深基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工

中建二局第一建筑工程有限公司上海分公司 上海 200125

1 工程背景

1.1 工程概況

杭B-02項目工程位于浙江省杭州市拱墅區(qū)大關(guān)路以北，紫荊路以南。本工程地下車庫為框架剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑面積為38 692 m2，地上18 層，地下3 層，基坑深度從-15.15 m到-19.25 m不等。本工程±0.00 m相當于絕對高程5.25 m。

1.2 水文地質(zhì)條件

本場地地勘深度范圍內(nèi)的淺地下水類型主要為第四系孔隙潛水?？紫稘撍饕x存于淺部粉質(zhì)黏土和含砂（礫）粉質(zhì)黏土中，具弱滲透性，其中潛水含水層厚度在5～12 m，故暫不考慮降水，基坑底部設(shè)明溝排水。

土層分布為：①雜填土，②黏質(zhì)粉土，③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，③2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，④粉質(zhì)黏土，⑤粉質(zhì)黏土，⑥粉質(zhì)黏土，⑦粉質(zhì)黏土，⑧1粉質(zhì)黏土混粉砂，⑩1強風化鈣質(zhì)砂巖，⑩2中等風化鈣質(zhì)砂巖。

2 主要施工難點

本工程為多層地下室，基坑深、地下水位高，又因前期施工單位施工不完整，導(dǎo)致現(xiàn)場圍護支撐體系存在一些問題[1-3]。

3 施工總部署及施工順序

為施工方便，并減少土體開挖對周邊的影響，本工程分3 個區(qū)域進行施工，如圖1所示。

圖1 土方開挖流程

根據(jù)施工需要，將第1次土方開挖的區(qū)域分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)；挖土順序為：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ區(qū)。需分層開挖，每層開挖深度不超過15 m；Ⅰ區(qū)開挖時，應(yīng)自東往西開挖，對Ⅰ區(qū)東南角問題圍護樁集中位置，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測情況隨時采取砂包反壓措施。

4 基坑圍護結(jié)構(gòu)

4.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

基坑西側(cè)和北側(cè)圍護樁采用φ1 200 mm的鉆孔灌注樁結(jié)合三軸水泥土攪拌樁3φ850 mm@600 mm，基坑?xùn)|側(cè)和北側(cè)采用φ1 200 mm的鉆孔灌注樁結(jié)合φ700 mm C25素混凝土嵌樁。基坑內(nèi)采用3 道內(nèi)支撐。

針對目前現(xiàn)場情況，設(shè)計單位制定了一系列詳細的加固措施，具體如下：

1）全面徹查主筋未錨入壓頂梁的鉆孔灌注樁數(shù)量，局部加大壓頂梁截面，確保壓頂梁完全包裹鉆孔灌注圍護樁，即鉆孔灌注圍護樁主筋應(yīng)全部錨入壓頂梁內(nèi)。加固措施為：能滿足錨固長度要求的圍護樁主筋可直接加以利用；主筋露出長度雖不滿足錨固長度，但大于單面焊10d或雙面焊5d長度時，須焊接與主筋同直徑、同強度鋼筋，焊接后的鋼筋應(yīng)滿足錨固長度要求，從壓頂梁底部割斷或主筋露出長度短，不滿足前兩者要求時，應(yīng)在鉆孔灌注樁頂部植入與主筋同直徑、同強度鋼筋，植筋強度不得低于同直徑鋼筋受拉強度要求；原壓頂梁在露筋樁一側(cè)尺寸加大，確保露筋錨入在內(nèi)。

2）第2道支撐南側(cè)和東側(cè)增加厚200 mm鋼筋混凝土板帶，相鄰圍護樁偏位大于200 mm時，在凸出的圍護樁位置加設(shè)支撐小梁。

3）在-12.65 m標高位置加設(shè)局部第3道支撐，由于圍護樁偏位嚴重，第3道支撐的圍檁制作要求同第2道支撐圍檁，確保填實圍檁與圍護樁之間的空隙。

4）鑒于鉆孔灌注圍護樁嚴重偏位，素混凝土嵌樁基本均與鉆孔樁呈相切或脫離狀態(tài)，未達到原圍護設(shè)計的相割搭接要求，止水帷幕作用大大削弱。圍護樁表面應(yīng)設(shè)置φ6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，并噴射厚90 mm C20混凝土。鋼筋網(wǎng)應(yīng)通過植筋方式和圍護樁相連，鋼筋網(wǎng)上下兩端應(yīng)錨入壓頂梁或圍檁中不小于300 mm。已施工完成的壓頂梁和圍檁位置，應(yīng)采用植筋方式，確保鋼筋網(wǎng)的錨固。局部凹凸特別大的部位，應(yīng)在相鄰圍護樁之間設(shè)置拉結(jié)筋φ25 mm，拉結(jié)筋豎向間距200 mm，兩端與圍護樁鋼筋焊接，并支模澆搗填實圍護樁之間的空隙[4,5]。

5）基坑南側(cè)和東側(cè)加設(shè)鋼格構(gòu)斜向換撐，換撐一端和第2道支撐圍檁相連接，一端與底板鋼筋混凝土牛腿相連接。

6）在基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)薄弱部位應(yīng)增設(shè)測斜孔，加強監(jiān)測。

7）未修補的爛樁，將樁內(nèi)裹泥清除干凈，直至新鮮的混凝土界面，且將界面處鑿毛，再重新支模澆筑混凝土。修補爛樁前，根據(jù)爛樁部位選擇在坑內(nèi)采取反壓措施，確保爛樁修補施工的安全。

8）根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對圍護樁立面表面加固細化如下：圍護樁相對偏位300 mm以內(nèi)，采用噴射混凝土；若相鄰圍護樁之間孔隙深度超過300 mm，增加φ12 mm@200 mm單層雙向植筋；圍護樁相對偏位300 mm以上，貼圍護樁增設(shè)C25混凝土墻結(jié)構(gòu)，配筋改為φ12 mm@200 mm雙層雙向并錨入壓頂梁，拉結(jié)筋φ12 mm@400 mm梅花狀植筋。

9）抽水至基坑底部后，對后澆帶和被動區(qū)留土區(qū)域之間的土體邊坡采用鋼板樁加固處理，保證被動區(qū)留土的土體穩(wěn)定性。

4.2 基坑圍護施工與措施

1）基坑抽水至第2道支撐底，每天控制抽水深度在500～600 mm之間，確保每天1 次基坑位移監(jiān)測和基坑外周邊地下水位監(jiān)測。監(jiān)測控制值為：水平位移1 mm/d，地下水位500 mm/d。遇有圍護樁及止水帷幕表面有孔洞、漏水或任何緊急情況，立即按照實際情況采取相應(yīng)應(yīng)急措施。

2）抽水到第2道支撐梁底后，以第2道支撐梁為基礎(chǔ)，沿基坑南側(cè)和東側(cè)內(nèi)邊搭設(shè)雙排腳手架（搭設(shè)參數(shù)：橫距0.9 m，縱距1.5 m，步距1.8 m，距離圍護樁300 mm，并隔1 跨設(shè)置1 道拋撐），作為基坑立面加固施工的操作平臺。操作平臺搭設(shè)的同時，開始流水作業(yè)，進行圍護樁立面的加固，包括植筋噴射混凝土和植筋澆筑混凝土加固。

3）二次抽水開始后，進行基坑南側(cè)和東側(cè)第2道支撐梁新增板帶的施工。針對第2道支撐梁下方土體高度不一且土質(zhì)較差的情況，應(yīng)先對淤泥土表面進行相應(yīng)處理，再搭設(shè)鋼管支撐架體。

4）第2道支撐梁新增板帶施工的同時，對相鄰場地的被動區(qū)留土土體邊打入鋼板樁進行邊坡處理。

5）抽水完畢后，并待新增第2道支撐混凝土板、壓頂梁加固和爛樁修補的混凝土強度等級達到80%后，分區(qū)域分層開挖至第3道支撐底標高（-13.45 m），且僅開挖施工基坑西南側(cè)需要增加第3道支撐梁的位置，每層挖土深度不得超過1.5 m，嚴禁超挖。挖土的同時，開始穿插施工第3道鋼筋混凝土支撐梁和其對應(yīng)的第2道支撐圍檁下方的鋼牛腿。如圖2所示。

圖2 圍檁的牛腿示意

6）第3道鋼筋混凝土支撐梁澆筑完成后，分區(qū)域分層依次進行跳挖至底板墊層底標高（-15.15 m）或筏板底標高（-16.25 m）。一個區(qū)域開挖至底板墊層底標高后，宜在6 h內(nèi)完成該區(qū)域底板墊層和傳力帶的混凝土澆筑，不得超過12 h。

7）第3次土方開挖時，分區(qū)域依次使用液壓破碎機對承臺和筏板等位置的混凝土墊層進行破除，再進行土方開挖，開挖至指定標高后，宜在6 h內(nèi)完成該區(qū)域墊層的混凝土澆筑，不得超過12 h。

8）進行樁基檢測和底板施工。底板施工時安裝鋼格構(gòu)斜向換撐預(yù)埋件。

9）待基礎(chǔ)底板和傳力帶施工完成并達到設(shè)計強度時，南側(cè)采取砂包反壓措施后，拆除部分第3道支撐。

10）施工底板鋼格構(gòu)斜向換撐，同時施工基坑南側(cè)保留的第2道支撐豎向支承措施。待鋼格構(gòu)斜向換撐施工完成后，拆除第2道支撐，施工地下2層樓板及傳力帶。

11）施工地下1層樓板及傳力帶，待地下1層樓板及傳力帶達到設(shè)計強度后，拆除第1道支撐。施工地下室頂板結(jié)構(gòu)，土方回填。

4.3 基坑監(jiān)測

根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，基坑周圍不存在地下管網(wǎng)，故本工程基坑工程施工時，對于基坑監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：測斜、水位和軸力。

基坑監(jiān)測從基坑抽水開始，監(jiān)測頻率為1 次/d，以后的監(jiān)測頻率依照實際情況而定。

監(jiān)測控制值為：

1）圍護結(jié)構(gòu)側(cè)土體連續(xù)3 d水平位移增加值達到1 mm/d；

2）第1道支撐軸力：11 000 kN；

3）第2道支撐軸力：13 000 kN；

4）坑外水位一天變化達500 mm。挖土至坑底和支撐拆除期間應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)。如遇位移、沉降及其變化速率較大時，則應(yīng)增加監(jiān)測頻次。

5 結(jié)語

通過落實以上合理的施工部署及施工技術(shù)措施，成功解決了本工程圍護結(jié)構(gòu)上遺留的毛病，并完成了深基坑施工；保證了工程質(zhì)量與進度要求，為后期地下室結(jié)構(gòu)施工打下了結(jié)實的基礎(chǔ)，為相關(guān)工程積累了經(jīng)驗[6-8]。