狹小空間深基坑復(fù)合支護(hù)體系施工技術(shù)

□□ 郭世峰

(山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，城市化發(fā)展的不斷加速，為了解決城市，特別是大中型城市人類居住與辦公問題，人們不得不將建筑空間由以往的低層、多層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向高層、超高層結(jié)構(gòu)。在向高空發(fā)展的同時(shí)也不斷地向地下空間開發(fā)，由此在城市狹小的空間中，深基坑支護(hù)、開挖、降水等施工環(huán)節(jié)成為了工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1 工程實(shí)例

某工程項(xiàng)目占地面積為9 287.7 m2，總建筑面積為40 955.77 m2，主樓部分地下3層，地上24層，地庫部分地下2層?；娱_挖深度為11.7 m，東西長約為110 m，南北寬約為60 m，整體呈長方形，基坑面積約為6 600 m2。由于地處鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)形式為基坑4個(gè)角部采用鋼筋混凝土灌注樁加1道水平鋼管內(nèi)支撐；基坑南、北側(cè)中部采用鋼筋混凝土灌注樁加1道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)；基坑四周止水帷幕采用三軸水泥攪拌樁，降水采用坑內(nèi)管井降水，坑外回灌。但由于基坑?xùn)|側(cè)距離建筑物較近，為保證基坑尺寸，經(jīng)與設(shè)計(jì)院、建設(shè)單位協(xié)商，基坑?xùn)|側(cè)三軸攪拌樁與鋼筋混凝土灌注樁施工采用橫向三軸攪拌樁，中央部位再套打鋼筋混凝土灌注樁，為此施工難度增加。

2 工程存在問題及問題解決思路

2.1 存在問題

工程存在問題如下：

(1)該工程基坑支護(hù)與土方開挖相互影響，其中腰梁、預(yù)應(yīng)力錨索、鋼支撐需穿插施工，各工序的銜接是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

(2)該工程基坑支護(hù)體系緊鄰紅線，樁位偏差過大直接影響基坑尺寸和紅線。

(3)基坑水平鋼支撐體系安拆受施工場(chǎng)地限制，無法正常施工。

2.2 解決思路

針對(duì)工程存在問題分析如下：

(1)根據(jù)專項(xiàng)施工方案提前規(guī)劃施工路線，待基坑周邊三軸攪拌樁、鋼筋混凝土灌注樁施工完畢且達(dá)到一定強(qiáng)度后，分段分層土方開挖，每1段第1層土方開挖深度不得超過腰梁底標(biāo)高，待每段臨空作業(yè)面形成后開始腰梁、預(yù)應(yīng)力錨索、鋼支撐等工序施工，確保工序銜接緊密。

(2)采用JPS精準(zhǔn)定位每個(gè)樁位，為減少誤差，對(duì)三軸攪拌樁在溝槽內(nèi)安放定位槽鋼，對(duì)灌注樁、格構(gòu)柱施工在定位點(diǎn)安放定位裝置。

(3)水平鋼支撐安拆采用現(xiàn)場(chǎng)原位組裝，采用50 t吊車、三腳架，倒鏈、千斤頂配合進(jìn)行安拆作業(yè)。

3 工藝原理

狹小空間深基坑復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)的基本原理是基坑四周止水帷幕采用三軸攪拌樁，內(nèi)側(cè)垂直支護(hù)體系采用鋼筋混凝土灌注樁，水平支護(hù)體系四個(gè)角部在-4.45 m處做腰梁加水平鋼管內(nèi)支撐，中部在-4.45 m處做腰梁加預(yù)應(yīng)力錨索，灌注樁頂部采用冠梁連通，最后隨土方開挖進(jìn)度在側(cè)壁噴射混凝土面層。

針對(duì)該工程施工場(chǎng)地狹小，基坑支護(hù)體系先沿基坑四周打三軸攪拌樁，再施工鋼筋混凝土灌注樁、格構(gòu)柱，然后開始冠梁施工，之后基坑整體分區(qū)域分層土方開挖至腰梁底，開始腰梁、預(yù)應(yīng)力錨索、鋼支撐、混凝土面層穿插施工，接著第二步、第三步土方開挖，開挖同時(shí)進(jìn)行混凝土面層施工。土方開挖到墊層底后，要及時(shí)澆筑混凝土墊層。

具體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 深基坑復(fù)合支護(hù)施工工藝流程

4 施工過程及質(zhì)量控制

4.1 施工準(zhǔn)備

深基坑復(fù)合支護(hù)施工準(zhǔn)備如下：

(1)施工前，應(yīng)掌握工程水文地質(zhì)資料及周邊建筑物、構(gòu)筑物、地下管線等相關(guān)資料。根據(jù)圖紙、勘察報(bào)告及周邊相關(guān)資料優(yōu)化圖紙。

(2)鑒于該工程的特殊性，為解決施工場(chǎng)地狹小帶來的問題，將圖紙后澆帶位置做調(diào)整，并及時(shí)做好技術(shù)核定，以便整體規(guī)劃施工段，確定施工順序及機(jī)械配置。

(3)根據(jù)后澆帶劃分，最終確定為4個(gè)流水施工段，考慮東側(cè)鋼支撐施工困難，待四周樁體施工完畢并達(dá)到一定強(qiáng)度后，采用兩臺(tái)WY370反鏟挖機(jī)從東向西退臺(tái)挖土施工，盡快為腰梁、鋼支撐、預(yù)應(yīng)力錨索分段提供臨空工作面。

(4)考慮到基坑上部土質(zhì)軟弱，為避免樁孔塌陷，在平整場(chǎng)地后對(duì)打樁區(qū)域局部進(jìn)行夯填、碾壓。

4.2 三軸攪拌樁與鋼筋混凝土灌注樁施工

三軸攪拌樁與鋼筋混凝土灌注樁施工是該工程最為緊張的階段，也是決定后續(xù)工作正常進(jìn)行的關(guān)鍵所在，所以，先進(jìn)行基坑四周的三軸攪拌樁施工，期間穿插主樓部位的鋼筋混凝土灌注樁施工，待三軸攪拌樁施工完畢，再進(jìn)行支護(hù)體系的鋼筋混凝土灌注樁的施工。該工序的重點(diǎn)在于準(zhǔn)確定位樁位，確保樁位偏差在允許范圍內(nèi)。具體施工控制如下：

(1)測(cè)量放線

在測(cè)量放線前，必須核驗(yàn)建設(shè)單位提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，然后根據(jù)圖紙給定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)出基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的軸線交叉點(diǎn)，并對(duì)交叉點(diǎn)做好標(biāo)志，引設(shè)到安全位置做好保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)交叉點(diǎn)應(yīng)不少于3個(gè)，每個(gè)點(diǎn)必須引設(shè)到安全位置并做好保護(hù)，根據(jù)交叉點(diǎn)放出需要施工的樁位點(diǎn)，每次樁位點(diǎn)的施放必須以這3點(diǎn)為依據(jù)，嚴(yán)禁根據(jù)已放的樁位點(diǎn)施放樁位點(diǎn)，以免出現(xiàn)累計(jì)誤差。

(2)安裝定位架

無論是三軸攪拌樁還是鋼筋混凝土灌注樁，在打樁前，必須在樁位點(diǎn)上安裝定位架，嚴(yán)禁盲目施工。對(duì)于三軸攪拌樁，一般采用鋪設(shè)槽鋼的方法來做定位架，具體做法為：先開挖溝槽，在溝槽兩側(cè)根據(jù)樁位控制線鋪設(shè)定位槽鋼，然后在定位槽鋼上畫出樁位控制點(diǎn)，操作人員依據(jù)樁位控制點(diǎn)即可正常施工。

4.3 第一步土方開挖

第一步從基坑?xùn)|側(cè)挖至標(biāo)高-5.0 m處，先挖腰梁及支撐部位，再向房心順序展開。

第一步土方開挖前，應(yīng)做好以下工作：

(1)降水井穿插于混凝土灌注樁施工環(huán)節(jié)，待基坑止水帷幕及側(cè)壁混凝土灌注樁施工完畢，降水井開始抽水。降水井水位應(yīng)低于開挖深度0.5～1 m。

(2)冠梁施工完畢，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%(具體以試塊報(bào)告為準(zhǔn))。

4.4 鋼支撐及預(yù)應(yīng)力錨索施工

鋼支撐、預(yù)應(yīng)力錨索施工兩者互不沖突，工藝上水平鋼支撐施工前，必須在腰梁施工完畢并達(dá)到一定強(qiáng)度后方可安裝水平鋼支撐，預(yù)應(yīng)力錨索施工是在腰梁施工前先將錨索打入，再施工腰梁，最后施加預(yù)應(yīng)力。

由于施工場(chǎng)地有限，鋼支撐施工采用現(xiàn)場(chǎng)原位拼裝整體吊裝法進(jìn)行施工，即腰梁施工完畢，平整鋼支撐區(qū)域場(chǎng)地，然后現(xiàn)場(chǎng)組裝鋼支撐架體，架體包括各節(jié)鋼管，調(diào)整節(jié)、端頭節(jié)，待連成整體后，采用50 t履帶吊整體起吊配合安裝。在安裝期間，施加預(yù)應(yīng)力時(shí)需要注意以下問題：

(1)施加預(yù)應(yīng)力前仔細(xì)查找圖紙，明確預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值，該工程預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值為500 kN。

(2)預(yù)應(yīng)力施加前，檢查油泵、千斤頂校驗(yàn)情況，以免運(yùn)行期間出現(xiàn)異常。

(3)施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，預(yù)應(yīng)力值應(yīng)比實(shí)際值多加10%的預(yù)應(yīng)力損失值，且預(yù)應(yīng)力施加應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，第一次預(yù)加60%～80%，及時(shí)檢查螺栓、螺帽是否異常，若無異常，則施加第二次預(yù)應(yīng)力，此次預(yù)應(yīng)力值可施加到設(shè)計(jì)要求。

(4)每次預(yù)應(yīng)力施加要做好記錄并備案。

(5)在二次預(yù)應(yīng)力施加到位后，采用預(yù)先準(zhǔn)備好的鍥塊在活絡(luò)端末端楔緊，然后對(duì)千斤頂卸力，移開千斤頂，解開鋼絲繩掛鉤，完成吊裝。

4.5 第二及三步土方開挖

第二步、第三步土方采取接力退臺(tái)挖土，挖至墊層底。

第二步、第三步土方開挖前，應(yīng)注意：腰梁、預(yù)應(yīng)力錨索注漿體及混凝土面層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可進(jìn)行。對(duì)降水井采取保護(hù)措施，并做好降水工作。伴隨開挖進(jìn)度對(duì)支護(hù)樁立面及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土面層。

4.6 適用范圍

該技術(shù)適用于城市建筑基坑深度較深、周邊環(huán)境復(fù)雜且場(chǎng)地狹小的基坑支護(hù)工程。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展，深基坑工程在大城市中屢見不鮮，采用多種支護(hù)體系綜合支護(hù)，有效地阻止了基坑壁的滑移；提高了基坑內(nèi)側(cè)松軟土質(zhì)受基坑壁處土體壓力而產(chǎn)生的抗隆起力和基坑壁的抗剪能力。且該技術(shù)施工設(shè)備簡(jiǎn)單，采用水泥土攪拌樁機(jī)、錨桿機(jī)、錨桿張拉設(shè)備、混凝土噴護(hù)設(shè)備或灌注樁施工設(shè)備即可，有利于城市基坑施工場(chǎng)地狹小的場(chǎng)地施工，更有利于城市綠色施工。