西安某基坑支護(hù)工程實(shí)例分析

高存喜 史禮文 趙振財(cái) 李瑞軍 楊 軍

(西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西西安 710003)

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的發(fā)展，基坑支護(hù)已越來(lái)越多的運(yùn)用到實(shí)際工程當(dāng)中。如何做好基坑圍護(hù)，保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及基坑周邊的土體位移，保證擬建建筑物周邊現(xiàn)有建筑、道路、管線的正常運(yùn)作，現(xiàn)結(jié)合某教學(xué)綜合樓基坑支護(hù)工程的基坑支護(hù)方案，淺析基坑圍護(hù)的一些要點(diǎn)，希望對(duì)今后類(lèi)似案例如何提高基坑圍護(hù)方案的合理性、科學(xué)性起到一定作用。

1 工程概況

本工程為某教學(xué)綜合樓基坑支護(hù)工程，地上5層，地下1層。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，本擬建建筑物的±0.0標(biāo)高和西鄰的現(xiàn)有建筑物的±0.0標(biāo)高一致，基坑埋深－6.80 m，從自然地面算起開(kāi)挖深度約為6.6 m。根據(jù)本工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地貌單元屬皂河一級(jí)階地，場(chǎng)地主要土層由上到下依次為:①填土，層厚1.2 m;②黃土狀土，層厚3.8 m;③粗砂，層厚9.5 m;④粉質(zhì)粘土，層厚7 m。根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地下水屬孔隙潛水，勘察期間屬較高水位期，地下水穩(wěn)定埋深7.40 m～8.00 m，水位位于基坑開(kāi)挖深度以下。

2 基坑支護(hù)方案

本基坑深約6.6 m，基坑西北側(cè)緊鄰四層已建成40多年的教學(xué)樓，基礎(chǔ)形式為磚基礎(chǔ)，北側(cè)距基坑邊1.5 m左右有單層門(mén)房和配電房，均采用排樁及一排預(yù)應(yīng)力錨索的方案，其余地段均具備放坡條件，采用了土釘墻(放坡比1∶0.5)的支護(hù)形式。

本基坑西北側(cè)和北側(cè)段有相鄰建筑物，安全等級(jí)按一級(jí)考慮，其重要性系數(shù)取1.10;其他段安全等級(jí)按二級(jí)考慮，其重要性系數(shù)取1.0。本基坑西北側(cè)(現(xiàn)有建筑物)段考慮了現(xiàn)有教學(xué)樓(每層20 kPa)的荷載，未考慮周邊堆載，北側(cè)段(鄰門(mén)房和配電房)考慮了建筑物的荷載和坑邊1.5 m范圍內(nèi)的均布超載20 kPa，其他地段均考慮了超載20 kPa。

3 基坑圍護(hù)施工

3.1 護(hù)坡樁和冠梁施工

本工程支護(hù)樁長(zhǎng)14.7 m，樁徑為600 mm，根據(jù)勘察報(bào)告所提供地層結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，成樁工藝采用反循環(huán)水沖鉆機(jī)成孔，其流程為:施放樁位→鉆機(jī)就位→成孔→清孔→驗(yàn)孔→鋼筋籠制安→導(dǎo)管安裝→混凝土灌注(成樁)→移至下一樁位(必須隔2個(gè)樁跳打)。

1)施工放線。

a.建設(shè)單位向施工單位提供建筑紅線標(biāo)志及坐標(biāo)成果資料，提供高程基準(zhǔn)點(diǎn)。

b.開(kāi)挖下口線測(cè)量定點(diǎn)工作，由總包方派1名測(cè)量工程師負(fù)責(zé)。

測(cè)量人員根據(jù)建筑平面圖進(jìn)行建筑物測(cè)量定位，經(jīng)檢查無(wú)誤后，依據(jù)施放的軸線進(jìn)行樁位測(cè)量定點(diǎn)，各軸線樁引測(cè)2個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)，作為樁位復(fù)測(cè)定點(diǎn)及校核的基準(zhǔn)點(diǎn)(用混凝土固定)。

c.分包方根據(jù)總包方所施放的開(kāi)挖下口線退10 cm按照設(shè)計(jì)圖紙的樁距施放各樁位，樁點(diǎn)采用鋼釬將白灰灌入地面下50 cm固定，在施工中易找并核對(duì)。

d.測(cè)量人員提交樁位定點(diǎn)成果資料，由監(jiān)理單位或建設(shè)單位驗(yàn)線后方可開(kāi)工，驗(yàn)線要有書(shū)面文件。

2)鉆機(jī)就位。

鉆機(jī)就位后，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，精心調(diào)平，確保鉆頭垂直。

作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查，以防止中途發(fā)生機(jī)械故障，施工中配有機(jī)務(wù)員專門(mén)在工地負(fù)責(zé)修理，指導(dǎo)機(jī)械使用。鉆機(jī)就位后，再次核準(zhǔn)樁位，驗(yàn)收資料手續(xù)齊全后方可鉆孔。

3)成孔。

采用反循環(huán)水沖成孔，成孔過(guò)程中要隨時(shí)觀察泥漿比重，嚴(yán)防塌孔。必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況改成正循環(huán)護(hù)壁成孔。

4)驗(yàn)孔。

當(dāng)鉆進(jìn)深度滿足設(shè)計(jì)要求后，質(zhì)檢員檢查開(kāi)始用下垂有測(cè)錘的測(cè)繩測(cè)孔深，取三次測(cè)量的平均值為最終孔深。沉渣厚度不應(yīng)大于10 cm，孔底沉渣厚度如不滿足要求，繼續(xù)進(jìn)行清孔處理直至滿足要求。

5)鋼筋籠制安。

鋼筋籠制作必須在平臺(tái)模具上進(jìn)行，模具必須固定好，模具采用鋼管模架成型法。

鋼筋籠制作必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求制作。由于護(hù)坡樁采取不對(duì)稱配筋，施工過(guò)程中必須嚴(yán)格照?qǐng)D施工。鋼筋籠一次成型，整體吊安。

制作前對(duì)鋼筋的要求:對(duì)主筋作調(diào)直處理，除要求在保管過(guò)程中鋼筋底部墊空，上面覆蓋雨布外，在加工時(shí)對(duì)已生銹的需做除銹處理，對(duì)銹蝕嚴(yán)重的停止使用。

6)導(dǎo)管安裝。

a.導(dǎo)管采用焊縫鋼管制作，直徑219，每節(jié)長(zhǎng)1 m，備有0.5 m調(diào)節(jié)管，以滿足初灌時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)管總長(zhǎng)。

b.導(dǎo)管使用前應(yīng)檢查法蘭盤(pán)是否平整、有無(wú)變形，導(dǎo)管內(nèi)壁的光滑性，導(dǎo)管支架支承點(diǎn)的限位鋼筋情況。

c.導(dǎo)管在使用前檢查其直線度，以及密封性能。導(dǎo)管拆裝采用專用工具。

d.導(dǎo)管距孔底500 mm～800 mm。按照鉆孔深度編排的導(dǎo)管長(zhǎng)度，并填寫(xiě)導(dǎo)管安裝記錄。

7)混凝土灌注。

混凝土初灌量滿足后，剪斷砂球的鐵絲，然后將準(zhǔn)備好的混凝土快速灌入導(dǎo)管。

首批混凝土灌注正常后，應(yīng)緊湊地、連續(xù)不斷的進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停止，灌注過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常用測(cè)錘探測(cè)混凝土面上升高度，指導(dǎo)導(dǎo)管提升拆卸，并保證導(dǎo)管的埋深。導(dǎo)管提升時(shí)吊點(diǎn)應(yīng)垂直居中，嚴(yán)禁斜拖導(dǎo)管。導(dǎo)管拆卸要快，拆下的導(dǎo)管應(yīng)立即清洗干凈。灌注中，為防止浮籠，孔口采用專門(mén)措施(卡籠鋼筋)，以防鋼筋籠提升。灌注中，導(dǎo)管要保持一定的活動(dòng)頻率，以使灌注順暢，提高灌注質(zhì)量。測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度時(shí)須測(cè)試兩點(diǎn)，對(duì)稱分布，取最低值為混凝土面高度。

8)破樁頭和冠梁施工。

護(hù)坡樁施工完畢后，挖掘機(jī)開(kāi)挖樁間土至樁頂標(biāo)高以下5 cm處，采用機(jī)械破碎、人工輔助修整的方式將樁頭混凝土破碎至樁頂標(biāo)高。待破處護(hù)坡樁樁頭浮漿后，進(jìn)行冠梁施工，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的尺寸進(jìn)行鋼筋的綁扎和模板的架設(shè)，然后澆筑混凝土。

3.2 錨索施工

1)成孔。

采用錨孔鉆機(jī)方式成孔，成孔要保證孔徑及傾角符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，成孔之間應(yīng)嚴(yán)格調(diào)整鉆機(jī)。

2)預(yù)應(yīng)力錨索的制作。

鋼絞線下料前，根據(jù)實(shí)際鉆孔深度及錨具長(zhǎng)度用鋼尺丈量，砂輪切割，嚴(yán)禁電弧切割。下料切口兩側(cè)用20號(hào)鉛絲綁扎，以免切割后切口松散(下料誤差:“－0，+10 cm”)。

鋼絞線下料或編束后如擱置時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)采取臨時(shí)防銹措施。鋼絞線成束后，要檢查其長(zhǎng)度、組裝直徑、鋼絞線有無(wú)交叉和重疊等，進(jìn)行驗(yàn)收合格后方可使用。對(duì)合格的錨索要登記掛牌，標(biāo)明錨索編號(hào)、錨索長(zhǎng)度，以防裝錯(cuò)孔位。

錨索入孔時(shí)，不過(guò)多地來(lái)回抽動(dòng)錨索體，且送入孔道的速度應(yīng)均勻，防止損壞錨索體和使錨索體整體扭轉(zhuǎn)。

錨固段安裝一根灌漿管，灌漿管由孔口經(jīng)張拉段，穿過(guò)定位止?jié){環(huán)直至導(dǎo)向帽，用于錨固段和張拉段注漿。自由段鋼絞線穿入波紋管，兩端用扎絲扎緊，并用塑料膠帶纏緊。

3)錨索安裝。

錨索入孔前對(duì)鉆孔重新進(jìn)行通孔檢查，對(duì)塌孔、掉塊應(yīng)進(jìn)行清理干凈或處理，不得欠深。在將錨索體推送至預(yù)定深度后，檢查注漿管是否暢通，否則應(yīng)拔出錨索體，排除故障后重新安裝。

4)灌漿。

為避免對(duì)相鄰建筑物造成影響，錨固段和自由段一次性灌漿，并及時(shí)補(bǔ)漿，以保證孔內(nèi)漿的飽滿。

5)鋼板連梁制作、錨具安裝。

鋼板連梁采用N20a槽鋼，錨具采用ovm.m15-2型。錨具各組件按次序依次安裝好，錨墊板和錨板應(yīng)對(duì)中并相吻合。

6)張拉鎖定。

待錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉采用隔二拉一;錨桿正式張拉前，要取設(shè)計(jì)拉力的10%～20%，并對(duì)錨桿預(yù)張拉1次～2次。錨桿張拉要求定時(shí)分級(jí)加荷載進(jìn)行，張拉時(shí)由專人操縱機(jī)械、記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)，并隨時(shí)畫(huà)出錨桿荷載—變位曲線圖，作為判斷錨桿質(zhì)量的依據(jù)。當(dāng)拉桿預(yù)應(yīng)力沒(méi)有明顯衰減時(shí)，即可鎖定拉桿。

3.3 土釘墻施工

1)土釘施工。

主要過(guò)程:平整坡面→孔位放線→成孔→土釘加工與安放→壓力灌注水泥漿→補(bǔ)漿。

a.平整坡面:采用人工鏟平，達(dá)到基本平整，符合尺寸要求;

b.放線:施放開(kāi)挖上口線，并根據(jù)本次開(kāi)挖深度施放本次開(kāi)挖下口線;

c.成孔:成孔采用人工洛陽(yáng)鏟成孔，嚴(yán)格控制成孔的位置和角度偏差，成孔傾角為9°～10°，偏差小于±3°;

d.土釘加工與安放:為使錨釘居中，每隔2 m設(shè)置一個(gè)主筋定位卡。成孔后將土釘下入孔內(nèi)，土釘下入前應(yīng)清除孔內(nèi)虛土;

e.灌注水泥漿:采用純水泥漿，水灰比0.5。用攪拌機(jī)攪拌均勻后將注漿管插入距孔底不小于40 mm，通過(guò)泵加壓，灌入孔底后，緩慢拔出注漿管，直至水泥漿飽滿，稍后需補(bǔ)漿1次～2次。

2)鋼筋混凝土面層施工。

施工過(guò)程:綁扎鋼筋網(wǎng)→焊接水平和縱向加強(qiáng)筋→設(shè)置面層厚度控制標(biāo)志并檢查面層厚度→噴射細(xì)石混凝土面層→定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 基坑監(jiān)測(cè)

信息化施工時(shí)，為確?；影踩?，不影響周?chē)ㄖ?，要求隨時(shí)掌握開(kāi)挖及支護(hù)施工整個(gè)過(guò)程中邊坡的動(dòng)態(tài)變化，因此必須在支護(hù)施工整個(gè)過(guò)程中實(shí)施信息化施工，并把獲得的信息通過(guò)修改設(shè)計(jì)反饋到施工工作中去。

監(jiān)測(cè)報(bào)警值建議可采用如下數(shù)值:護(hù)坡樁樁頂或邊坡坡頂累計(jì)水平位移超過(guò)15 mm，或連續(xù)3 d變化速率大于2 mm/d;鄰近建筑物位移累積值15 mm，或連續(xù)3 d變化速率大于2 mm/d。施工現(xiàn)場(chǎng)采取的其他觀測(cè)手段發(fā)現(xiàn)變形速度快且累計(jì)變形量大時(shí)，也應(yīng)報(bào)警并采取措施。2013年11月工程交工至今，坑壁頂部邊緣實(shí)測(cè)位移及沉降幾乎無(wú)變化，達(dá)到了預(yù)期目的。

5 實(shí)例分析

1)局部排樁及一排預(yù)應(yīng)力錨索成功的解決了周邊接近設(shè)計(jì)使用年限的老舊建筑物整體穩(wěn)定的問(wèn)題，既保證了周邊現(xiàn)有建筑物的安全，又保證了邊坡的穩(wěn)定性。

2)土釘墻解決了基坑邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題。在有一定放坡，基坑周邊沒(méi)有較大載荷的情況下，土釘墻就是一種比較經(jīng)濟(jì)安全的方案。

3)針對(duì)現(xiàn)有建筑物老舊的情況，采用排樁及一排預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)，并采用泥漿護(hù)壁及跳打的施工方法，在實(shí)際工程運(yùn)用中比較穩(wěn)定，是一種成功的基坑圍護(hù)體系。

4)可以看見(jiàn)，局部排樁及預(yù)應(yīng)力錨索和土釘墻的設(shè)計(jì)方案，在此工程中的位移較小，為坑內(nèi)施工提供了安全保障。