排樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐基坑支護(hù)體系施工技術(shù)分析

張璋 蔡建

0 引言

在高層建筑日益增多的背景下，對(duì)深基坑工程提出了更高的要求，需要優(yōu)化施工技術(shù)，按照工程建設(shè)需要，優(yōu)化施工技術(shù)與技術(shù)參數(shù)，合理開(kāi)發(fā)地下空間，為深基坑支護(hù)技術(shù)得到合理的應(yīng)用提供條件。排樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐在此背景下，成為很多建筑企業(yè)開(kāi)展深基坑施工的首選方案，其可以發(fā)揮建筑材料的最大功效，還不會(huì)對(duì)邊坡造成不良的影響，滿足邊坡在變形控制方面的要求。

1 工程分析

1.1 工程概況

本文以天津市河?xùn)|區(qū)某經(jīng)濟(jì)適用住房項(xiàng)目為例，基坑開(kāi)挖深度為6.3m（6.6m），基坑平面東西長(zhǎng)約127.9m，南北寬約127.9m，周長(zhǎng)495.4m，面積約16 484.3m2，本工程±0.000m 相當(dāng)于大沽高程+3.400m，場(chǎng)地整體地下車(chē)庫(kù)1 層，埋深-6.6m、-6.9m；基坑與護(hù)庫(kù)河距離約80m。

1.2 地質(zhì)條件

地質(zhì)層強(qiáng)風(fēng)化巖、層粉土、層粉質(zhì)粘土與層雜填土的層厚分別為1～2.6m，3.1～5.8m，0.6～5m，0.70～5.9m。

1.3 周邊環(huán)境

初見(jiàn)水位埋深 1.80～2.30m，相當(dāng)于標(biāo)高 1.05～0.79m。靜止水位埋深 1.30～2.00m，相當(dāng)于標(biāo)高 1.64～1.18m。

表層地下水屬潛水類(lèi)型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化。一般年變幅在 0.50～1.00m 左右。

基坑?xùn)|側(cè)距離用地紅線約2.9m，紅線外為營(yíng)區(qū)道路，距離基坑約10m 遠(yuǎn)為庫(kù)房平房區(qū)；基坑南側(cè)距離用地紅線約5.8～6.5m，紅線外為鄰近住宅的單層儲(chǔ)藏間，南側(cè)一幢3 層住宅樓區(qū)距離基坑15m，基坑南側(cè)離新倉(cāng)庫(kù)護(hù)庫(kù)河約80m；基坑西側(cè)距離用地紅線約3.9m，紅線外為營(yíng)區(qū)道路，距離基坑約15m 為居民3 層住宅樓（按天然地基考慮）；基坑北側(cè)距離用地紅線約3.4～4m，紅線外為營(yíng)區(qū)道路，距離基坑約20m 為6層住宅樓（按樁基礎(chǔ)考慮）。

2 基坑支護(hù)方案

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，本工程基坑在形狀方面基本呈正方形?；悠矫鏂|西長(zhǎng)約127.9m，南北寬約127.9m，周長(zhǎng)495.4m，面積約16 484.3m2?；娱_(kāi)挖深度為6.3m（6.6m）。在工程中，周邊土層中可能涉及未探明的地埋管線，不適宜錨桿施工?？紤]到項(xiàng)目離周邊建筑很近的實(shí)際情況，需要做好坑邊變形控制工作。

通過(guò)工程參數(shù)的研究，在多方案對(duì)比下選擇排樁與鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)形式。在工程進(jìn)行中，于臨河一側(cè)設(shè)置止水帷幕，選擇水泥土攪拌樁，保證樁端處于基坑底5m 以下的位置。樁長(zhǎng)與樁徑分別為11.5m 與700mm[1]?；又ёo(hù)系統(tǒng)平面圖如圖1 所示。

圖1 基坑支護(hù)系統(tǒng)平面圖

3 樁基施工

3.1 鉆孔灌注樁施工

3.1.1 測(cè)量放線

在樁基施工中使用鉆孔灌注樁施工，需要在設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)前建立閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)，接著測(cè)量轉(zhuǎn)為樁位中心點(diǎn)并需要在隨后完成校驗(yàn)、復(fù)檢工作，記錄相關(guān)工作的數(shù)據(jù)。

3.1.2 成孔

使用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，在成孔期間考慮鉆孔可能存在偏移、鉆機(jī)搖晃、卡鉆等狀況，將鉆進(jìn)速度維持在1～1.5m/min。如果出現(xiàn)停鉆的情況，不能急于復(fù)工，需要查明導(dǎo)致停轉(zhuǎn)的原因并在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后快速改正錯(cuò)誤的作業(yè)方式。接著開(kāi)始進(jìn)行鉆進(jìn)工作，快速處理鉆出的土方，將清理土方轉(zhuǎn)移至指定地點(diǎn)[2]。

3.1.3 混凝土泵送料成樁

在鉆孔灌注樁施工中必須保證混凝土與設(shè)計(jì)要求一致，同時(shí)需要在混凝土泵送料成樁期間關(guān)注塌落度，將其控制在180～220mm 的范圍中，確?；炷辆邆淞鲃?dòng)性。在混凝土應(yīng)用中采用邊壓混凝土邊提高鉆桿的操作方式，在接近地面處應(yīng)該放緩提管速度，同時(shí)需要清理孔口部位的渣土，必須保證泵送速度與鉆桿提升速度相適配。在成樁期間還應(yīng)該將灌注提升速度維持在2.5m/min。在此期間不能采用先提鉆后灌料的方式，否則會(huì)影響工作質(zhì)量。

3.1.4 下插鋼筋籠

在混凝土灌注工作結(jié)束后，應(yīng)該在插鋼筋籠前清理地表的土方。在下籠環(huán)節(jié)中需要明確工作順序，借助鋼筋籠自身重量，將其壓入地下，在不能繼續(xù)壓入時(shí)應(yīng)用振動(dòng)錘。振動(dòng)錘的使用可能導(dǎo)致鋼筋籠偏移設(shè)定的位置，為防止振動(dòng)錘振動(dòng)作用，影響施工作業(yè)效果，將插入的速度限制在1.2～1.55m/min 的區(qū)間中[3]。

3.2 立柱樁與鋼格構(gòu)立柱的施工

在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)該確定支承立柱施工要求，為良好的完成施工任務(wù)，應(yīng)該將鉆孔灌注樁作為支承樁的首選。立柱樁基與相連部分是設(shè)計(jì)需要關(guān)注的內(nèi)容，保證該部位設(shè)計(jì)滿足規(guī)范的前提下，保證支撐梁與立柱樁連接參照框架梁與框架結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱的構(gòu)造方式[4]。

選擇格構(gòu)式鋼柱作為立柱樁基坑底上部的組成元素，下部定為鉆孔灌注柱，樁端進(jìn)入基坑底部的深度與樁徑分別為5m、700mm。選擇焊接的方式連接鋼格構(gòu)柱和灌注樁鋼筋籠。另外，必須保證格構(gòu)柱與鋼筋籠的對(duì)接位置不存在偏差，保證雙方固定牢固，在澆筑混凝土與吊裝就位環(huán)節(jié)，格構(gòu)柱與鋼筋籠不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的狀況。

4 內(nèi)支撐施工

4.1 冠梁施工

在冠梁施工中，應(yīng)該清楚標(biāo)高處需要關(guān)注的施工內(nèi)容，在梁底標(biāo)高部位，需要留300mm，冠梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工需要在清理樁頭混凝土浮漿后進(jìn)行。冠梁施工需要清楚關(guān)注事項(xiàng)，修整立柱上部，為冠梁施工可靠、安全地提供條件。在冠梁部位，及時(shí)鑿除灌注樁超灌部位的混凝土[5]。

4.2 鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁施工

4.2.1 內(nèi)支撐梁土方開(kāi)挖

對(duì)于圍檁與內(nèi)支撐梁部位，需要明確工作需求。在該部位需要進(jìn)行挖土作業(yè)，在機(jī)械挖土的過(guò)程中，應(yīng)該留出300mm 的土體，最后在人工操作方式下清底。

4.2.2 內(nèi)支撐梁墊層澆筑

以內(nèi)支撐梁兩側(cè)邊界各外擴(kuò)150mm，作為墊層的邊界線，高度100mm，測(cè)量放線，模板安裝，墊層混凝土澆筑。

4.2.3 內(nèi)支撐梁混凝土澆筑

澆筑鋼筋混凝土支撐，應(yīng)采用整體澆筑成型的方式。在分段施工期間，應(yīng)該關(guān)注施工細(xì)節(jié)，在支撐斷面處留下垂直縫，還應(yīng)該對(duì)垂直縫進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，提高接縫的嚴(yán)密性。另外，樁與混凝土圍檁間可能存在間隙，應(yīng)該選擇混凝土填嵌兩者的縫隙。在混凝土選擇方面，選擇超過(guò)C30 的細(xì)石混凝土。

最后進(jìn)行內(nèi)支撐梁模板施工、內(nèi)支撐梁鋼筋施工，保證相關(guān)工作嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。

4.3 拆除鋼筋混凝土內(nèi)支撐

完成基坑內(nèi)土方開(kāi)挖、基礎(chǔ)底板施工等工作后，按照設(shè)計(jì)要求，在基礎(chǔ)筏板與支護(hù)樁間澆筑基礎(chǔ)等高素混凝土換撐板帶，待基礎(chǔ)筏板與換撐板帶均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，便符合鋼筋混凝土內(nèi)支撐拆除的條件。拆除可以選擇混凝土切割拆除或人工拆除等方法。

本項(xiàng)目采用切割拆除，有兩個(gè)相關(guān)創(chuàng)新點(diǎn)的應(yīng)用。目前兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利，并已受理。

（1）構(gòu)件拆除過(guò)程中的臨時(shí)支撐施工方法，本發(fā)明主要解決的問(wèn)題是拆除作業(yè)過(guò)程中的臨時(shí)支撐，本方法比叉車(chē)托舉穩(wěn)固，穩(wěn)定性又優(yōu)于井字架支撐。用鋼管扣件搭設(shè)回頂架體，由于構(gòu)件底面具備足夠的平面剛度，故頂層受力件為木枋。具體技術(shù)方案為根據(jù)構(gòu)件形式、截面類(lèi)型、凌空高度、起重機(jī)參數(shù)等確定拆除分段位置，從而確定繩鋸工作位置及回頂體系構(gòu)造參數(shù)。頂部預(yù)留供繩鋸可自由穿過(guò)并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)造空間，從而保證拆除作業(yè)過(guò)程中構(gòu)件的穩(wěn)定，提高作業(yè)安全性。

（2）切割拆除過(guò)程中防止繩鋸?qiáng)A緊裝置及其使用方法，切割過(guò)程中，隨著切割縫的加深，繩鋸位置已越過(guò)保護(hù)層，受力主筋割斷后，切割部位的受力發(fā)生變化，切割縫兩側(cè)的構(gòu)件會(huì)趨向切割縫處移動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)構(gòu)件夾緊繩鋸，繩鋸無(wú)法正常作業(yè)，甚至崩斷，存在作業(yè)安全隱患。本發(fā)明主要解決的問(wèn)題是使用本裝置，可有效控制繩鋸被夾緊，保證繩鋸正常作業(yè)，減少安全隱患。具體技術(shù)方案為，切割作業(yè)初始階段，切割縫由構(gòu)件外部向內(nèi)擴(kuò)展，繩鋸基本越過(guò)保護(hù)層即將到達(dá)受力主筋前，將本裝置塞入切割縫中，轉(zhuǎn)動(dòng)緊固手柄至本裝置發(fā)揮效用，然后繼續(xù)切割，切割完成后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)緊固手柄使裝置卸力，取出本裝置，擬拆除構(gòu)件呈自由狀態(tài)。

5 基坑變形監(jiān)測(cè)

5.1 基坑監(jiān)測(cè)

基坑變形監(jiān)測(cè)一般委托具有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建筑物、管線都是基坑監(jiān)測(cè)需要關(guān)注的內(nèi)容，查看該部位是否存在變形的情況。另外，基坑底部、地下水狀況與基坑周邊土體變化也是監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

5.2 布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)

建筑物沉降是監(jiān)測(cè)工作的主要內(nèi)容，提高建筑監(jiān)測(cè)水平，可以掌握工程地面建筑物真實(shí)的沉降情況，一般會(huì)在該區(qū)間設(shè)置一定數(shù)量的觀測(cè)點(diǎn)，清楚工程地面的沉降問(wèn)題，結(jié)合掌握的信息進(jìn)行合理的干預(yù)，防止出現(xiàn)沉降程度過(guò)大，出現(xiàn)損壞建筑物的情況。本項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位有一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，是一種新型觀測(cè)點(diǎn)位?；拥淖冃伪O(jiān)測(cè)指的是基坑在開(kāi)挖及使用過(guò)程中，利用精密儀器，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、邊坡及周邊的建筑、管線、道路等進(jìn)行的觀測(cè)。基坑監(jiān)測(cè)工作對(duì)于指導(dǎo)正確施工、避免事故發(fā)生有著重要意義。目前的變形觀測(cè)點(diǎn)位多為普通膨脹螺栓式，外露的觀測(cè)位置較小，不夠醒目，車(chē)輛通行或施工作業(yè)時(shí)被挪位或損壞的風(fēng)險(xiǎn)較大，可能會(huì)影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，故此提出一種用于基坑變形監(jiān)測(cè)的觀測(cè)裝置，使觀測(cè)點(diǎn)位更加醒目，減少被破壞的可能性，從而保證觀測(cè)點(diǎn)位的穩(wěn)定，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，可以更好地指導(dǎo)施工，減少事故隱患。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備以下有益效果：

（1）本實(shí)用新型通過(guò)在預(yù)測(cè)點(diǎn)位上方設(shè)置預(yù)埋殼體，通過(guò)預(yù)埋殼體進(jìn)行對(duì)觀測(cè)點(diǎn)位的防護(hù)，支撐篦對(duì)蓋板進(jìn)行支撐，且加強(qiáng)肋一則對(duì)支撐篦進(jìn)行有效支撐也能保障預(yù)埋殼體的整體的可靠性和安全性，通過(guò)打開(kāi)蓋板透過(guò)觀測(cè)口對(duì)觀測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)，蓋板外側(cè)的警示涂層便于查找定位，使觀測(cè)點(diǎn)位更加醒目，減少被破壞的可能性，從而保證觀測(cè)點(diǎn)位的穩(wěn)定，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，更好的指導(dǎo)施工，減少事故隱患。

（2）本實(shí)用新型中的支撐篦通過(guò)交叉設(shè)置的拱形梁，利用拱形梁的設(shè)置可以將保證支撐篦的支撐強(qiáng)度，利用端部的卡槽也可以便于安裝定位。

（3）本實(shí)用新型中的蓋板包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的板體，兩個(gè)板體轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置有扭簧，通過(guò)扭簧可以將板體在自由狀態(tài)下處于打開(kāi)狀態(tài)，便于觀測(cè)，利用兩個(gè)板體上的插槽一與連接件的端部實(shí)現(xiàn)勾結(jié)，將兩個(gè)板體進(jìn)行連接并將其處于水平狀態(tài)，避免其在車(chē)輛誤通過(guò)時(shí)對(duì)整個(gè)裝置造成損傷。同時(shí)連接件處于隱藏槽內(nèi)部也不會(huì)被車(chē)輛誤傷（如圖2）。目前該實(shí)用新型專(zhuān)利已受理（如圖3）。

圖2

圖3

5.3 監(jiān)測(cè)方法

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)使用到高精度水準(zhǔn)儀、全站儀等現(xiàn)代設(shè)備，在設(shè)備的輔助下觀測(cè)地形；在開(kāi)挖土方的環(huán)節(jié)中，應(yīng)該確定觀測(cè)的頻率，每隔2d 觀測(cè)1 次；在支護(hù)施工階段，將觀測(cè)的頻率控制在一天一次，在覆土工作結(jié)束后即可以結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的工作。

6 結(jié)語(yǔ)

在深基坑工程中，需要清楚工程的環(huán)境信息、土質(zhì)情況，綜合工程建筑信息，考量建筑施工要求，選擇排樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)的方式。由于工程地下水豐富，為了提高施工的安全性、有效性，止水帷幕選擇高壓旋噴樁。將地下水對(duì)基坑形成的不良影響控制在最小范圍內(nèi)。鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)在外荷載抵御方面有良好的效果，可以防止土體移位，提高工程周邊建筑的安全性，借助工程帶來(lái)良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。