大跨度中介樁復(fù)合對(duì)撐在土方開(kāi)挖施工中的應(yīng)用

尹洪江

天津住宅集團(tuán)建設(shè)工程總承包有限公司 天津 300384

基坑工程是支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、降水以及基坑開(kāi)挖的系統(tǒng)工程[1-3]，在支護(hù)結(jié)構(gòu)選型合理的前提下，基坑開(kāi)挖對(duì)基坑周邊環(huán)境的影響，甚至對(duì)基坑工程的安全都至關(guān)重要?；娱_(kāi)挖時(shí)周圍土體及圍護(hù)墻向迎坑面發(fā)生側(cè)向移動(dòng)，并伴隨地面沉降及坑底隆起，從而引起緊鄰建（構(gòu)）筑物及地下管線的側(cè)移、沉降或傾斜。基坑工程開(kāi)挖必須在全面掌握現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案以及施工工期要求等方面的條件后，進(jìn)行合理的施工組織策劃。工程中結(jié)合地庫(kù)基坑支護(hù)與地庫(kù)外樓座基坑、工程樁相互重疊的情況，施工工序相互交叉，充分利用預(yù)留土對(duì)撐，打破了傳統(tǒng)混凝土和鋼內(nèi)撐的做法，從而不用過(guò)度加大排樁支護(hù)的剛度和穩(wěn)定性。

1 工程概況

工程規(guī)劃總用地面積52 696.90 m2，項(xiàng)目總建筑面積99 530.50 m2，其中：地上面積68 619.00 m2，地下建筑面積30 911.50 m2。西側(cè)為中學(xué)、北側(cè)為居民住宅、東側(cè)為物流城倉(cāng)庫(kù)、南側(cè)為空地。施工設(shè)計(jì)大沽高程為16.5～18.3 m，自然地坪平均標(biāo)高為16.10 m，基坑開(kāi)挖深度為4.45～6.60 m，集水坑深度為6.9 m，電梯基坑深度為7.1 m?；用娣e約30 000 m2，周長(zhǎng)約1 100 m，長(zhǎng)度約260 m，寬度約160 m（圖1）。

圖1 基坑周邊情況示意

基坑土方開(kāi)挖主要遵循 分層、分區(qū)、分塊、分段、留土護(hù)壁，先撐后挖，先形成中間支撐，后限時(shí)對(duì)稱平衡形成端頭支撐，減少無(wú)支撐暴露時(shí)間 的原則。

結(jié)合以上分析，土方開(kāi)挖分為2個(gè)階段進(jìn)行：

第1階段整體采取了分段分層開(kāi)挖的形式，在南、北2部分開(kāi)挖時(shí)采取島式開(kāi)挖，形成利用基坑周圍支護(hù)和中介樁角撐組合形成G環(huán)形閉合支護(hù)形式，此時(shí)預(yù)留灌注排樁支護(hù)與預(yù)留土形成嵌固形式，形成整體平衡支護(hù)外土壓力。

第2階段由于采用臨時(shí)支撐對(duì)撐結(jié)構(gòu)與主體梁板相結(jié)和的支護(hù)形式，對(duì)預(yù)留支護(hù)的土體采用退臺(tái)分級(jí)形式開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)由于中介樁的支護(hù)形式轉(zhuǎn)換減少支護(hù)形式向基坑內(nèi)變形，對(duì)于支護(hù)樁周邊土采取后開(kāi)挖的形式進(jìn)行施工，控制體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中支護(hù)變形的最小量。

2 施工流程及操作要點(diǎn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)施工流程

施工流程主要為：施工準(zhǔn)備→基坑支護(hù)施工→北區(qū)、南區(qū)土方施工→北區(qū)、南區(qū)基礎(chǔ)、傳力桿施工→換撐、支撐拆除施工→北區(qū)、南區(qū)主體傳力桿施工→中部土方施工→中部基礎(chǔ)、主體、傳力桿施工→中部換撐→斜撐拆除→中介樁、傳力桿、冠梁拆除→剩余主體施工。

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)基坑支護(hù)、土質(zhì)以及周邊環(huán)境情況，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)只有東側(cè)具備出土口的條件，為了有效控制基坑變形，基坑土方開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)施工時(shí)，采取 分區(qū)、分塊、分段，先撐后挖、限時(shí)對(duì)稱平衡形成端頭支撐，減少無(wú)支撐暴露時(shí)間 的原則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，土方開(kāi)挖劃分為3個(gè)施工區(qū)域：2個(gè)施工區(qū)段，南、北區(qū)采取全范圍不分層分段開(kāi)挖，中部區(qū)域采取一個(gè)方向分條退臺(tái)開(kāi)挖（圖2）。

圖2 施工區(qū)段劃分

2.2.2 地庫(kù)基坑工程支護(hù)施工

1）沿長(zhǎng)條形基坑周邊依次施作多根支護(hù)樁，然后在多根支護(hù)樁外側(cè)的基坑周邊連續(xù)施作多根止水帷幕樁；并且在放坡部位出土口以及坡度變形較大的地方增設(shè)抗滑樁，防止放坡后的土體滑移。

2）分別從基坑西側(cè)位置開(kāi)始沿平行于基坑短邊的方向，在基坑縱向1/3和2/3處向基坑內(nèi)前后間隔設(shè)置2段中介樁；2段中介樁長(zhǎng)度為短邊的三分之一。采用鋼筋混凝土灌注樁和冠梁組合排樁（圖3）。

圖3 中介樁剖面

3）在待澆筑斜撐位置下方的基坑內(nèi)打入多根豎托樁支撐，然后在多根支護(hù)樁的頂壁上以及2段排樁的樁頂上分別澆筑混凝土冠梁，并澆筑連接在支護(hù)樁頂壁上的混凝土冠梁和2段排樁樁頂頂壁上的混凝土冠梁之間的多根斜撐，以形成基坑上部支護(hù)結(jié)構(gòu)。所述的多根斜撐分別支撐在豎托樁支撐上，基坑上部支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完畢后，伸入基坑內(nèi)的2段排樁與角撐形成整體。

2.2.3 南、北區(qū)施工

基坑南、北兩側(cè)基坑支護(hù)的形式為G環(huán)形的角撐支護(hù)體系，內(nèi)部沒(méi)有對(duì)撐，以及靠近角撐的部位又與先開(kāi)挖的樓座有交叉，因此在開(kāi)挖時(shí)全范圍不分層分段開(kāi)挖，即先挖除南、北兩側(cè)基坑角撐部位的土體，可以盡早利用基坑的角撐的支撐作用，減少基坑在施工過(guò)程中產(chǎn)生的變形，然后再分塊退臺(tái)朝出土口處開(kāi)挖。

1）南、北區(qū)2個(gè)基坑占地面積各約為1.2萬(wàn) m2，角部均設(shè)置內(nèi)支撐，因此先開(kāi)挖G環(huán)形支撐區(qū)域的土方，然后進(jìn)行G環(huán)形內(nèi)撐混凝土的施工，待支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，再分塊對(duì)角撐部位采用小型挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖和駁運(yùn)工作，開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)特別注意機(jī)械對(duì)格構(gòu)柱的保護(hù)，在臨近部位時(shí)采取人工配合開(kāi)挖。按照 對(duì)稱、均衡 的原則將角撐部位分為兩部分進(jìn)行開(kāi)挖，先將對(duì)稱的角撐進(jìn)行挖除，即挖除S-1、N-1處的土方，然后再將S-2、N-2處的土體進(jìn)行挖除。其余排樁支護(hù)處的土方在隨著角撐開(kāi)挖完成后沿著閉合的方向?qū)ο蜷_(kāi)挖，即按照對(duì)稱原則進(jìn)行開(kāi)挖（圖4）。

圖4 南、北區(qū)土方開(kāi)挖示意

2）完成南、北區(qū)小基坑周邊的土方開(kāi)挖后，對(duì)于靠近東側(cè)局部為放坡形式結(jié)合出土口的部位以及對(duì)于預(yù)留的中心部分的土采取分級(jí)退臺(tái)的形式進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖的順序?yàn)椋篠-3～S-6，N-3～N-6。根據(jù)土質(zhì)的情況采取分級(jí)開(kāi)挖形式，開(kāi)挖的坡度不大于1∶1.5，分級(jí)的厚度為3 m，在開(kāi)挖中部預(yù)留對(duì)撐中心土?xí)r，根據(jù)預(yù)留土質(zhì)情況采取放坡的形式進(jìn)行土方開(kāi)挖，開(kāi)挖的坡度不大于1∶2，完成時(shí)對(duì)于形成的土坡按照邊坡工程要求，對(duì)邊坡坡頂、坡面、坡腳和水平臺(tái)階應(yīng)設(shè)排水溝，并做好坡腳防護(hù)，在坡面采取噴射加筋混凝土形式進(jìn)行防護(hù)，并且將水溝與收水井相連接以便外排，挖除后將形成如圖5所示的斷面形式，坡道寬度不小于4 m，坡道坡度不應(yīng)大于1∶8，在開(kāi)挖中部施工預(yù)留土段時(shí)，對(duì)于護(hù)坡要采取人工修正護(hù)坡的形式。機(jī)械挖土應(yīng)挖至坑底以上20～30 cm，余下土方應(yīng)采用人工修底的方式挖除，以減少坑底土方的擾動(dòng)。

圖5 南、北區(qū)域挖除后土對(duì)撐斷面

3）按照結(jié)構(gòu)施工圖紙對(duì)南、北區(qū)的基礎(chǔ)底板和頂板以及傳力板進(jìn)行施工（圖6）。在施工頂板過(guò)程中依據(jù)先做換撐然后再進(jìn)行拆撐的原則，采取基礎(chǔ)底板與圍護(hù)樁回填素混凝土的措施，并且應(yīng)在強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后再進(jìn)行下道工序的施工。

圖6 南、北區(qū)基礎(chǔ)、傳力板施工完成

2.2.4 中部區(qū)施工

1）待南、北區(qū)基礎(chǔ)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并且此處屬于狹長(zhǎng)地帶三面的支護(hù)均已經(jīng)穩(wěn)定，開(kāi)始第2階段土方開(kāi)挖。開(kāi)挖形式采取一個(gè)方向分條退臺(tái)開(kāi)挖，將2段排樁之間的原狀土體以向東側(cè)分塊朝出土口開(kāi)挖，安排2臺(tái)挖掘機(jī)采取錯(cuò)步分條退臺(tái)分級(jí)開(kāi)挖的方式，先進(jìn)行沒(méi)有角撐部位的土方開(kāi)挖，開(kāi)挖的坡度不大于1∶1.5，運(yùn)輸土車輛坡道坡度不小于1∶8（圖7、圖8）。

圖7 對(duì)撐預(yù)留土分條退臺(tái)開(kāi)挖

圖8 對(duì)撐土開(kāi)挖

2）出土口處收口處理。此處收口處支護(hù)形式為工字鋼抗滑樁與深層攪拌樁形式，開(kāi)挖形式采取2次放坡形式開(kāi)挖，由于抗滑樁樁頂標(biāo)高高于土坡標(biāo)高，采取2次開(kāi)挖可避免對(duì)抗滑樁以及止水帷幕的擾動(dòng)，第1次放坡坡度為1∶2，第2次放坡坡度為1∶1.5。

3）按照施工圖紙對(duì)中部的基礎(chǔ)以及傳力板進(jìn)行施工，并根據(jù)換撐要求，待回填素混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后再進(jìn)行斜撐的拆除（圖9）。

圖9 中介樁拆除

3 施工措施

3.1 安全措施

3.1.1 基坑防護(hù)安全保證措施

依據(jù)監(jiān)測(cè)單位的監(jiān)測(cè)方案，設(shè)專人負(fù)責(zé)對(duì)基坑支護(hù)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；又苓呿毎惭b防護(hù)欄桿，防護(hù)欄桿的高度和位置按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)置，防護(hù)欄桿自上而下采用安全立網(wǎng)封閉。

基坑外四周設(shè)置截水臺(tái)及排水溝，并設(shè)置三級(jí)沉淀池，抽排水經(jīng)過(guò)沉淀后排入市政管網(wǎng)。坑邊荷載（積土、料具堆放，道路）與槽邊距離符合規(guī)定?；悠马斠酝? m處設(shè)安全護(hù)欄；坑頂2 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載，2 m外荷載≤15 kPa。

3.1.2 基坑開(kāi)挖安全保證措施

破超高位樁頭時(shí)應(yīng)注意安全，周圍不得有其他施工人員工作。配合清土的工人戴好安全帽，嚴(yán)禁在挖機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)工作。土方開(kāi)挖中若遇地下管道、電線電纜，必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門的核查，待確認(rèn)無(wú)誤后方可對(duì)其進(jìn)行切斷或處理。施工前檢查基坑有無(wú)坍塌危險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，危險(xiǎn)地段設(shè)立安全標(biāo)志，以免人員不慎造成損傷。夜間施工要有充足的照明設(shè)施，主要通道不留盲點(diǎn)，危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)紅色警示燈，全部工人穿反光背心，并配備充足的對(duì)講機(jī)。

加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題應(yīng)及時(shí)報(bào)告相應(yīng)單位，并要求圍護(hù)設(shè)計(jì)單位在最短時(shí)間內(nèi)給出相應(yīng)的加固處理意見(jiàn)。

3.1.3 機(jī)械安全保證措施

機(jī)械操作人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后，持證上崗。嚴(yán)禁酒后作業(yè)。

在作業(yè)過(guò)程中，操作人員不得擅自離開(kāi)崗位或?qū)C(jī)械交給其他無(wú)證人員操作。機(jī)械運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁接觸轉(zhuǎn)動(dòng)部位和進(jìn)行檢修。在修理裝置時(shí)，應(yīng)使其降到最低位置，并應(yīng)在懸空部位進(jìn)行安全支撐。

遇到下列情況，應(yīng)立即停止作業(yè)：填挖區(qū)土體不穩(wěn)定，有坍塌可能；發(fā)生大風(fēng)、暴雪、大霧等情況時(shí)；施工標(biāo)記及防護(hù)設(shè)施被損壞；地面涌水冒泥，出現(xiàn)陷車或因下雨發(fā)生坡道打滑時(shí)；工作面凈空不足以保證安全作業(yè)時(shí)；地下設(shè)施未探明時(shí)；出現(xiàn)其他不能保證作業(yè)和運(yùn)行安全的情況。

當(dāng)機(jī)械發(fā)生重大事故時(shí)，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)必須及時(shí)上報(bào)、組織搶救、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、查明原因、分清責(zé)任、落實(shí)及完善安全措施，并按事故性質(zhì)嚴(yán)肅處理。

夜間工作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)必須有足夠照明，機(jī)械照明裝置應(yīng)齊全完好。

3.2 環(huán)保措施

3.2.1 土方運(yùn)輸

1）現(xiàn)場(chǎng)出入口派專人指揮車輛進(jìn)出，確保安全。土方車輛按順序依次裝土，出場(chǎng)前由人工清掃后擋板、兩側(cè)擋板沿口余土，清掃和清洗輪胎后方可出場(chǎng)。從大門口至巷道路上鋪設(shè)土工織物，派專人進(jìn)行打掃。土方車輛進(jìn)行苫蓋，防止土方灑落。現(xiàn)場(chǎng)施工車輛應(yīng)按規(guī)定路線進(jìn)出，確保工程順利施工至結(jié)束。

2）在大門設(shè)置沖車泵，對(duì)出門的車輛進(jìn)行沖洗。

3.2.2 道路防遺灑措施

1）挖掘機(jī)裝車不得過(guò)滿（運(yùn)輸車上土方堆放最高點(diǎn)不得高于槽幫500 mm，邊緣低于槽幫100 mm）；車輛行進(jìn)途中拐彎要慢行，防止甩土。車輛出場(chǎng)前由專人檢查上蓋，上蓋關(guān)閉不嚴(yán)的車輛嚴(yán)禁出場(chǎng)。

2）各出入口設(shè)專人清掃車輛。

3）現(xiàn)場(chǎng)門口設(shè)置醒目的提示牌，以提示司機(jī)及有關(guān)人員在執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)時(shí)注意防止遺灑。

4）設(shè)置沖車泵、洗車池，清洗車輪，現(xiàn)場(chǎng)及周邊道路覆蓋密目網(wǎng)，安排專人及時(shí)清掃。

3.2.3 防揚(yáng)塵措施

配備一定數(shù)量的灑水車及霧泡機(jī)，經(jīng)常對(duì)施工場(chǎng)區(qū)灑水，對(duì)施工道路、場(chǎng)地采用適當(dāng)硬化或覆蓋草袋等措施，消除揚(yáng)塵源。

3.2.4 減少擾民措施

施工中定期進(jìn)行回訪，對(duì)反映的問(wèn)題加以重視，妥善解決。加強(qiáng)對(duì)參與施工職工的入場(chǎng)教育，杜絕人為的擾民問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的中介樁復(fù)合對(duì)撐土方開(kāi)挖施工技術(shù)，充分利用了土壓平衡原理，在開(kāi)挖方式上通過(guò)預(yù)留土超大跨度主對(duì)撐，借鑒眼鏡法對(duì)稱分區(qū)開(kāi)挖，變多道對(duì)撐為單道主對(duì)撐。

超大跨度主對(duì)撐長(zhǎng)達(dá)160 m，采用樁土結(jié)合，復(fù)合支護(hù)，土體作為主對(duì)撐，橫向傳遞側(cè)向土壓力，支護(hù)樁基對(duì)預(yù)留土體進(jìn)行約束和復(fù)合承載水平土壓力。根據(jù)基坑支護(hù)形式，采取了灌注樁排樁圍護(hù)墻、型鋼水泥土攪拌墻、局部鋼柱抗滑樁結(jié)合；止水形式采用水泥土攪拌樁帷幕，角部采用鋼筋混凝土水平斜撐，中部采用布置2道平行灌注樁排樁圍護(hù)墻，內(nèi)撐采用鋼筋混凝土桁架形式水平斜撐。

對(duì)于中介樁支護(hù)在不同時(shí)段的受力形式的轉(zhuǎn)換，根據(jù)基坑內(nèi)中介樁支護(hù)與預(yù)留土的分隔采取了分段開(kāi)挖施工方式，利用灌注樁與預(yù)留土之間的土拱作用形成整體，以樁土結(jié)合的形式形成基坑超大跨度對(duì)撐，先進(jìn)行中介樁兩側(cè)基坑開(kāi)挖，再進(jìn)行中部預(yù)留土開(kāi)挖。