大型深基坑支護新工藝選擇、優(yōu)化及綜合應用

施小虎

（中鐵三局集團第三工程有限公司，山西 太原 030006）

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，建筑領(lǐng)域（尤其是沿海地區(qū)及經(jīng)濟發(fā)達的大、中型城市）出現(xiàn)了很多大型和超規(guī)模建筑，大型深基坑工程不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。這對基坑支護工程的工藝要求和實施方案也提出了許多新的挑戰(zhàn)。下面根據(jù)工程實例就此問題進行探討。

1 工程概況及條件

1.1 項目概況

興海名都商業(yè)廣場位于唐山市曹妃甸新區(qū)行政中心繁華地段，單體建筑面積14.57×104m2.地下一層，地上邊跨六層，中跨四層?；A(chǔ)為獨立基礎(chǔ)，主體為框架結(jié)構(gòu)。內(nèi)設(shè)商場、超市、影院、洗浴中心、公寓、餐廳等各項休閑、娛樂、購物設(shè)施，是目前河北省單體面積最大、業(yè)態(tài)較豐富的商業(yè)綜合體，代表了近期房地產(chǎn)市場轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個方向。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)《興海名都廣場巖土工程勘察報告書》，場地所屬地貌單元為濱海相海陸交互沉積地貌，地勢平坦，地下水位深1.2 m.與基坑工程有關(guān)的地層物理學性質(zhì)取值見表1.

1.3 周邊環(huán)境及基坑支護施工條件

本項目北、東、南三面臨街，西側(cè)為冀東油田住宅小區(qū)。北側(cè)距城市主干道紅線有25 m左右，西側(cè)離住宅小區(qū)圍墻20 m，可作為施工場地。東側(cè)距道路紅線不到8 m，南側(cè)距二層商鋪3 m左右（擬拆遷，正在營業(yè)），場地極其狹小，施工難度大。

表1 基坑工程有關(guān)的地層物理學性質(zhì)取值表

地下室建筑面積30 000 m2，南北長160 m，東西寬 184 m，基坑支護周長712 m，周邊基礎(chǔ)土方開挖深度6.5 m，屬于面積超大和深度較深的基坑支護工程。土方開挖前，需要采取大面積管井降排水措施。

2 基坑支護方案初選及可行性、適用性、經(jīng)濟性比較

根據(jù)設(shè)計圖紙、現(xiàn)場情況及地質(zhì)條件等因素，考察了相近工程，初步考慮選用3種基坑支護方法。

2.1 鋼筋混凝土灌注樁

是較為常用的基坑支護方式。優(yōu)點：強度、剛度、變形和安全性有保障，工藝成熟。缺點：造價比較高；常規(guī)施工周期長；泥漿坑等配套工作和限制較多。

由于基坑長度較長和臨空面高度較高的關(guān)系，頂部懸臂端還需設(shè)置連續(xù)冠梁或預應力錨索固定，防止位移過大、土體失穩(wěn)。初步設(shè)計深度15 m，直徑0.8 m，施工造價15 000元/m.

2.2 放坡開挖噴錨支護

是最經(jīng)濟的基坑支護方式。優(yōu)點：造價低，工藝簡單。缺點：對場地大小、地下水、基坑深度、邊坡土質(zhì)和均勻性都有要求。

相對于本項目各項條件及狀況安全性不高，需增設(shè)止水帷幕控制邊坡地下水。初步設(shè)計土方開挖放坡1∶1，土釘噴錨支護，施工造價1 500元/m.

2.3 工字鋼樁支護

是沿海地區(qū)快速施工時常用的一種基坑支護方式。優(yōu)點：主要材料工字鋼樁屬于周轉(zhuǎn)材料，一次性投入較??；施工快速，不需等強度達標，施工完即可開挖。缺點：使用周期過長會導致租賃費用增加，開挖后懸臂端比鋼筋混凝土灌注樁變形大，對周邊環(huán)境及地面構(gòu)筑物影響較大。初步設(shè)計樁長12 m，360工字鋼，施工造價5 000元/m.

另外，還考慮了格柵式水泥旋噴樁、止水帷幕加橫梁錨索等方案，均由于和現(xiàn)場實際條件不符，不適宜采用，因此放棄。

3 方案確定及優(yōu)化完善

考慮到投資方的經(jīng)濟成本及項目的整體大局，根據(jù)安全性、經(jīng)濟性、施工周期和周邊環(huán)境影響綜合考慮，擬按照四周不同條件采取相應基坑支護方案和措施，以通過技術(shù)措施的選擇、優(yōu)化形成最優(yōu)性價比的綜合實施方案。

3.1 基坑南側(cè)二樓商鋪

采用鋼筋混凝土灌注樁間隔高壓旋噴樁封閉。鋼筋混凝土灌注樁采用長螺旋鉆孔壓灌樁后置鋼筋籠施工工藝。

長螺旋鉆孔壓灌樁后置鋼筋籠施工工藝是國內(nèi)基坑支護鋼筋混凝土灌注樁新近發(fā)展的改進工藝。主要采用CFG20/24或KLB800型長螺旋鉆機，以類似CFG樁的成樁工藝鉆進至設(shè)計深度后，灌注塌落度較大的混凝土（超流態(tài)混凝土可利用鋼筋籠自重，減少振動影響，效果更佳）。隨后及時使用鋼管及振動錘將下口焊接收縮成束的鋼筋籠插入混凝土樁體，邊拔邊振提出鋼管，完成施工。

此工藝的特點是成孔不用泥漿或套管護壁，不需設(shè)置泥漿池，無泥漿污染、無沉渣；機具設(shè)備簡單，裝卸移動快速，施工準備工作少，工效高，降低施工成本。

施工操作工藝如下：①按樁位設(shè)計圖測設(shè)軸線，定位標記。鉆機就位時應校正，要求保持平整、穩(wěn)固，使在鉆進時不發(fā)生傾斜或移動。在鉆架上應有控制深度標尺，以便在施工中進行觀測、記錄。②鉆孔時，先調(diào)直樁架挺桿，對好樁位；啟動鉆機鉆0.5～1.0 m深，檢查一切正常后，再繼續(xù)鉆進，土塊隨螺栓葉片上升排出孔口，達到設(shè)計深度后停鉆，進行終孔驗收。③混凝土塌落度宜為200～240 mm，粗骨料不大于25 mm.開始壓灌時，宜先檢查閥門是否打開，提升鉆桿200～300 mm.混凝土泵送要連續(xù)進行，邊灌邊提。提鉆速率控制在1.2～1.5 m/min，并與混凝土泵送量相匹配。④灌注樁充盈系數(shù)宜為1.0～1.2，混凝土入孔溫度控制在5～30℃之間。樁身混凝土灌注完成后應立即進行鋼筋籠插入作業(yè)。⑤鋼筋籠按設(shè)計的規(guī)格、數(shù)量制作，剛度滿足振插要求，底部要進行加強處理，保證振動力的有效傳遞。⑥鋼筋籠吊裝前將振動用的鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi)，并與振動錘可靠連接。鋼筋籠吊裝時防止變形并對準孔位吊直、居中送入。先靠自重緩慢沉入，當靠自重不再下沉時開啟振動錘，下放到設(shè)計位置。然后斷開鋼筋籠的連接，緩慢連續(xù)振動拔出鋼管。鋼筋籠過長時，可分2段吊放，采用電焊連接。⑦樁體達到設(shè)計強度后才能進行基坑開挖。

3.2 基坑西側(cè)和北側(cè)

因場地較寬，決定采用放坡開挖，用土釘墻工藝進行支護。

土釘墻施工工藝：修整工作面→測量放線→鉆孔→放置桿體→掛網(wǎng)、上加強筋→注漿、補漿→噴射混凝土→土釘監(jiān)測。

3.2.1 開挖修整工作面

基坑放坡開挖，邊坡面應修平整，然后按設(shè)計設(shè)置土釘孔位?；舆吰卤仨毎匆蠓植介_挖，每層深度應控制在土釘孔位下0.50 m左右，嚴禁超深削坡。

3.2.2 鉆孔、置入桿體

采用人工洛陽鏟成孔，成孔時應控制好成孔角度。成孔結(jié)束，放置土釘桿體。桿體每隔2 m須焊接有支架。

3.2.3 攪拌水泥漿

成孔的同時，按設(shè)計配比現(xiàn)場攪拌素水泥漿（水泥凈漿），水灰比為1∶2.攪拌均勻后，放入漿液池中待用?，F(xiàn)場技術(shù)人員嚴格控制水灰比，漿液池中素水泥漿留放時間不得超過終凝時間，控制在3 h之內(nèi)用完。

3.2.4 注漿

待一批土釘?shù)闹鹘疃挤湃牒螅米{泵統(tǒng)一注漿，要求須將注漿管插到距孔底20 cm處，確保土釘鉆孔內(nèi)的注漿質(zhì)量。素水泥漿采用P.S.A32.5水泥攪拌制作。注漿采用軟塑料管從孔底注漿，每孔至少在注漿后再補漿1～2次。

3.2.5 披掛面層鋼筋網(wǎng)

邊坡修整后，采用鋼筋網(wǎng)。相鄰兩片鋼筋網(wǎng)搭接長度不小于300 mm，用火燒絲綁扎結(jié)實。另外，面層網(wǎng)上每平方米綁設(shè)一塊墊塊，使面層網(wǎng)與基坑土坡面之間留有2 cm的空隙，以保證面層鋼板網(wǎng)留有2 cm的砼保護層，充分發(fā)揮鋼板網(wǎng)骨架的作用。

3.2.6 焊接加強筋

掛網(wǎng)之后，焊接橫向、豎向加強鋼筋，把所有土釘桿體與加強筋連接起來，使土釘桿體、面層網(wǎng)、加強筋構(gòu)成一個完整的骨架。

3.2.7 面層施工（噴射砼面層）

噴射混凝土作業(yè)必須分片分段依次進行，噴射順序自下而上。

噴射機應密封性良好，輸料連續(xù)、均勻；空壓機應滿足噴射機工作風壓和耗風量的要求。

噴射機司機應按規(guī)程操作，作業(yè)開始時，先送風，后開機，再給料。結(jié)束時，應待料噴完后再關(guān)風。向噴射機供料應連續(xù)均勻，料斗內(nèi)保持足夠的存料。

3.3 基坑東側(cè)

因地方拆遷干擾、場地較狹小及工期壓力原因選擇采用工字鋼樁支護。此項工藝主要為專用工字鋼打拔樁機進行操作，相對而言，工藝比較簡單便捷，此處不再詳述。

4 結(jié)束語

大型深基坑支護新工藝與項目工期、成本和項目能否正常進行關(guān)系重大。根據(jù)不同的條件環(huán)境，可以選擇最適宜的方法和措施來解決基坑支護問題。對工藝尤其是新工藝的應用，對方案的比較和優(yōu)化，綜合考慮對各種新工藝和方案的應用，是在復雜環(huán)境和條件下解決大型深基坑最合理實施方案的有效途徑。