基坑側(cè)壁GRF01垂直支護(hù)施工技術(shù)

王燕飛 中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司中級(jí)工程師

城市發(fā)展是綜合性的整體進(jìn)步。隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)越來越多，建設(shè)用地日漸稀缺，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一般在不擾動(dòng)其他建筑的同時(shí)在建筑用地附近垂直開挖基坑。每個(gè)地區(qū)的地質(zhì)形式不一，導(dǎo)致支護(hù)存在一定困難。本文通過研究GRF01-H 型綠色支護(hù)技術(shù)，解決了垂直開挖面支護(hù)施工速度慢及效率低的問題。

1 概述

1.1 工程概況

西安植物園地下停車場(chǎng)位于西安市雁塔區(qū)小寨街道辦西安植物園，東側(cè)緊鄰龍湖曲江盛景，南側(cè)緊鄰曲江頤景。地質(zhì)為黃土和粉質(zhì)性粘土，擬建地下車庫屬乙類建筑。設(shè)計(jì)基坑支護(hù)形式為鉆孔灌注樁（705 根）+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工，鉆孔灌注樁外圍有雙管旋噴樁合圍?；訛殚L(zhǎng)方形，開挖深度平均約10m，最深12.22m，樁身圍護(hù)面積約7000m2。

地下停車場(chǎng)采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為地下一層兩跨箱型框架結(jié)構(gòu)。淺基坑土釘支護(hù)段深約2.55m，采用110（C25）土釘，間距1200×1200，坡度1:0.5，土釘墻與圍護(hù)樁間最小平臺(tái)寬度為1.5m。主體圍護(hù)采用Φ1000@1300 圍護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。原方案中樁間土為傳統(tǒng)掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，考慮到環(huán)保施工和工藝經(jīng)濟(jì)高效等因素，現(xiàn)擬采用GRF01-H 綠色裝配式樁身支護(hù)工藝。

1.2 周邊環(huán)境及地質(zhì)情況

本工程北側(cè)約150m 處有西安植物園家屬樓，建筑物結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)；東南側(cè)以居民樓為主，結(jié)構(gòu)形式為鋼混結(jié)構(gòu)。該地理位置上部覆蓋5 ～12m 黃土，土層中濕陷性土層厚度約3 ～5m，濕陷土層等級(jí)在Ⅰ～Ⅱ級(jí)，屬非自重濕陷性場(chǎng)地，地基承載力每平方米12 ～18t。下層為水位下飽和黃土，每平方米承載力約8～12t，水位下飽和土下層為亞粘土與砂礫層。

2 基坑開挖支護(hù)方案

2.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

該工程基坑采用Ф100cm、間距130cm 圍護(hù)樁加錨索支撐支護(hù)體系，淺基坑采用土釘墻支護(hù)方式進(jìn)行施工?；觾?nèi)土方開挖過程中，加強(qiáng)地下水位情況及樁體位移情況監(jiān)測(cè)，確保地下水位位于基坑底部1m 深度同時(shí)驗(yàn)證基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)是否安全可控。

2.2 土方開挖

基坑開挖和垂直支護(hù)施工需同步進(jìn)行。每次開挖深度不超過1.2m，嚴(yán)格控制開挖深度，每層開挖不得超出限定值。如遇特殊土層，開挖深度不超過1m，當(dāng)土層穩(wěn)定性較差時(shí)，避免一次性減少開挖深度致使土體失穩(wěn)。開挖到基底后，利用小型挖掘機(jī)對(duì)腋腳處以及邊坡進(jìn)行削坡處理，基坑底部距離設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm 時(shí)使用人工開挖，避免擾動(dòng)地下土。在修整好的坡面上埋設(shè)GRF01-H 所需厚度的標(biāo)志，快速進(jìn)行支護(hù)施工。

項(xiàng)目基坑分層分段開挖，GRF01-H 垂直支護(hù)在冠梁成型第一排錨索注漿結(jié)束時(shí)方可進(jìn)入施工。具體工序?yàn)椋汗诹撼尚?、第一排錨索注漿完成→樁身清理、第一階面層鋪裝、固定→第一排腰梁完成、第二排錨索注漿完成→第二階面層鋪裝、固定→第二排腰梁完成、第三排錨索注漿完成→最下階面層鋪裝、固定。最終完成安裝。

3 GRF01-H支護(hù)施工

3.1 傳統(tǒng)工藝存在的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)工藝采用掛網(wǎng)噴錨措施，有一定能力確保樁間土的防護(hù)，但噴混質(zhì)量無法保證防護(hù)效果。掛網(wǎng)噴錨施工是將Ф4 或Ф6 圓鋼焊接成15cm×15cm 方格形狀，利用L 型鋼筋固定在圍護(hù)樁上，之后進(jìn)行噴射混凝土施工。噴射混凝土對(duì)材料、噴錨面質(zhì)量及光滑度的要求較高。噴射混凝土材料含有砂礫，砂礫棱角對(duì)后期敷設(shè)防水卷材具有極大的影響[1]。

傳統(tǒng)的掛網(wǎng)噴錨是主要以一定比例的水泥、砂子、石子進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，通過空氣壓縮機(jī)對(duì)拌合好的混凝土料壓送至噴槍，然后對(duì)基坑表面進(jìn)行混凝土噴射。這種傳統(tǒng)噴射方式不能有效的保證環(huán)保要求，對(duì)施工周邊環(huán)境影響較大。

噴射混凝土使用的小型機(jī)具比較多，工序較復(fù)雜。傳統(tǒng)噴射混凝土與GRF-01支護(hù)施工方案比較不能優(yōu)化施工工序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理及施工技術(shù)要求不能形成統(tǒng)一化，增加施工單位成本。

3.2 GRF01-H支護(hù)特點(diǎn)

GRF01-H 型材料主要由土工格柵和高分子防水材料混合而成。土工格柵一般用于高速公路、鐵路及房建等路基中，是將高分子材料與內(nèi)部鋼絲融合而成的一種材料，連接時(shí)采用超聲波技術(shù)進(jìn)行連接與焊接。土工格柵展開后是菱形塊組成的方格網(wǎng)，呈現(xiàn)蜂窩立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)狀，屬于特種土工合成材料。土工格柵在巖石工程、土方工程、砂石工程及填土工程中向界面產(chǎn)生較大的摩擦系數(shù)，使土體及砂石之間摩擦粘聚力增強(qiáng)，產(chǎn)生抗滑動(dòng)能力好、穩(wěn)定性強(qiáng)的施工墊層作用。土工格柵一般與土工格室放置在摩擦力小、易滑動(dòng)界面的土體中作為施工墊層，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。在土工格柵一側(cè)增加高分子防水面層，既能防水又能防止土體坍塌。

GRF01 綠色裝配式樁間防護(hù)面層綜合抗拉強(qiáng)度為13.3kN/m(變形率2%)，錨固采用射釘L 型釘。面層與支護(hù)樁連接，采用縱向柔性加筋肋+射釘。在射釘處增加圓形墊片，防止射釘生銹對(duì)GRF01 型支護(hù)產(chǎn)生影響。面層上下搭接應(yīng)保持上外下內(nèi)、搭接寬度為20cm?？v向搭接時(shí)，搭接位置設(shè)在樁體上，采用縱向加筋肋射釘固定。翻邊施工時(shí)首幅面層與冠梁側(cè)縱向錨固寬度不小于50cm，坑底壓邊采用C20 墊層，厚度不小于8cm，寬度30cm，面層向坑內(nèi)延伸不小于30cm。

綠色裝配式GRF 面層主要是由加筋格柵、性能材料和防水材料等復(fù)合而成的具有一定抗拉強(qiáng)度的復(fù)合材料。面層材料通過卡扣、高強(qiáng)螺栓及固定條固定，樁間支護(hù)穩(wěn)固平整，便于豎向鋪貼結(jié)構(gòu)防水卷材。

3.3 GRF01-H施工要點(diǎn)

基坑支護(hù)技術(shù)中，樁間形成土拱效應(yīng)，樁間拱內(nèi)土無需考慮側(cè)向壓力，取決于土體自重及地下水。樁間土的流失一般受地下水影響，導(dǎo)致樁間成拱效應(yīng)弱化[2]。

基坑開挖過程需注意樁和樁間土的保護(hù)，防止破壞樁體和樁間土過度超挖；基坑側(cè)壁和樁間土采用鐵鍬或鎬等進(jìn)行整平，防止不平整對(duì)GRF 面層造成影響；基坑支護(hù)側(cè)壁防護(hù)步距不大于其自立高度；基坑上部應(yīng)做好截水和排水措施，防止地下水侵入對(duì)基坑造成傷害；錨索施工、腰梁施工、錨索安裝及注漿完畢后，面層及時(shí)穿錨索下鋪、鉆孔及錨索按正常工序作業(yè)；鋼腰梁焊接時(shí)應(yīng)注意防止電焊機(jī)火花飛濺到面層防護(hù)上；腰梁底部預(yù)留面層搭接長(zhǎng)度，一般面層下放0.5m，初步固定于樁身，隨著基坑的開挖將下一層GRF 面層相連接形成整體。

綠色裝配式GRF 面層施工時(shí)要求密貼圍護(hù)樁樁身及樁間土，防止樁間土與GRF面層之間出現(xiàn)過大空隙。

L 型釘初次固定、泄水孔布置面層幅度確定后，先用L 型釘將面層初步固定，如需樁間引水，將泄水孔安置于樁間坡面。

4 注漿和降水輔助支護(hù)

4.1 滲透注漿支護(hù)

滲透注漿是指在壓力作用下，漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙，排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體，而基本上不改變土和巖石的結(jié)構(gòu)和體積，所用壓力相對(duì)較小。滲透灌漿適用于本地區(qū)地層結(jié)構(gòu)，具有代表性的滲透灌漿理論有球形擴(kuò)散理論和柱形擴(kuò)散理論。

地下停車場(chǎng)基坑開挖圍護(hù)樁采用C35水下混凝土施工，具有良好的混凝土強(qiáng)度支撐體系，圍護(hù)樁直徑為1000mm，樁與樁間距為1300mm。由于本地區(qū)位于渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的沉積物地層，沉積物的構(gòu)造和產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)的變化有著較大關(guān)系[3]。在地層不斷運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，其為地下水的形成和貯存提供了良好的條件。陜西省的渭河地塹是秦嶺北坡斷裂下降、兩側(cè)相對(duì)上升的結(jié)果。使用GRF01-H型支護(hù)施工前，進(jìn)行一系列的滲透注漿處理。采用滲透注漿處理的方法可以將土體四周以及基坑底部形成為一個(gè)整體，使之滲透系數(shù)減小，形成注漿加固圈，使土體更加穩(wěn)定。

4.2 降水措施

基坑周圍布置的注漿孔內(nèi)圍實(shí)施井點(diǎn)降水保證措施，在其周圍進(jìn)行鉆孔，孔徑為7cm，距離基坑邊緣1.5m，縱向間距為2.4m。在每個(gè)井點(diǎn)上部安裝抽水泵，將每個(gè)抽水泵連接形成一個(gè)整體，將地下水直接排入附近河流或儲(chǔ)存井用于后期植物園內(nèi)用水等。

在井點(diǎn)降水施工過程中，每天進(jìn)行地下水位觀測(cè)。每天觀測(cè)次數(shù)應(yīng)不少于3 次，時(shí)間間隔以均分為宜。當(dāng)?shù)叵滤痪嚯x基坑底部小于1m 時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行降水處理，直至將地下水降至距離基坑底部1m以上，保證基坑安全，防止基坑底隆起。

5 監(jiān)控量測(cè)

通過測(cè)量工具，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為施工數(shù)據(jù)管理提供了有效的保障，同時(shí)保證施工安全。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況與周圍土體、地下水分布情況、周邊建筑物變形及應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體在承受各種壓力、側(cè)向力及震動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的變動(dòng)和變形，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作人員判斷基坑穩(wěn)定情況的重要依據(jù)。

6 結(jié)語

本工程地處渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的新生代陸相疏松地層。土層主要為濕陷性土，由于土體不斷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致土層整體穩(wěn)定性較差。這些不利因素會(huì)直接導(dǎo)致基坑在開挖過程中的水土流失。垂直支護(hù)面質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期要求且整體穩(wěn)定性差，影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工效果。設(shè)計(jì)通過基坑GRF 新型面層支護(hù)結(jié)構(gòu)施工及輔助注漿和降水措施，增強(qiáng)了外部土層固結(jié)力，同時(shí)有效地提高了面層穩(wěn)定性，解決了基坑開挖遇濕陷性土的施工效率。