協(xié)和醫(yī)院門急診樓基坑支護(hù)工程施工技術(shù)

張衛(wèi)東

(北京建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100055)

1 工程概況及周邊環(huán)境

門急診樓及手術(shù)科室樓改擴(kuò)建一期工程位于東城區(qū)王府井帥府園1號(hào)，總建筑面積為113 162 m2，東西向長(zhǎng)約為150 m，南北向?qū)捈s為120 m。地下3層(局部設(shè)兩設(shè)備夾層)，地上3層～11層。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為平板式筏板基礎(chǔ)。該工程?hào)|側(cè)為東單北大街，人行步道邊距地下室外墻為21 m。北側(cè)為煤渣胡同。南側(cè)為7 m寬帥府東街，為通往現(xiàn)有協(xié)和醫(yī)院教學(xué)樓和急診樓的主要道路。西側(cè)為二期工程場(chǎng)地?；涌偲矫嬉妶D1。

圖1 基坑總平面圖

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1)工程地質(zhì)條件。

擬建場(chǎng)地地形較平坦。場(chǎng)地現(xiàn)狀地面下50 m深度范圍內(nèi)主要分布地層有:人工堆積層及一般第四紀(jì)沖洪積層，并按地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)一步劃分為8個(gè)大層，各層地層巖性及其特點(diǎn)見表1。

2)工程水文條件。

擬建場(chǎng)區(qū)基底以上有兩層地下水，第一層為上層滯水，靜止水位埋深為3.6 m～6.9 m，賦存于①層雜填土及夾層。上層滯水的主要來源為大氣降水、管道滲漏以及生活用水下滲，以地下徑流及自然蒸發(fā)為主要排泄方式。第二層為層間潛水，靜止水位埋深為12.9 m～18.8 m，賦存于③層細(xì)中砂、④層圓礫及夾層。層間潛水的主要來源為大氣降水及地下徑流，以地下徑流及自然蒸發(fā)為主要排泄方式。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

該工程基底標(biāo)高為－18.350～－20.250。自然地面標(biāo)高為46.6 m左右。綜合考慮本工程的特點(diǎn)和水文地質(zhì)情況、基坑各側(cè)面的深度、周邊工作面大小、周邊有無荷載等，工程采用－4 m以上部分采用土釘墻支護(hù)形式，－4 m以下部分采用護(hù)坡樁+樁間旋噴樁止水帷幕+樁身預(yù)應(yīng)力錨桿的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。基坑支護(hù)剖面見圖2。

表1 各層地層巖性及其特點(diǎn)

1)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。

土釘墻放坡坡度為1∶0.2，下口線距護(hù)坡樁為500 mm。土釘水平間距為1.6 m，豎向間距 1.4 m，與水平面夾角為 10°，采用Ⅱ級(jí)鋼筋。

土釘墻面層采用φ6.5的鋼筋編制成@200×200的鋼筋網(wǎng)，并與土釘焊接牢固。土釘墻面層噴射厚度為80 mm～100 mm的C20碎石混凝土。

2)護(hù)坡樁(混凝土灌注樁)+預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)。

護(hù)坡樁直徑800 mm，間距1.6 m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)21.75 m，有效樁長(zhǎng)21.25 m，其中嵌固段長(zhǎng)5.5 m。樁中心線距結(jié)構(gòu)外墻1.4 m。護(hù)坡樁主筋為Ⅱ級(jí)鋼筋，箍筋和架立筋為Ⅰ級(jí)鋼筋，混凝土標(biāo)號(hào)為C25，主筋混凝土保護(hù)層厚度為50 mm。

樁身范圍內(nèi)設(shè)置三道預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿成孔直徑150 mm，鎖定拉力均為設(shè)計(jì)拉力的70%。第二道預(yù)應(yīng)力錨桿處的鋼腰梁采用2Ⅰ28b、第三道預(yù)應(yīng)力錨桿處的鋼腰梁采用2Ⅰ32b。

3)護(hù)坡樁樁頂連梁設(shè)計(jì)。

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

護(hù)坡樁樁頂連梁截面為900 mm×500 mm，使連梁將樁頭全部包住。連梁主筋混凝土保護(hù)層厚度為35 mm，50 mm。樁頂連梁的配筋為8Φ20，2Φ20Ⅱ級(jí)鋼筋，箍筋為φ8@200 mmⅠ級(jí)鋼筋。

4 基坑支護(hù)工程施工

1)土釘墻施工。

開挖時(shí)基坑邊預(yù)留10 cm厚土體，進(jìn)行人工修坡、清除坡面虛土。當(dāng)遇有上層滯水影響時(shí)，要在坡面上每隔1 m插放一個(gè)導(dǎo)流管疏導(dǎo)上層滯水。排水管構(gòu)造見圖3。

圖3 排水管構(gòu)造圖

隨土方開挖按順序分層進(jìn)行的編扎鋼筋網(wǎng)，上下層的豎向鋼筋搭接長(zhǎng)度大于一個(gè)鋼筋網(wǎng)格長(zhǎng)度。

采用洛陽鏟人工成孔，孔徑110 mm。然后安放土釘，沿土釘長(zhǎng)度方向焊定位支架(間距1.5 m)，以確保使錨筋能夠居中。

注漿:當(dāng)漿液從底部充滿至孔口時(shí)，還需進(jìn)行多次加壓(壓力為0.3 MPa)，保證漿液擠滿孔壁。

土釘端部處理:土釘端部與加強(qiáng)筋、鋼筋網(wǎng)相互焊接。位置順序(由里向外):鋼筋網(wǎng)，水平加強(qiáng)筋，土釘端頭鎖定筋。

面層混凝土噴射及養(yǎng)護(hù):噴射混凝土機(jī)的工作壓力為0.3 MPa～0.4 MPa。噴層厚度80 mm ～100 mm。根據(jù)氣溫和環(huán)境條件噴水養(yǎng)護(hù)5 d～7 d。

2)護(hù)坡樁施工。

根據(jù)地勘報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)施工條件和護(hù)坡樁長(zhǎng)度，本工程采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝。本工藝采用的設(shè)備具有中心泵壓混凝土功能，動(dòng)力頭上部設(shè)有壓混凝土回轉(zhuǎn)接頭，回轉(zhuǎn)接頭上部與泵壓混凝土彎管相連，并設(shè)有放氣機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)接頭與鉆機(jī)主軸回轉(zhuǎn)密封相連。主軸是空心的，與鉆桿相通。鉆頭帶有特殊的上開式出混凝土活門。

開鉆前，需將混凝土泵的料斗及管路用清水濕潤(rùn)，然后泵送一定的水泥砂漿，將砂漿泵出管外。封住鉆頭閥門，使鉆桿向下移動(dòng)至地面時(shí)，開動(dòng)鉆機(jī)。應(yīng)先慢后快鉆進(jìn)。鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后即停止鉆動(dòng)，開始泵送混凝土。混凝土泵將混凝土通過鉆桿內(nèi)管壓至鉆頭底部，邊壓混凝土邊拔管直至成素混凝土樁。

鋼筋籠沉放:將鋼筋籠導(dǎo)入管插入制作好的鋼筋籠并與之用鋼絲繩柔性連接，然后將導(dǎo)入管與專用振動(dòng)錘快速剛性連接。吊起振動(dòng)裝置、導(dǎo)入管及鋼筋籠，把鋼筋籠下端插入混凝土樁體中，啟動(dòng)振動(dòng)錘通過導(dǎo)入管將鋼筋籠送入樁身混凝土內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

該方法適用土質(zhì)范圍比較廣，凡是長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)可以鉆進(jìn)的地層都可以施工。用混凝土泵完成鉆孔中心壓灌混凝土成樁，無需其他附加護(hù)壁措施，現(xiàn)場(chǎng)沒有泥漿污染及其處理問題。

3)預(yù)應(yīng)力錨桿施工。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，預(yù)應(yīng)力錨桿成孔采用錨固鉆機(jī)干作業(yè)工藝。在離錨桿施工工作面較近處，設(shè)置錨桿體加工場(chǎng)地;設(shè)置移動(dòng)式水泥漿攪拌站2個(gè);按照設(shè)計(jì)要求制作錨桿體，注漿管與錨桿體用火燒絲綁扎牢靠。

錨桿機(jī)就位前先檢查鉆桿端部的標(biāo)高、錨桿的間距是否符合設(shè)計(jì)要求。就位后調(diào)正鉆桿，符合設(shè)計(jì)的水平傾角，并保證鉆桿的水平投影垂直于坑壁，經(jīng)檢查無誤后方可鉆進(jìn)。

桿體運(yùn)輸及插入孔內(nèi):插筋前檢查錨筋長(zhǎng)度、自由段部分的處理、注漿管是否有漏漿等。插筋時(shí)抬起后部使之與孔成一個(gè)角度徐徐插進(jìn)，防止碰壞孔壁。筋插入孔時(shí)應(yīng)留出錨筋外露部分的長(zhǎng)度以滿足張拉要求。

灌漿:注漿材料采用水泥漿，水灰比為0.5。水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。

錨桿張拉在注漿體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa(注漿7 d后)時(shí)進(jìn)行。鎖定值為設(shè)計(jì)荷載的70%。

4)基坑開挖。

基坑土方施工中，先進(jìn)行周邊土方開挖，以便進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，其寬度大致約10 m。中部土方先不進(jìn)行開挖，作為施工中的土方運(yùn)輸、倒運(yùn)的作業(yè)平臺(tái)。土方開挖時(shí)，本著分區(qū)分層開挖的原則，挖運(yùn)土方的同時(shí)為支護(hù)方案施工創(chuàng)造工作面，充分利用空間和時(shí)間，以確保施工進(jìn)度。

5 基坑監(jiān)測(cè)

為保證基坑安全，不影響鄰近建筑物及其他設(shè)施，做到隱患的早發(fā)現(xiàn)、早分析、早處理，施工中對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè):支護(hù)體系頂部的側(cè)向位移;基坑周圍地面超載情況;基坑滲漏水情況。

監(jiān)測(cè)工作按規(guī)程或設(shè)計(jì)要求的監(jiān)測(cè)精度選用使用儀器的型號(hào)，及時(shí)準(zhǔn)確的整理監(jiān)測(cè)記錄并在監(jiān)測(cè)值出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行分析，并將結(jié)果及時(shí)反饋，以指導(dǎo)施工。

6 結(jié)語

門急診樓及手術(shù)科室樓改擴(kuò)建一期工程基坑支護(hù)采用上述施工技術(shù)，解決了出現(xiàn)的各種施工難點(diǎn)，保證了基坑的安全與穩(wěn)定，為地下結(jié)構(gòu)的順利施工創(chuàng)造了有利條件，為同類工程提供了經(jīng)驗(yàn)。

1)深基坑施工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，專業(yè)性較強(qiáng)，需要統(tǒng)籌安排護(hù)坡樁、錨桿、土釘墻、土方開挖施工的互相配合及協(xié)調(diào)問題。

2)基坑支護(hù)屬于臨時(shí)工程，僅在地下室施工中起作用，要求盡可能少的投入，能將周邊的建筑及設(shè)施影響降到最小。在確定方案時(shí)，要根據(jù)基坑的深度及地質(zhì)條件進(jìn)行多種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。該工程按照既安全又經(jīng)濟(jì)的原則，采取了土釘墻與樁錨相結(jié)合的方案等是成功的，取得了良好的效益。

3)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)潔、無泥漿污染、噪聲小、效率高，鋼筋籠導(dǎo)入管的振動(dòng)使樁身混凝土更密實(shí)，樁身混凝土質(zhì)量更有保證。

[1] 張 雁，劉金波.樁基手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2] 建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)(2010)應(yīng)用指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.