深基坑支護技術(shù)在房屋建筑施工中的應(yīng)用及案例分析

周 云 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

因國內(nèi)市場經(jīng)濟體制的建立，建筑行業(yè)也獲得了新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。行業(yè)競爭愈發(fā)激烈，故而建筑行業(yè)需要對工程建設(shè)質(zhì)量做好全面維護，以確保企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。我們國家人口眾多，地下建筑數(shù)量龐大，而地下工程中，深基坑支護屬于常用技術(shù)，需要予以全面研究，以使施工更加安全，空間結(jié)構(gòu)更加堅固，建筑工程質(zhì)量更優(yōu)。

1 工程基本概況

1.1 項目概況

某商業(yè)房建項目占地15400m。其中2棟高層建筑分別為20層與35層，另有4、5層裙房建筑，地下室3層。建筑主體最高處達(dá)139.95m，基坑13.50m深，主樓段15.00m深，基坑有502.5m的周長。

1.2 附近環(huán)境

工程在鬧市區(qū)，自距紅線3.8m處開挖；西臨3層、12層學(xué)生宿舍，與3層建筑相距23m，與12層建筑相距13.8m，自距紅線7.8m處開挖，其北是拆遷后的空地，自距紅線3.9m處開挖，東臨未修完的規(guī)劃道路，自距紅線4.8m處開挖。場地附近地下管線眾多：南側(cè)管道包括雨污管道、電力管道、電信管道、消防管道、給水管道等；東側(cè)有雨污管道、電力管道等；西側(cè)距開挖線11.8m，有學(xué)生宿舍埋深6m的地下室一層。基坑附近環(huán)境整體相對復(fù)雜，基坑萬一失穩(wěn)，造成的社會影響很大，其安全等級屬于一級。

1.3 地質(zhì)狀況

場地位于岷江水系Ⅱ級階地，其高程約為496.32m～497.29m，地表有0.97m高差，較為平坦。地層分布為①厚0.3～4.6m的雜填土：主要成分是建筑垃圾。②厚0.4～3.0m的素填土：主要成分是黏性土，含少量植物根莖與磚石、碎瓦。③厚1.5～6.4m的粉質(zhì)黏土，硬塑狀態(tài)。④厚0.3～3.5m的粉土，中密～密實。⑤厚0.2～3.0m的細(xì)砂：松散，分布在卵石層之間及之上。⑥粒徑4～8cm的卵石，呈亞圓形，主要是強～中等風(fēng)化的石英巖、花崗巖以及灰?guī)r等，骨架顆粒占比約55%～75%，大者超過20cm；可按密實度分為四個亞層：松散、稍密、中密和密實，層間夾有分布不規(guī)則、厚度差異較大的細(xì)砂透鏡體。其地下水是第四系孔隙潛水，含水層主要是砂與卵石，其滲透系數(shù)為15m/d，補給來自岷江水系與自然降水。

1.4 工程中的難、重點

①基坑的挖深為13.5m，主體基坑挖深達(dá)到15.0m。②工程在市中心的繁華位置，萬一產(chǎn)生異常，會造成極大社會影響。③場地的北、西距樓房較近，附近存在眾多既有管線，基坑一旦變形對環(huán)境影響較大。④東側(cè)正在施工的道路工程，存在會影響基坑的振動荷載。⑤場地砂層最厚可達(dá)3.0m，且上部有4～8m厚、具微膨脹性的黏土，施工時坡頂積水必須掌控好，以免地表水下滲。⑥卵石混黏性土在黏土層下方約3～5m處，因易卡鉆，無法展開錨索施工。⑦建筑主體基坑挖深15.0m，其集水坑、電梯井深達(dá)19.0m，而在深約17.0～18.0m處有含砂粒黏性土層，會形成一個隔水層，使基坑難以降水。⑧結(jié)合勘察報告與主樓結(jié)構(gòu)來估算基底荷載，持力層現(xiàn)有承載力特征值滿足不了建筑的設(shè)計要求，其地基需進行相應(yīng)處理，故而設(shè)計中應(yīng)將地基處理期間對支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來的影響納入考慮。

2 支護設(shè)計

2.1 設(shè)計依據(jù)

為使基坑圍護結(jié)構(gòu)變形可控、安全，不影響附近既有設(shè)施，且不對附近環(huán)境帶來負(fù)面影響，經(jīng)方案比對，確定了在離既有建筑較近處，選擇樁+預(yù)應(yīng)力錨索方案，以管井降水方式控制地下水。設(shè)計依據(jù)為《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012），計算借助軟件 FSPW7.0完成，參數(shù)具體如下。

2.2 支護結(jié)構(gòu)

①1-1剖面：直徑1.2m，間距2.5m，長19.5m的排樁，嵌固6.0m，樁間設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索兩排，分別長20.0m與16.5m。②2-2剖面：與學(xué)生宿舍相鄰，因其有地下室一層，變形較為敏感，需以雙排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護，排距2.5m，排樁直徑、間距及長度19.5m，嵌固段均與上同，設(shè)14.0m長的預(yù)應(yīng)力錨索一排。

樁頂最大位移經(jīng)計算為24.90mm，樁身最大彎矩為1287.16kN·m?？箖A覆系數(shù)為1.317，滿足大于1.25的要求。

2.3 降水

基坑共設(shè)計20個600mm井徑，27.5m深的降水井，管徑300mm，間距25.0m。

設(shè)計基坑支護的基本參數(shù)

圖1 剖面當(dāng)中的位移與內(nèi)力

3 支護施工

3.1 護壁樁

護壁樁選擇旋挖鉆成孔，做好施工準(zhǔn)備后，設(shè)置鉆機進場通道與作業(yè)平臺，再通過放線定位樁孔；制作泥漿池、制備泥漿與鋼筋籠，接下來鉆機就位、開孔，并安裝鋼護筒；然后注入泥漿，接著是鉆進、排渣，直至成孔；清孔后，吊放鋼筋籠，確保沉渣厚度符合要求，將澆混凝土導(dǎo)管插入；水下澆混凝土，結(jié)束后拔出導(dǎo)管；按要求截樁頭并將冠梁中的鋼筋骨架綁扎好，最后是冠梁澆混凝土。用山河智能旋挖鉆機SWDM22，鉆孔時需注入優(yōu)質(zhì)泥漿，鉆機的攪拌可在鉆進期間，為孔壁制作泥皮，保證灌注樁孔壁不會在成孔時坍塌，使地面不會因孔壁坍塌而沉降。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索

錨索成孔用的是HM90型錨固鉆機，其孔徑與孔深按設(shè)計要求予以控制，具體工藝見圖2。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索施工流程

錨索孔徑150mm。開鉆前測好孔位與角度，控制孔位誤差在±5cm內(nèi)。鉆入到設(shè)計深度后，以高壓風(fēng)清孔。安錨索前，再用高壓風(fēng)清一次孔，并檢查錨索編號使其與孔號保持一致。將注漿管隨錨索一并安入孔底，再向上拔約0.2m，保證其暢通性。

錨索注漿用M30強度，水灰比為0.4～0.5的水泥砂漿，以0.3～0.5MPa的壓力注漿，保證砂漿的飽滿性與密實性。用YDC240Q型千斤頂做預(yù)張拉，用YCW150型千斤頂來張拉錨索，油泵是ZB4-500型的。張拉前清理鋼絞線與腰梁，再將錨墊板、工作錨板與限位板先后套入。先按次序逐一用20kN力預(yù)張拉單根鋼絞線，預(yù)張拉后，安裝千斤頂與工具錨等，張拉錨索并將其鎖定在設(shè)計值。

3.3 挖方

分層分段挖方時，每層高度均在2m內(nèi)，挖至錨索標(biāo)高下方0.5m處時，展開錨索施工，張拉結(jié)束后再挖下一層。挖砂層時，各層高度在0.5m內(nèi)，各段均在10m內(nèi)。工程施工中遵循設(shè)計圖紙及施工要求；竣工后，經(jīng)各項檢測，工程質(zhì)量符合設(shè)計要求與相關(guān)規(guī)范。

4 基坑監(jiān)測

4.1 目的

①將監(jiān)測結(jié)果對比預(yù)測值，判斷之前施工工藝與參數(shù)符不符合預(yù)期，對參數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)信息化控制。②將監(jiān)測結(jié)果納入信息反饋中，優(yōu)化相應(yīng)措施，確保安全施工。

4.2 布置監(jiān)測點

沿基坑四周設(shè)24個位移監(jiān)測點，施工期間對支護結(jié)構(gòu)位移情況做定期觀測，并實時進行反饋。報警極限值：水平方向30mm位移或0.3%的開挖深度，同時每天變化量在3mm內(nèi)；豎向20mm位移或0.2%的開挖深度，同時每天變化量在2mm內(nèi)。

4.3 監(jiān)測頻率與結(jié)果

自挖方至基坑大面挖完需90d，后期使用中也做了變形監(jiān)測，其結(jié)果如圖3。

圖3 水平位移監(jiān)測曲線

經(jīng)整理分析，可得監(jiān)測結(jié)論如下：①從支護結(jié)構(gòu)位移曲線來看，位移最終均變得穩(wěn)定，最大變形為22mm，出現(xiàn)在BX-15點，各點變形均未達(dá)到報警極限。②支護結(jié)構(gòu)的變形95%以上是在基坑開挖時出現(xiàn)的，水平位移在挖至基底時開始穩(wěn)定。③支護中最嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)變形往往產(chǎn)生于基坑四周的中部。④給錨索施加固定預(yù)應(yīng)力，可阻止支護結(jié)構(gòu)變形。監(jiān)測結(jié)果基本與設(shè)計預(yù)期一致，所有重點地段的變形均符合預(yù)期，附近道路與既有建筑物基本不受影響。

5 結(jié)語

筆者通過對本工程的研究，總結(jié)經(jīng)驗如下：①在鬧市區(qū)，對基坑變形要求嚴(yán)格，結(jié)合地層特點，選擇護壁樁+預(yù)應(yīng)力錨索做支護非常適宜，符合穩(wěn)定性、經(jīng)濟性要求；②支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形集中在基坑開挖期間，為控制變形量，開挖時應(yīng)控制挖深、減少壁面暴露期，并及時向錨索施加預(yù)應(yīng)力；③雙排樁的合理設(shè)置，可有效控制基坑支護中的結(jié)構(gòu)變形問題。