而造成浪費。過于強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益又可能導(dǎo)致基坑失穩(wěn)破壞。選擇一個科學(xué)合理支護(hù)方案是深基坑工程成敗的關(guān)鍵。

1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路

對支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇和優(yōu)化可按以下步驟進(jìn)行:

(1)對于深度不大的基坑支護(hù)工程，應(yīng)先考慮懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護(hù)體系平衡，主要結(jié)構(gòu)形式為樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻兩類，當(dāng)邊坡土質(zhì)較好，地下水位較低時可利用樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)。 而地下連續(xù)墻因具有良好的抗彎性、防滲性和整體性，且對周圍環(huán)境影響較小，對地層條件適應(yīng)性強(qiáng)，墻體長度可任意調(diào)節(jié)，適用于各種深度基坑的開挖，同時還可采用逆作法施工，因此被廣泛采用。 在基坑開挖深度相對較大，且對邊坡變形要求較高時，就應(yīng)考慮對懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)增加內(nèi)支撐的方法，使之形成混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐形式常采用錨桿拉接或內(nèi)支撐形式。

(2)如懸臂式支擋不妥當(dāng)，則可考慮其它形式的方案，如鋼板樁、土釘、錨桿、拱圈、網(wǎng)狀樹根樁加固、逆作法等。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，通過綜合分析比較的方法來確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的種類、平面布置形式及其支護(hù)材料。

(3)設(shè)計時應(yīng)充分考慮地下水的影響，它直接關(guān)系到設(shè)計方案的成敗，如基坑土層為滲透系數(shù)較高的土層(如粉土、粉砂、圓礫等)時，井點降水法是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。采用該法不僅可使基坑處于干燥狀態(tài)而便于施工，還可顯著改善土層的物理力學(xué)性質(zhì)，有效減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，從而可達(dá)到節(jié)約和安全的目的。

2 工程概況

某花園高層商住樓工程由4 座30 層塔樓組成，設(shè)有3 層地下室(其中負(fù)3 層為人防工程)，總建筑面積3.6萬m2，建筑總高度93.4m。 基坑底面標(biāo)高為-13.3m，主體采用框剪結(jié)構(gòu)，部分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁設(shè)在負(fù)2 層，基礎(chǔ)采用f500 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁。根據(jù)地質(zhì)勘探報告，本工程場地自上而下各土巖層分別為:①人工填土層:厚1.6～9.4m，平均6.17m，屬雜填土，稍濕，松散，由粉質(zhì)粘土混建筑垃圾組成;②第四系坡積層:②-1 為粉質(zhì)粘土層，厚1.1-5.2m，平均3.24m，稍濕一濕，可塑，粘性較差，含較多礫砂;②-2 為粉質(zhì)粘土，厚1.0～5.8m，平均4.5m，稍濕，硬塑，粘性較差，含較多礫砂;③第四系殘積層:粉質(zhì)粘土，厚1.2～6.9m，平均4.35m，稍濕，硬塑，粘性差，含較多礫砂，最大粒徑為f25，組織結(jié)構(gòu)完全破壞，為含礫砂巖風(fēng)化殘積土，遇水易軟化崩解;④白奎系沉積巖:以泥質(zhì)粉砂巖為主，中、粗砂巖次之，局部為砂礫巖，泥、鐵質(zhì)膠結(jié)，厚層狀，其中④-1 為全風(fēng)化巖，厚4.4～16.4rn，平均9.6m，裂隙發(fā)育，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，巖芯呈堅硬土狀，遇水易軟化;-2 為強(qiáng)風(fēng)化巖，厚3.5～19.4m，平均7.85m，裂隙發(fā)育，礦物成分顯著變化，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，遇水易軟化。

3 工程特點

本工程基坑開挖支護(hù)具有以下特點:①開挖深度相差大，為0.7～13.3m:②另一工程與本工程同時動工，基坑也進(jìn)行開挖支護(hù)施工，造成基坑底面標(biāo)高相差達(dá)4.3m;③東面埋藏有軍用電纜，給施工帶來一定困難;④周邊建筑物間距過小，對基坑開挖的影響較敏感，如東南面的游泳池和高層住宅樓相隔僅為8～15m，高層住宅樓基礎(chǔ)為CFG 樁基，錨索或錨桿易觸及基礎(chǔ)。

4 基坑支護(hù)方案

建設(shè)單位根據(jù)施工安全及場地施工運輸條件，要求兩個工程同時動工，故其基坑支護(hù)方案統(tǒng)一考慮和設(shè)計。綜合考慮基礎(chǔ)施工要求、場地地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境狀況、基坑開挖深度等因素，從安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的角度出發(fā)，并進(jìn)行了多方案比較，決定采用f150 鋼管樁與錨桿錨網(wǎng)、人工挖孔樁與預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿與錨網(wǎng)等支護(hù)方式相結(jié)合的支護(hù)方案，并最終經(jīng)有關(guān)部門審查通過并實施。

5 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

5.1 施工要求

(1) 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)仔細(xì)查明場地范圍內(nèi)的地下管線情況，做好坡頂?shù)孛娼厮?、邊坡體有針對性的排水和基坑內(nèi)開挖土方時臨時降水措施。

(2)做好材料、施工機(jī)械的準(zhǔn)備工作，需送檢的材料和機(jī)械儀表應(yīng)及時送檢。

(3) 施工單位必須在施工前編制好詳細(xì)的施工方案及安全保證措施，并經(jīng)有關(guān)部門審批。

(4)鋼管樁施工前放線定位必須準(zhǔn)確，控制與基坑平行方向的孔位誤差<5mm，并嚴(yán)格控制鋼管樁的垂直度和搭接長度，要求垂直度誤差<0.01L(樁長)。

(5)基坑開挖應(yīng)自上而下進(jìn)行，每層錨桿為一個開挖層，每層開挖深度應(yīng)在該層錨桿下0.5m 范圍，及時支護(hù)和嚴(yán)禁超挖，注意開挖時施工機(jī)械不得碰及已完成的噴錨面和錨桿頭。

(6)噴射混凝土施工應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)由下而上進(jìn)行噴射，每次厚度≥30mm，注意噴頭與受噴面垂直，且控制好水灰比，保持混凝土表面平整、濕潤光澤、無干斑及滑移流淌現(xiàn)象，同時保證噴射壓力。

5.2 施工工藝流程

鋼管樁施工流程為:放線→鋼管樁鉆孔、清孔→安插鋼管、注漿→分層挖土→分層分段錨桿孔施鉆→清孔→安插鋼筋、注漿→修整錨面土方→安裝錨面鋼筋→噴射混凝土。

土方開挖應(yīng)與噴錨支護(hù)配合進(jìn)行施工，要求分層、分段開挖支護(hù)，實行循環(huán)流水作業(yè)方式，其施工流程為:土方開挖→初噴速凝混凝土→機(jī)械鉆孔→錨桿施工→注漿→鋼筋網(wǎng)及焊筋→終噴速凝混凝土及養(yǎng)護(hù)(鎖定)。

采用分層分段的開挖方式，分層次數(shù)與錨桿排數(shù)相同，上層錨桿注漿體及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%后方可開挖下層土方及進(jìn)行下層錨桿施工，一般應(yīng)在上層噴錨支護(hù)完成2 天后才能開挖下一層土方。

5.3 動態(tài)設(shè)計和信息化施工

在施工過程中及時收集土方開挖所揭露的地層和地下水位、水量等資料，并與原設(shè)計依據(jù)進(jìn)行對比，如存在差異應(yīng)及時通知設(shè)計方和有關(guān)各方，將新收集到的有關(guān)資料整理后，以文字、圖表的形式遞交給設(shè)計方作為參考，在向有關(guān)主管人員匯報并征得設(shè)計方同意后，施工工藝和參數(shù)也應(yīng)作出相應(yīng)調(diào)整。

(1)土方開挖時注意觀察揭露土質(zhì)情況，如土質(zhì)較差則應(yīng)縮小開挖段的長度，并抓緊時間施工，盡量減少坑壁裸露時間并加強(qiáng)觀測。

(2) 施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按監(jiān)測要求進(jìn)行基坑監(jiān)測，對獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)及時整理和分析，發(fā)現(xiàn)異常則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，并及時通知設(shè)計方等。

(3)在基坑開挖施工過程中，應(yīng)派人員輪值巡視基坑周邊的變形情況，如發(fā)現(xiàn)細(xì)小裂縫則應(yīng)及時用水泥漿修補(bǔ)，如裂縫較大則應(yīng)采取緊急處理措施并及時通知設(shè)計方等。

(4)施工過程中觀察地下水的變化情況，如發(fā)現(xiàn)水量較大則應(yīng)加密布置泄水孔引水;在正常天氣情況下，如已布置的泄水孔水流量突增，則應(yīng)注意觀察周邊排水溝、地下管線等是否開裂滲漏。

(5)施工過程中應(yīng)根據(jù)進(jìn)度和工程需要，及時進(jìn)行施工機(jī)械和人員的調(diào)配，以確保滿足工程要求。

(6)發(fā)現(xiàn)異常時，技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)迅速組織技術(shù)人員進(jìn)行研究分析，同時通知設(shè)計方，以確定措施后由施工方進(jìn)行處理。施工人員應(yīng)全天輪值巡查基坑安全，并根據(jù)施工進(jìn)度及工程需要及時調(diào)配施工機(jī)械和施工人員，以保證滿足施工需要。

(7) 土方開挖施工時必須保證及時提供噴錨工作面，即在基坑邊緣按分層分段要求開挖L≥25m,D≥l0m的工作面，使噴錨施工得以連續(xù)進(jìn)行。

6 結(jié)語

經(jīng)過2個多月的施工，本工程在業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理及監(jiān)測等單位的緊密配合下，基坑支護(hù)施工順利完工，對錨桿、錨索及人工挖孔樁的抽測評定全部合格，經(jīng)有關(guān)部門驗收通過，完全符合設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期效果。 完工后經(jīng)連續(xù)監(jiān)測，基坑頂邊和樁頂變形微小，對周邊建筑物未造成任何影響，整個基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工、監(jiān)測均能嚴(yán)格按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在安全、可靠的前提下取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了建設(shè)單位及有關(guān)部門的好評，同時為下一步的施工創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。

[1]張在明.地下水與建筑基礎(chǔ)工程.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]唐業(yè)清.基坑工程事故分析與處理.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]高大釗主編.深基坑工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[4]趙花麗，傅少君.深基坑工程的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].孝感學(xué)院學(xué)報，2005.