深基坑工程中多種支護形式的組合和施工初探

周　瑜（廣州市花都第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510800）

深基坑工程中多種支護形式的組合和施工初探

周瑜
（廣州市花都第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510800）

摘要：本文通過工程實例闡述了放坡、鋼花管土釘、深層攪拌樁水泥土擋墻、鉆孔灌注樁以及預應力錨索等多種施工技術(shù)在深基坑支護中選型、組合及施工對策，分析了各工法綜合應用的優(yōu)勢并論述其施工重難點。

關(guān)鍵詞：基坑支護；深層攪拌樁；預應力錨索；施工工藝；監(jiān)測

1　前言

基坑支護作為現(xiàn)代高層建筑施工中最重要也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，對充分利用地下空間，節(jié)約土地資源以及確保地上建筑順利施工具有舉足輕重的作用，合理選用支護結(jié)構(gòu)不僅能保證作業(yè)人員的安全，還能起到節(jié)能降耗，減少成本的作用。因此，從技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性方面考慮，多種支護形式的組合可以優(yōu)勢互補，值得在具體工程中嘗試和推廣。

2　工程概況

某地下室工程建筑面積96806.1㎡，為二層停車場，設(shè)計±0.00m對應的絕對高程為7.50m，其中場地西北側(cè)部分（一期）地下一層基坑已開挖建設(shè)，東側(cè)接近已建管涵。擬建場地較為平整，平均高程（黃海絕對高程，以下同）約為4.00m，基坑北側(cè)地面標高約為4.5m~5.5m。地下二層底板高程為-4.00m，基坑支護深度約為8.0m~9.5m。支護長度約為511.6m。地下一層和二層之間高差為4.0m，支護長度約為251.5m。

圖1　

3　基坑支護選型及施工要點

3.1支護設(shè)計及選型

通過分析現(xiàn)場施工環(huán)境、地質(zhì)水文條件和現(xiàn)有機械和人力配備，擬定采用放坡加土釘掛網(wǎng)噴面，結(jié)合灌注樁和深層攪拌樁水泥土墻作為支護和止水帷幕，具體設(shè)計如下：

基坑南側(cè)比較開闊，基坑開挖深度約為8.0m，采用1：2比例分二級放坡，坡面采用鋼花管土釘+掛網(wǎng)噴面進行支護（其中出土口坡道采用多排深層攪拌樁水泥土墻加固支護）；

基坑東側(cè)有一鋼筋混凝土箱涵，為保護箱涵，該側(cè)2m以上采用1：2比例放坡，坡面掛網(wǎng)噴砼，以下部分采用Φ800@1100鉆孔灌注樁+單排預應力錨索支護。

北側(cè)鄰近較多管線，放坡空間有限，上部約1.0m~2.5m采用1：1比例分二級放坡，以下部分采用Φ800@1100鉆孔灌注樁+預應力錨索支護；地下一層和二層之間支護深度為4.0m，采用雙排深層攪拌樁+雙排鋼花管土釘支護，基坑內(nèi)側(cè)一排每根攪拌樁芯處插入一根Ф48δ3.5，L=6000mm鋼管，攪拌樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁。

除北側(cè)采用在鉆孔灌注樁樁間設(shè)置2根Ф600@400單排雙管旋噴樁作止水帷幕，其余采用Φ550@400×400雙排深層攪拌樁作止水帷幕。旋噴樁須穿過粗（礫）砂層，進入隔水層不少于1.5m，或樁端到基巖面。

圖2　

3.2各工序施工要點

基坑支護總體施工流程：

第一層土方開挖至第一道錨索標高→第一道錨索施工→冠梁施工→噴射砼施工→第二層土方開挖至第二道錨索標高→第二道錨索施工→腰梁施工→噴射砼→第三層土方開挖至第三道鋼管土釘施工→鋼管土釘施工→土方封層開挖并進行鋼管土釘施工→最終土方開挖至基坑底標高以上300mm→人工修平。

（1）放坡+鋼花管土釘+掛網(wǎng)噴面

基坑放坡施工主要針對地質(zhì)條件較好，具有較大的空間，施工機械簡單，技術(shù)要求不高，適宜進行大開挖，并能迅速組織施工。本項目南側(cè)為出土口，周邊空曠，選用放坡結(jié)合土釘在保證基坑穩(wěn)定的前提下可大大降低施工成本。而基坑周邊1~2m高程內(nèi)，通過放坡也能進一步對支護結(jié)構(gòu)卸荷，有利于支護樁的穩(wěn)定。

控制要點：

①采用管壁厚Φ48×3.5鋼管制作成濾管，入土端加工成樁尖狀，濾水孔軸向間距500mm，孔眼前端（造管尖側(cè)）焊接Φ12×2.0鋼筋，交角30°構(gòu)成孔前保護塊；②采用土釘機將鋼管按設(shè)計角度及位置對正，將鋼花管擊打入土中到設(shè)計長度。Φ60鋼花管錨桿長度較長（L=14m），采用開孔機進行鉆孔，然后再將鋼管插入孔中；③通過高壓注漿管安接在鋼管頭上，采用低壓慢灌工藝，壓入用32.5R水泥，按水灰比0.6~0.7配制水泥漿液，漿體中摻入早強劑，灌漿壓力達到300~500kPa壓力，并穩(wěn)壓3min~5min時間，即可停止注漿；④鋼花管端頭與Φ16加強鋼筋雙面焊接牢固。鋼筋網(wǎng)采用φ6.5@200×200，鋼筋網(wǎng)片的綁扎采用梅花形布點用鐵絲扎牢。鋼筋網(wǎng)橫向每隔400mm或600mm設(shè)置Φ16鋼筋短釘固定，豎向800mm或1000mm上下加設(shè)Φ16加強鋼筋。

砼噴射前應對機械設(shè)備、水管、電線等進行全面檢查及試運轉(zhuǎn)，確保運行正常后方可施工。噴層厚度為80mm，強度C20。噴射混凝土自下而上按兩層分段分片進行噴射。噴頭應與受噴面垂直，并保持0.6m~1.2m的距離，控制好水灰比，力保砼面平整，無干斑式滑移流淌現(xiàn)象。砼噴射前應用水泥袋或其它物體將泄水管封堵以免堵孔，砼噴射完畢后將其取出。

（2）鉆孔灌注樁+預應力錨索

利用鉆孔灌注樁和預應力錨索的組合，可以充分發(fā)揮鉆孔灌注樁的抗彎和抗剪性能，同時利用預應力錨索強大的抗拉性能對支護結(jié)構(gòu)進行卸荷，避免支護過程中土壓力過大引起支護結(jié)構(gòu)的剪切破壞和過大變形。荷載傳遞方式明確簡單：淺層土體→支護樁→錨頭→非錨固段錨索→錨固段錨索→深層土體。

鉆孔灌注樁控制要點：

①護筒采用4mm的鋼板卷制而成，護筒內(nèi)徑應大于鉆頭直徑100mm，為防止鉆進施工中護筒外圈返漿造成坍孔和護筒脫落，護筒埋入自然地面以下1.5m，進入原狀土0.3m-0.5m，且高出泥漿面200mm。②鉆孔灌注樁全部采用泵吸反循環(huán)成孔工藝，吊車與導管灌注成樁；③根據(jù)樁孔施工地層特點及以往施工經(jīng)驗鉆進技術(shù)參數(shù)為：壓力10kN~30kN，轉(zhuǎn)速30r/min~60r/min，泵量1500L/min~ 1800L/min。樁孔上部地段鉆進時輕壓慢轉(zhuǎn)，盡量減小樁孔超徑。在易縮徑的粘土層中，應適當增加掃孔次數(shù)，防止縮徑。對“硬土層”采用大壓力慢轉(zhuǎn)速鉆進，以提高鉆進效率。砂層中則用中等壓力、慢轉(zhuǎn)速并適當增加泵量；④測定孔底沉渣，應用測錘測試，測繩讀數(shù)一定要準確，用3-5孔必須校正一次。清孔結(jié)束后要盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30min；⑤混凝土強度C25，塔落度18cm~22cm。澆筑采用導管法，使用8’規(guī)格導管下至距孔底0.2m處。使用前需經(jīng)過通球和壓水試驗，確保無漏水、滲水時方能使用，導管接頭聯(lián)結(jié)處須加密封圈并上緊絲扣。

預應力錨索控制要點：

①孔位允許偏差為水平方向100mm，垂直方向50mm，成孔直徑不小于150mm，要求跟管鉆進成孔，預應力錨索鉆孔傾角為30°，孔深應超過設(shè)計長度0.5m，終孔后應認真清孔；②預應力錨索下料時應注意預留張拉段長度，安裝前應認真清除錨索表面的油污和鐵銹；③水泥漿采用42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比為0.50~0.55；④二次注漿成錨，第一次采用常壓注漿，第二次注漿壓力不小于2.0MPa，二次注漿時間間隔可根據(jù)現(xiàn)場試驗確定；⑤錨索的張拉要求在腰梁和錨索錨固體強度達到設(shè)計強度70%后方可進行張拉鎖定，采用QM15-5型錨具。

深層攪拌樁+雙管旋噴樁

選用深層攪拌樁和雙管旋噴樁作為止水帷幕，可以充分發(fā)揮土體固結(jié)后的止水性能，節(jié)約資源和成本，施工操作簡單可靠并能形成一定的抵抗力，與鉆孔灌注樁共同作用，對樁后土體起一定的應力隔斷作用，減少應力并分擔支護樁土壓力，進而減少位移和變形。

本工程雙管旋噴樁設(shè)計直徑為600@ 400mm，布置在北側(cè)作止水帷幕，相鄰樁施工間隔時間不超過2h。

施工工藝采用高壓旋噴施工，漿液壓力不小于22MPa，提升速度不大于12cm/min~15cm/min，旋噴速度不超過20r/min，每米水泥用量不小于220kg，參數(shù)可根據(jù)試噴結(jié)果調(diào)整。樁體采用32.5R普通硅酸鹽水泥漿灌注，水泥漿水灰比1.0，可加入0.01%的三乙醇胺。旋噴樁成樁14天后，方可進行相應處的土方開挖。

深層攪拌樁止水帷幕采用Φ550@ 400×400雙排深層攪拌樁，L=14.5m；部分采用Φ550@450雙排深層攪拌樁，L=8.0m；出土口坡道加強區(qū)域采用Φ550@450×450四排深層攪拌樁，L=12.0m；

深層攪拌樁施工技術(shù)要求：

①攪拌樁水泥用量不小于55kg/m，水泥采用32.5R，水灰比0.55~0.65；②采用四噴攪拌成樁，提升速度≤70cm/ min；③樁位允許偏差為50mm，垂直度偏差為1%，相鄰樁施工間隔時間不超過2h，若因具體情況攪拌樁不能連續(xù)施工，應注意預留榫頭；④若鉆機困難，可減少樁徑和樁間距，需保持搭接寬度不變，且最小樁徑不得小于500mm。每減少樁徑50mm，水泥用量可減少5kg/m；⑤若減少樁徑，深層攪拌樁仍無法鉆進，可改用單管旋噴樁加固帷幕。

3.3 基坑監(jiān)測

為了了解基坑周圍土體在施工過程中的動態(tài)變化，明確施工對原始地層的影響程度以及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)，分析支護結(jié)構(gòu)的受力和變位狀態(tài)，并對其安全穩(wěn)定性進行評價，這些離不開基坑監(jiān)測。

本次監(jiān)測可分為基坑工程主體監(jiān)測和周圍環(huán)境監(jiān)測，施工監(jiān)測項目和內(nèi)容有：水位觀測、水平位移觀測、沉降觀測和測斜觀測。

布置樁頂（冠梁頂）水平位移監(jiān)測點19個，坡頂水平、沉降位移監(jiān)測點21個，周邊建（構(gòu)）筑物、道路沉降位移觀測點12個，支護樁內(nèi)力測點9個，預應力錨索監(jiān)測點14個，水位觀測井兼回灌井6個。

監(jiān)測工作于基坑開始開挖施工時起至基坑回填完成時止，相鄰兩次的觀測時間間隔不宜超過兩天或每開挖一層（開挖深度1.2m）觀測一次；基坑開挖支護結(jié)束一個月后觀測時間間隔不宜超過10d；若出現(xiàn)基坑變形過大等特殊情況，則需加密監(jiān)測次數(shù)。

基坑周邊變形警戒值：當累計變形總量≥允許值的85%，或每天發(fā)展超過3.0mm，連續(xù)5天每天發(fā)展1mm以上，應立即停止開挖并加密人工巡視，嚴重的應考慮相關(guān)應急措施。

4　總結(jié)體會

通過制定周密的施工組織設(shè)計，合理布置機械和人工，該項目在90個日歷天內(nèi)順利完工，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊建筑沉降和變形均在允許范圍。通過粗略核算，采用放坡+土釘+掛網(wǎng)噴面、放坡+攪拌樁+錨索+止水帷幕等多種工法組合施工比單一采用最保守支護結(jié)構(gòu)可減少約20%以上成本。因為西側(cè)和南側(cè)采用了部分放坡，施工難度大大降低，在土方開挖和汽車外運土方過程中，工期得到保障，也進一步促進了成本的縮減。

放坡施工簡單快速，土釘墻實用可靠，排樁結(jié)構(gòu)止水和受力均比較合理，具體應用中進行組合，充分利用各種結(jié)構(gòu)抗彎、抗拉和抗剪等性能，揚長避短可以起到事半功倍的作用。

參考文獻

[1] JGJ120-2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S]．

[2]羅桂紅．土釘墻與排樁內(nèi)支撐聯(lián)合支護的設(shè)計及應用[J]．城市勘測，2006（06）．

[3]郝勝利，趙維．多種支護技術(shù)在復雜深基坑工程中的綜合應用實例[J]．城市勘測，2007（06）．

中圖分類號：TU753

文獻標識碼：A