淺析深基坑支護方案設(shè)計及施工技術(shù)

■馮仕軒

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團公司 廣東廣州510080）

淺析深基坑支護方案設(shè)計及施工技術(shù)

■馮仕軒

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團公司 廣東廣州510080）

文章結(jié)合工程案例介紹支護方式及持力層的選擇，分析基坑支護施工技術(shù)，成樁后結(jié)合采用錨索張拉鎖定施工工藝，并解決各施工工藝中存在的問題。

基坑支護地質(zhì)施工技術(shù)

0　引言

建筑基坑的開挖與支護結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)工程，涉及水文地質(zhì)及人、建筑材料、施工工藝和施工管理及施工環(huán)境等多方面?；又ёo選型時，應綜合考慮多個因素，主要有：基坑深度；土的性狀及地下水條件；基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承載能力及支護結(jié)構(gòu)失效的后果；主體地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式及施工方法、基坑平面尺寸及形狀；支護結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；施工場地條件及施工季節(jié)；經(jīng)濟指標、環(huán)境性能和施工工期等。下文主要分析某工程深基坑支護方案設(shè)計及施工技術(shù)。

1　工程背景

1.1基坑工程概況

路福聯(lián)合廣場項目基坑工程地貌以沖積平原為主。施工場地南側(cè)為水泥路，東西兩側(cè)為已建成高樓，北側(cè)為公路。該項目占地5000㎡，初定擬設(shè)置地下室4層、群樓4層（局部5層），塔樓高35層，采用核心筒混合結(jié)構(gòu)。相對標高±0.000相當于絕對標高+8.30，場地現(xiàn)地面絕對標高為+7.50~-8.20m，基坑開挖相對標高為-19. 00m，坑底絕對標高為-10.70m，基坑深度為18.20~18.90m，周長共273m。基坑的設(shè)計側(cè)壁安全等級為一級。在建工程場地呈近似長方形形狀，四周環(huán)境條件具體如下：東側(cè)：地下室邊線距用地紅線最近處約11.0m，距已建大廈地下室外墻邊線最近處約20.5m；南側(cè)：地下室邊線距用地紅線最近處約10.0m，用地紅線外為已建道路；西側(cè)：地下室邊線距用地紅線最近處約5.0m，距已建大廈地下室外墻邊線最近處約13.1m；北側(cè)：地下室邊線距用地紅線最近處20.0m，用地紅線外為道路。本基坑支護安全等級為一級，場地等級為一級，地基基礎(chǔ)等級為一級。

1.2地質(zhì)背景

工程場地所在地并非出于各斷裂構(gòu)造帶上，沒有區(qū)域性大斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造較為簡單。據(jù)現(xiàn)場實際鉆探顯示，按巖土層性質(zhì)、地層成因，支護場地內(nèi)地層自上而下分為：人工填土層、第四系沖積層、第四系殘積層及白堊系粉砂巖層。

據(jù)鉆探揭露，場地內(nèi)地下水按其埋藏條件和含水介質(zhì)特征主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，第四系沖積層以粉質(zhì)粘土為主，為弱透水層，填土層局部存在上層滯水，基巖裂隙水受裂隙發(fā)育程度及連通性影響不甚發(fā)育。場地距離河道較遠，地下水補給來源為大氣降水及鄰區(qū)地下水、河流的側(cè)向滲流，地下水的排泄以水平逕流排泄為主，勘察期間地下水穩(wěn)定水位平均為-1.99m，標高平均為6.06m。并且地下水對混凝土結(jié)構(gòu)和其鋼筋具有微腐蝕性。

2　支護方式及持力層的選擇

此基坑工程的開挖深度為18.20~18.90m，支護要求較高，只能選用排樁或地下連續(xù)墻，由于場地南北兩側(cè)為已建道路，東西兩側(cè)分別為兩座高層建筑的地下室，因此對于基坑支護結(jié)構(gòu)承載能力，南北兩側(cè)要求較低，東西兩側(cè)要求較高，經(jīng)過初步的穩(wěn)定性與承載力驗算已知排樁支護類型就可滿足支護要求，不必選用工程造價、技術(shù)要求更高的地下連續(xù)墻；基坑開挖范圍內(nèi)影響的土層主要為素填土、沖積粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖、微風化粉砂巖，不同的支護段排樁的持力層也不同，北側(cè)樁端持力層選在強風化粉巖層，東側(cè)樁端持力層選在微風化或中風化粉砂巖層，南側(cè)樁端持力層選在強風化粉砂巖層，西側(cè)樁端持力層選在微風化或中風化粉砂巖層，經(jīng)驗算樁的承載力滿足設(shè)計要求。場地地層透水性弱，勘察期間測得地下水穩(wěn)定水位平均為-1.99m，標高平均為6.06m，地下水位年變化幅度為1.0~1.5m。施工場地地質(zhì)條件較好，基坑主要處于素填土、沖積粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖，微風化粉砂巖。東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)均采用灌注樁+錨索的支護方案，西側(cè)錨索盡量避開已建大廈地下室，樁間采用掛網(wǎng)噴砼處理?；娱_挖區(qū)域，采用的是明溝排水方案。

3　基坑支護施工工藝

通過對工程場地地質(zhì)條件的分析，本基坑支護工程支護方式采用灌注樁+錨索的支護方案。灌注樁成樁工藝主要采用兩種成樁方式，即旋挖成樁和沖擊成樁。對于場地南北兩側(cè)主要采用旋挖成樁工藝，東西兩側(cè)采用沖擊成樁工藝。旋挖樁施工成孔進度快，適用于軟土及軟巖地層；沖擊樁沖孔工藝在此次基坑支護中得以應用主要由于東西兩側(cè)基巖埋深過淺，旋挖成孔困難，用沖擊破碎巖石的方式完成工程施工的要求。

3.1灌注樁施工

3.1.1旋挖成孔灌注樁施工工藝

旋挖鉆機在成孔時不僅成孔速度快，其鉆頭的多次上下往復，使孔壁粗糙、不易產(chǎn)生縮徑。與傳統(tǒng)的鉆孔樁相比，旋挖樁的承載力顯著提高。因此，選擇旋挖鉆機旋挖成孔能夠有效提高支護體的承載能力，是本基坑支護中主要的成孔工藝。

旋挖樁施工過程中，首先要根據(jù)前期測量控制網(wǎng)以及水準點進行引測工作，同時標注好軸線的延長線。開始進行旋挖樁埋設(shè)護筒時，對準護筒的中心與樁位的中心，嚴格測量與監(jiān)管護筒的垂直度，在固定了護筒的位置之后，使用粘土對護筒進行回填和夯實處理。對準旋挖鉆機的鉆頭與樁位的中心。按照該工程設(shè)計方案，旋挖樁采取隔5樁施工，施工前應清除地表和地下障礙物，并在灌注混凝土至少24h后進行鄰樁施工。

通常在鉆到設(shè)計標高后，用旋挖筒進行第一次清孔，把孔底的沉渣清理干凈，厚度控制在10cm之內(nèi)，檢驗合格后方可下鋼筋籠、導管。確保導管埋入鉆孔內(nèi)的深度不小于1m，同時要求導管距離鉆孔底部距離保持在0.3~0.4m之間。筋籠和導管安裝到位后，把泥漿泵從導管插入進行第二次清孔。最后利用大型吊車把導管向上拔出，每次向上拔出導管0.3m則需要反插一半，在經(jīng)過循環(huán)澆筑混泥土之后，直至旋挖樁的項目結(jié)束。

3.1.2沖擊成孔灌注樁施工工藝

斜視。患者能否配合手術(shù)治療及術(shù)后良好的恢復,與在基礎(chǔ)護理之上,采取因人而異的心理護理及眼部護理有著密不可分的關(guān)系,使患者更好的接受手術(shù)治療,才能使患者術(shù)后得以更快恢復。

將施工場地平整壓實，開鉆前，在護筒內(nèi)多加一些粘土。沖擊鉆孔開鉆時采用小沖程，當孔底在護筒腳下3、4m左右后，可根據(jù)實際情況加大沖程。鉆進時注意地層變化，撈取地層變化處碴樣，判斷地層類別，對照設(shè)計提供的地質(zhì)剖面圖，根據(jù)地質(zhì)條件實時調(diào)整鉆進工藝。

清孔采用換漿法，分兩次進行。一次清孔，當鉆進深度距孔底標高3~5m處，泥漿泵開始補充新鮮泥漿、排除循環(huán)泥漿。當孔底達到設(shè)計標高后，鉆頭在孔底轉(zhuǎn)動或在3m范圍內(nèi)上下竄動，泥漿繼續(xù)循環(huán)直至其泥漿指標滿足施工規(guī)范要求。然后提鉆下放檢孔器，在檢查合格后，吊放鋼筋籠和下混凝土灌注導管，最后由導管與泥漿泵通過泥漿管聯(lián)結(jié)進行二次清孔，直至泥漿性能與孔底沉淀厚度滿足規(guī)范和設(shè)計要求。用探孔器檢驗成孔情況。

3.2鋼筋與砼的施工工藝

（1）鋼筋骨架的制作、運輸和安裝工作胎具成型法制作鋼筋骨架，主筋和加強箍筋采用焊接，螺旋箍筋采用綁扎。首先保證鋼筋加工場地平整，這樣就可以使得胎具垂直于地面，并要求其軸線都在同一直線上，然后將加勁箍筋就位于每道胎具的同側(cè)，按照胎具的凹槽擺焊主筋和箍筋。單面焊接接頭長度為10d，雙面焊為5d，焊縫要飽滿，不得有加渣孔洞現(xiàn)象。

（2）澆筑水下砼工作?；炷翆Ч懿捎媒z扣連接，安放導管前進行水密性試驗，試驗壓力大于等于1.3倍孔底靜水壓力。用剪球法進行，邊澆筑砼邊提升導管同時拆除上一節(jié)導管，為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計標高上超灌1.0m左右，待凝固后鑿除。首批混凝土數(shù)量計算如下：

a為導管距離樁底的距離，一般為0.3m。H為導管長度，R為樁基直徑，r為導管直徑。

當灌注的混凝土頂面距離鋼筋骨架底部1米左右時，應減少混凝土的灌注速度，可防止鋼筋骨架上浮。當混凝土上升到骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復正常灌注速度。最后采用無破損檢測和鉆芯取樣檢驗兩種方法對成樁的質(zhì)量進行檢測和評價。

由于基坑支護場地四周存在既有地下管線、東西兩側(cè)又存在信息大廈和環(huán)球經(jīng)貿(mào)中心地下室，因此，需先調(diào)查并探明管線、地下室位置、尺寸、走向、類型、使用狀況，再進行錨桿施工。

錨桿預定穿越路線存在較厚的粘土層及強風化粉砂巖層，地下水水位埋深較淺，同時還需考慮孔壁穩(wěn)定性要求，基于以上原因，錨桿施工采用套管護壁成孔工藝。錨桿桿體的連接需采用機械連接，桿體制作和安放時，盡量避免彎曲；在錨桿成孔施工時，需在拔出套管前將桿體插入孔內(nèi)；注漿液選用水泥漿，水泥漿的水灰比取0.5~0.55；注漿及拔管過程中，注漿管口要始終埋入注漿液面內(nèi)，且要在水泥漿液從孔口溢出后停止注漿；注漿后液面下降時，還需進行孔口補漿。

3.3.1錨桿的定位工作

根據(jù)施工圖進行放線，確定錨桿具體位置。錨孔水平方向的孔距偏差小于等于50mm，垂直方向的孔距偏差小于等于100mm，若出現(xiàn)出現(xiàn)局部偏差可進行調(diào)整。

3.3.2鉆孔準備工作

在滿足支護設(shè)計對錨桿鉆孔參數(shù)的要求下進行鉆孔機具的選擇。鉆孔直徑大于等于150mm。

3.3.3錨索的制作與安置工作

采用低松弛高強度鋼絞線制作錨索，鋼絞線抗拉強度的特征值fk=1,860MPa。自由段長度+錨固段長度+千斤頂工作長度（1.2m）為錨索下料長度。利用鐵線將錨索兩端扎緊，同時用塑料管包裹自由段，這樣就可以避免漿液的滲入。錨索安置后拉緊，確保錨索置于鉆孔中心。

3.3.4錨桿注漿工作

注漿液選用32.5級普通硅酸鹽水泥。

3.3.5腰梁的安裝與錨索張拉工作

采用熱軋普通槽鋼制作腰梁。槽鋼背靠背放置，槽鋼在支點及跨中設(shè)置加勁肋板及連接綴板，腰梁兩腹板凈距與錨孔位置一致，腰梁每連至少兩跨，兩槽鋼接頭處滿足設(shè)計要求。

3.3.6錨桿張拉工作

錨桿的張拉工作在注漿體強度達到18MPa時進行；采用200KN千斤頂單孔張拉，并且循環(huán)二次；錨索按設(shè)計承載力105% 到110%張拉，持荷5min后按設(shè)計承載力的65%鎖定。

4　結(jié)論

通過對此基坑支護體系構(gòu)造、承載機理的研究，根據(jù)工程實測資料和可靠性理論分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場施工實際，對類似的基坑支護提出以下建議：

（1）考慮采用何種支護技術(shù)進行基坑支護時，首先要考慮地層條件、地層巖土體承載能力和巖土體巖性特征。

（2）在進行基坑支護施工時，一定要控制各種樁型的成樁質(zhì)量，盡量選擇隔樁施工，注漿一定要到位。

（3）在錨索和排樁焊接處會出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，這就要求焊接質(zhì)量一定要高。

（4）為了考慮錨索的抗拔力，使錨索與土體較好的粘結(jié)，需采用壓力注漿，但壓力不能太大。

（5）信息化施工是基坑施工的重要配合手段。全方位地監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境，實時調(diào)整施工工藝，確保基坑安全或即使局部失穩(wěn)，也可使損失減至最低。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-386-2