內(nèi)拋式注漿鋼管支撐技術(shù)在某項目基坑圍護中的應用

邱恒

摘要：某擬建大型商業(yè)綜合體項目基坑西側(cè)浦錦路中部約120m范圍的原基坑圍護設(shè)計方案采用斜拋撐，須對底板進行分塊施工，由于基坑外側(cè)不具備挖土條件，現(xiàn)場挖土存在一定難度，而且圍護方案的選型及施工對總體工程的施工進度影響較大，因此采用內(nèi)拋式注漿鋼管圍護替代原斜拋撐，鉆孔灌注樁/土工法同原設(shè)計。內(nèi)拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術(shù)，優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方，無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況，無換撐工序，節(jié)省施工工期。

關(guān)鍵詞：建筑物;基坑圍護;斜拋撐;內(nèi)拋式注漿鋼管

1 引言

某擬建大型商業(yè)綜合體項目，位于上海市閔行區(qū)，場地地勢較平坦，共布設(shè) 12 幢 9 層辦公或商鋪、2棟2層展示和餐飲、1 棟 5 層商業(yè)樓、一個集中地下車庫及相關(guān)的配套設(shè)施，總建筑面積為 153450 平方米。基坑總面積約5.0萬m2，基坑周長約1000m。設(shè)置一層地下室，建筑±0.000相當于絕對標高+5.100m，周邊道路路面絕對標高約+4.400m，本工程地下室底板板面相對標高統(tǒng)一為-5.600m，地庫底板厚度400mm，主樓底板厚度650mm，一般地下車庫底板開挖深度為5.40m，主樓區(qū)域底板開挖深度為5.65m。

基坑西側(cè)浦錦路中部約120m范圍原設(shè)計方案采用斜拋撐，須對底板進行分塊施工，由于基坑外側(cè)不具備挖土條件，現(xiàn)場挖土存在一定難度，而且圍護方案的選型及施工對總體工程的施工進度影響較大，所以在確保工程安全和質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)投資效益最優(yōu)化顯得尤為重要。

2 擬建場地條件分析

2.1 地層條件

根據(jù)本場地勘察資料，該勘察場地位于長江三角洲入海口東南前緣，其地貌屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海平原類型。受周邊建設(shè)項目堆土影響，擬建場地內(nèi)部地勢起伏較大，局部區(qū)域堆土厚度超過3.00m，根據(jù)項目要求，基坑圍護施工前需將擬建場地整平至絕對標高+4.400m，即相對標高-0.700m。

擬建場地地基土在勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要由飽和粘性土、粉性土和砂土組成，具水平層理。按其沉積年代、成因類型及其物理力學性質(zhì)的差異可劃分為7個主要土層（若干個亞層），基坑開挖影響深度范圍內(nèi)場地分層主要有以下特點：

①層填土，遍布，可分為①1層雜填土和①2層素填土，雜填土，厚度約0.6～2.5m;素填土厚度約1.5～2.5m。

②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土，層底較平緩，含氧化鐵斑點，稍有光澤，局部夾少量粉土團塊，可塑，中等壓縮性，土質(zhì)均勻。

③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，遍布，呈流塑狀，含云母，有機質(zhì)，局部夾薄層粉砂，土質(zhì)不均勻。具有壓縮性高、強度低、滲透性小和靈敏度高等特性，該層在不同深度含有有多層薄層粉土。

③夾層灰色粘質(zhì)粉土，遍布，中等壓縮性，局部夾少量粘土，中等搖震反應，無光澤低等干強度，低等韌性，場地北側(cè)層厚約 1.5m，場地南側(cè)約 5.0m。

④層灰色淤泥質(zhì)粘土，遍布，呈流塑狀，夾少量極薄層粉性土，具有壓縮性高、強度低、滲透性小和靈敏度高等特性。

⑤層灰色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)不均，含云母及貝殼碎屑，夾薄層粘性土。無搖震反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，呈軟塑狀，中等-高等壓縮性。

場地典型工程地質(zhì)剖面及靜探曲線詳見圖1。

2.2 水文地質(zhì)條件

對本工程基坑有影響的含水層為淺層的潛水層，主要補給來源為大氣降水和地表水。

（1）潛水。本次勘察期間測得地下潛水穩(wěn)定水位埋深為0.50m～4.00m（局部人工堆土較厚），其相應標高為+2.65 m～+4.17m。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DGJ08-11-2010）有關(guān)條款，上海地區(qū)水位埋深一般在0.5m～1.5m，年平均水位埋深為0.5～0.7m，設(shè)計時取地下高水位埋深0.50m考慮計算。

（2）承壓水。深部第⑦層為上海地區(qū)第一承壓含水層，據(jù)上海地區(qū)已有工程的長期水位觀測資料，第⑦層中的承壓水，水位年呈周期性變化，水位埋深的變化幅度一般在3.0m～12.0m，均低于潛水水位。因本工程基坑開挖深度7.0m左右，承壓水對本工程基坑開挖無影響。

（3）后注漿灌注樁對承載力、原設(shè)計樁型的影響。

2.3 不良地質(zhì)條件

根據(jù)勘察資料，擬建場地紅線南側(cè)約 20.0m 分布有寬度約 40.0m 的周浦塘，水深約4.0m左右，淤泥厚度約1.0m左右，場地因周邊建設(shè)場地人工堆土影響，現(xiàn)狀雜填土厚度約 0.6-2.5m，據(jù)現(xiàn)場踏勘，局部高度超過3.0m，素填土厚度最深約7.0m 左右。因場地內(nèi)存在大量堆土區(qū)域且堆土較厚，勘察期間部分螺紋孔及小螺紋孔加孔受場地條件限制無法施工，待場地內(nèi)部明暗浜經(jīng)補勘探明后再進行針對性處理。

2.4 基坑圍護設(shè)計參數(shù)

基坑圍護設(shè)計主要參數(shù)如表1所示。

3 基坑西側(cè)設(shè)計方案

本工程地下設(shè)置一層地下室，建筑±0.000 相當于絕對標高+5.100m，場平后場地絕對標高按+4.400m 考慮，即相對標高-0.700m?；右话銋^(qū)域開挖深度5.80m（按貼邊承臺考慮）。基坑安全等級為三級，環(huán)境保護等級為三級。原設(shè)計基坑大部分區(qū)域采用重力壩圍護，基坑西側(cè)（約120m）采用鉆孔灌注樁或土工法加斜拋撐圍護，圍護平面及相關(guān)剖面見下圖2～3。

原設(shè)計方案采用斜拋撐，須對底板進行分塊施工，由于基坑外側(cè)不具備挖土條件，現(xiàn)場挖土存在一定難度，因此采用內(nèi)拋式注漿鋼管圍護替代原斜拋撐，鉆孔灌注樁/土工法同原設(shè)計，具體設(shè)計參數(shù)如下：6-6 剖面：采用700@900鉆孔灌注樁，樁長14.0m;采用雙排2700@1000水泥土攪拌樁進行止水，攪拌樁長12.5m;7-7 剖面：采用雙排2700@1000水泥土攪拌樁，攪拌樁長15.3m;攪拌樁內(nèi)插型鋼H700×300×13×24，采取隔一插一方式，型鋼長度為16.0m;內(nèi)拋式注漿鋼管：注漿鋼管樁采用Φ273x10@3.5m，水平傾角為50°，樁長21m，單根水泥用量不小于3.0 噸。注漿鋼管樁需避讓工程樁;配筋墊層：基坑貼邊6m 區(qū)域設(shè)置厚200mm 配筋墊層，內(nèi)配10@200X200 雙層雙向鋼筋網(wǎng)片。

內(nèi)拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術(shù)，可取代常規(guī)方案的支撐體系，優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方，無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況，無換撐工序，節(jié)省施工工期。技術(shù)優(yōu)點：

1.代替了原有復雜的支撐體系，施工內(nèi)容大大減小。

2.受力體系類似常規(guī)的斜拋撐，但無須對底板進行分塊施工。

3.施工速度較快，且可實現(xiàn)土方的敞開式開挖，施工工期大大節(jié)約。

4.無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況，地下結(jié)構(gòu)施工可連貫進行。

5.無換撐工序，節(jié)約成本及工期。

6.有利于基坑的風險控制。，內(nèi)拋式支撐可在基坑回填后割除，基坑變形可控。

7.綠色環(huán)保，環(huán)境及社會效益明顯。鋼筋、混凝土等材料用量遠少于常規(guī)方案，又避免了拆撐時對環(huán)境的二次噪音、粉塵污染。

4 施工工藝流程

4.1 施工工藝流程

前撐式基坑支護組合技術(shù)采用單排或雙排排樁圍護結(jié)構(gòu)，包括壓頂板/圈梁、圍護墻以及多組型鋼、鋼管，根據(jù)工程特點，鋼管前撐入基坑內(nèi)部，交錯分布，形成穩(wěn)定體系，保證基坑安全。前撐式基坑支護組合技術(shù)主要施工工藝流程如圖6所示。

1、溝槽開挖：溝槽開挖深度70cm，高于設(shè)計標高50cm，溝槽開挖寬度80cm。施工工作面必須滿足平整，有足夠的強度，保證鉆機施工時候平穩(wěn)（若有必要鋪設(shè)鋼板）。

2、鉆機引孔：孔位定位是要考慮到引孔的直徑大于鋼管直徑，所以以樁位底標高定位引孔的底標高，避免施工誤差。根據(jù)土層的地質(zhì)條件來調(diào)節(jié)引孔深度。原則上不小于2米。

3、安放鋼管：

（1）鋼管運輸過程必須在1/3處設(shè)置兩個吊點，保證鋼管運輸?shù)陌踩瑖澜羞\。

（2）鉆機移到安全距離，設(shè)置到同角度，作為鋼管安放的參照角度。

（3）安放過程中有機械手拎起端部，挖機配合吊住另一端，協(xié)助機械手將鋼管調(diào)整到孔位。

（4）在鋼管下放過程中，以鉆孔機的傾斜角作為校正，下放過程中務(wù)必做到準確、均速、平穩(wěn)。

4、碎石填充：鋼管安放后進行碎石填充。選用孔徑為20～40mm大小的碎石。填充前需挑出雜質(zhì)、清洗碎石，避免注漿時堵塞注漿孔口。

5、孔底注漿：注漿鋼管在使用前應檢查有無破裂和堵塞，接口處要牢固，防止注漿壓力加大時開裂跑漿。注漿時通過注漿泵加壓，低速注入孔底。注漿分三次注入，第一次注漿以漿液泛出注漿孔壁為止，時長40分鐘左右。間隔時間不小于1.5小時。注漿量每根不小于4噸。

6、鋼板焊接：必須選用502焊條，采取滿焊保證焊縫質(zhì)量。鋼板的焊接必須和壓頂梁（板）做到有效的接觸，滿足設(shè)計要求。

7、裝配式墊層施工：施工前做好基坑開挖的跟蹤，基坑開挖到底后立即進行安裝。安裝時先將基地鑿平，在底部開槽或填干水泥鋪平。裝配式墊層按照圖紙進行加工。

8、鋼管支撐拆除：

（1）鋼管支撐拆除時，需先焊斷與結(jié)構(gòu)接觸部分的鋼管，而后露出填芯。

（2）采用鋼筋混凝土切割機割斷填芯素混凝土。

（3）采用同樣的辦法分別切斷鋼管同外墻及結(jié)構(gòu)底板的連接。

（4）采用風鎬鑿除多余的填芯素混凝土。

4.2 施工要求

4.2.1 注漿鋼管

（1）鋼管注漿樁桿體采用Φ273X10（Q235B）鋼管，應清除油污、銹斑，嚴格按設(shè)計尺寸下料，每根鋼管的下料長度誤差不應大于50mm。

（2）鋼管注漿樁自下而上注漿，分三次注漿，每間隔1.5小時注漿一次。注漿鋼管底端2m范圍布置不少于10個注漿孔，梅花形布置，注漿孔直徑不小于8mm，每個孔外設(shè)置倒刺，倒刺采用10x10x3mm角鐵，長度15mm，與鋼管滿焊連接，焊縫尺寸3mm;注漿孔外倒刺也可采用弧形鋼板。

（3）注漿水泥采用P.O.42.5級普硅水泥，漿液水灰比0.55，單根樁水泥用量不少于設(shè)計要求值。

（4）圈梁在內(nèi)部設(shè)置鋼管，預留鋼管注漿樁孔道，澆筑圈梁前用麻袋將孔道填滿。

（5）圈梁縱筋遇預留孔道鋼管時可適當調(diào)整間距，但間距不應大于200mm。

（6）注漿體應進行水泥漿或砂漿試塊抗壓強度試驗檢測，檢測結(jié)果應符合設(shè)計要求;對漿體的強度檢驗數(shù)量應為每15根鋼管注漿樁不少于1組，每組不應少于6個試塊。

（7）鋼管注漿樁待地下結(jié)構(gòu)底板施工完成后進行割除。

（8）應進行鋼管注漿樁靜載荷試驗確定單樁承載力。

4.2.2 土方開挖

（1）土方開挖前應具備開挖條件，監(jiān)理單位應按相關(guān)標準對圍護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進行檢查或驗收;開挖應按照分層、分段、分塊、對稱、平衡、限時的方法確定開挖順序;

（2）本段基坑需分4段進行開挖，單段開挖長度不超30m;

（3）基坑開挖的土方不得在臨近建筑及基坑周邊影響范圍內(nèi)堆放，并應及時外運;

（4）基坑分層開挖厚度不應大于4m，臨時邊坡坡度不大于1：1.5;

（5）坑底以上30cm土方應采取人工修底的方式挖除，并防止坑底土體擾動;混凝土墊層應做到隨挖隨搗，挖土到設(shè)計標高后，應在8 小時內(nèi)澆筑墊層，墊層澆至圍護樁邊，無墊層坑底最大暴露面積不得大于200m2;

（6）鄰邊的局部深坑（深度超過1.5m）應在大面積墊層完成后開挖，嚴禁一次開挖到底;

（7）基坑分塊開挖時，開挖至坑底后，相應分塊底板需在15天內(nèi)澆筑完成;

（8）基坑邊超載應控制在15kN/m2以內(nèi)，并嚴格控制不均勻堆載;大量超載位置應另行加固;

（9）遵循先撐后挖、限時支撐、嚴禁超挖的原則，無支撐暴露時間控制在48小時之內(nèi)，無支撐暴露長度不大于30m;

（10）挖土機械嚴禁直接壓過支撐桿件，挖土機械通過支撐前，必須回填30cm厚土體，并鋪設(shè)道板架空后方可通行;

（11）挖土機械嚴禁碰撞工程樁、圍護樁;挖土應先掏空鋼管、工程樁四周，避免鋼管承受不均勻的側(cè)向土壓。

5 結(jié)論與建議

內(nèi)拋式注漿鋼管支撐是一項基坑支護新技術(shù)，可取代常規(guī)方案的支撐體系，優(yōu)化施工流程及工期;可實現(xiàn)敞開式開挖土方，無支撐施工、養(yǎng)護和拆除工況，無換撐工序，節(jié)省施工工期。施工過程中應嚴格按照施工工藝流程進行施工，為控制基坑位移，應在開挖前編制詳細的分塊開挖施工組織設(shè)計，并采取措施防止坑壁滲漏和確?？觾?nèi)降水效果。

（作者單位：上海常筑建筑工程技術(shù)有限公司）