臨近鐵路走廊房建項目深基坑設(shè)計及施工關(guān)鍵技術(shù)分析

劉志華

上海同濱裝飾工程有限公司 上海 200438

眾所周知，深基坑工程具有施工難度高、施工復雜等特點，因此為順利推進深基坑工程項目的實施，必須提前做好深基坑設(shè)計工作，重點加強施工關(guān)鍵技術(shù)的合理應用，確保深基坑工程的安全與穩(wěn)定。本文將重點圍繞深基坑工程展開具體探究，歸納其中的設(shè)計與施工要點。

1 工程背景

1.1 工程概況

風景名邸項目位于南京市江寧區(qū)，項目總建筑面積為30萬㎡，主要分兩期進行開發(fā)，其中二期二組團負責項目的建筑面積為6萬㎡，由12棟六層毛坯住宅和部分沿街底商組成。項目臨近武九北環(huán)鐵路（戰(zhàn)備鐵路）走廊，存在深基坑施工難點，要求加強深基坑設(shè)計優(yōu)化與施工技術(shù)控制。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

本文所述項目工程主要由④1粉質(zhì)粘土（Q3al）、④2粉質(zhì)粘土混礫石（Q3al）、⑤1全風化粉砂質(zhì)泥巖（S2f）、⑤2強風化粉砂質(zhì)泥巖（S2f）、⑤3a破碎狀中風化粉砂質(zhì)泥巖（S2f）、⑤3中風化粉砂質(zhì)泥巖（S2f）等土質(zhì)組成，①層填土中賦存孔隙潛水，水量較小，且賦水性與透水性也一般。實測初見水位埋深0.50～0.90m，其含水層主要以大氣蒸發(fā)及側(cè)向排泄為主[1]。此外，其余土層為相對隔水層，而且底部基巖含風化裂隙水，結(jié)合水文監(jiān)測結(jié)果來看，鉆孔后基巖段無漏水現(xiàn)象，代表其水量小，富水性較差。

2 設(shè)計方案

2.1 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

本工程區(qū)域基坑開挖平面面積約4000㎡，基坑開挖深度約為4～5m，坡比為1:0.8，且場地較平坦，地面高程約65.5m。為保證基坑支護安全，重點加強深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)合圍護設(shè)計住宅深坑部位，采用復合噴錨支護的圍護方式，其余地庫部位及地庫與住宅深坑部位，則采用噴樁作為重力壩以及止水帷幕。但是，粉噴樁強度較低，而且單軸攪拌樁的搭接寬度曠職難度較大，影響止水效果。對此，后續(xù)進行深基坑設(shè)計方案優(yōu)化，地庫部位及地庫與住宅深坑部位更換了止水方案，主要采用雙軸水泥攪拌樁的設(shè)計方案。

2.2 基坑技術(shù)性保護措施

其一，預防地面水滲入。采用坑（槽）外側(cè)圍以土堤或開挖水溝的技術(shù)保護措施。其二，預防支護結(jié)構(gòu)內(nèi)傾變形。采用坡頂卸載、樁后挖土卸荷、樁前堆筑砂石袋或增設(shè)撐以及錨結(jié)構(gòu)等技術(shù)性保護措施。其三，預防基坑滑塌失穩(wěn)。采用坡腳迅速回填、坡頂卸載以及加強重點區(qū)段監(jiān)測保護措施[2]。其四，預防樁間流砂流土與坑周地面開裂。第一時間停止施工，并實施樁間加擋土板的保護措施，加強樁后形成拱狀斷面土體的利用，通過噴射混凝土達到護壁的目的。

3 現(xiàn)場施工工藝

3.1 土方施工及二級放坡

嚴格遵循分層、分段、分級卸載原則，針對由深至淺分區(qū)段進行對稱開挖，將基坑分為六大塊，分別進行分段開挖作業(yè)。作業(yè)過程中，采取機械開挖與人工開挖相結(jié)合的方式，并且隨時檢查槽壁和邊坡的狀態(tài)，做好基坑支撐準備。最后做好修邊和清底，清除槽底石方，確保槽底修理鏟平。與此同時，設(shè)置二級放坡卸土，滿足基坑圍護與土方開挖施工要求，加強附近周圍道路管線的使用安全保障。

3.2 預應力錨索施工及二次注漿工藝

（1）施工工藝流程：放樣→鉆機就位→鉆孔→錨索制安→水泥漿攪拌與第一次壓漿→第二次壓漿→移機下一孔。

（2）施工工藝要點。先制作水泥漿，采用42.5級普硅水泥，將水灰比控制為0.55，確保攪拌時間在2分鐘以上。壓降過程中，錨索與壓漿管同時放入孔中，使用塑料布包扎好壓漿管底部，并安置二根注漿管，滿足二次注漿施工需要。第一次注漿時，孔口冒漿即可停止注漿作業(yè)，注漿結(jié)束2小時后，在水泥漿初凝前開始二次注漿，且二次注漿壓力＞2.0MPa。此外，錨索成孔施工時，成孔孔徑控制為200，相鄰錨索傾角錯開施工，鉆孔偏斜度≤3%。若是填土區(qū)域成孔困難，則采取套管跟進等措施，加強成孔質(zhì)量的控制。

3.3 土釘墻施工及掛網(wǎng)噴漿

嚴格按照從上到下順序進行分段分層施工，先開挖工作面，并進行邊坡修整，坡面平整度的允許偏差宜為±20mm。先噴射第一層混凝土，安設(shè)土釘、注漿后，再綁扎鋼筋網(wǎng)，開始噴射第二層混凝土，最后設(shè)置坡頂、坡面以及坡腳的排水系統(tǒng)。整個土釘墻施工過程中，重點加強成孔偏差控制，其中孔深允許偏差±50mm、孔徑允許偏差±5mm、孔距允許偏差±100mm。另外，掛網(wǎng)噴漿作業(yè)過程中，噴射混合料水灰比為0.4～0.45，采取分段作業(yè)方式，噴射厚度超過40mm，噴射壓力為0.3—0.5MPa，要求初凝時間＜5min，終凝時間＜10min[3]。與此同時，終凝2h后，采取噴水養(yǎng)護措施，結(jié)合氣溫環(huán)境等，將養(yǎng)護時間控制在3～7h范圍內(nèi)。

3.4 鉆孔灌注樁施工及后壓漿工藝

本工程住宅樁基為D800鉆孔灌注樁、樁長43m、樁頂標高為－8m，支護樁施工采取隔一跳一施工的方式，重點加強樁垂直度控制，確保偏差＜0.5%。同時，加強水下混凝土灌注樁質(zhì)量的控制，將導管埋入深度控制在澆筑面下方2～6m位置處。此外，在砼澆灌結(jié)束24小時后再進行相鄰樁的成孔施工。后壓漿施工過程中，結(jié)合施工要求，采用樁端、樁側(cè)復式后壓漿工藝。樁端后壓漿時，使用GZ200型反循環(huán)鉆機泥漿護壁成孔，用膨潤土造漿，其粘度控制在18～22s范圍內(nèi)，如果是礫卵石、砂巖層，則泥漿粘度控制在20～25s范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，提高成孔作業(yè)質(zhì)量；側(cè)復式后壓漿施工時，采用2TGZ型高壓注漿泵，當混凝土澆筑一周后再開塞，遵循開一管注一管的原則進行壓降作業(yè)，其水灰比控制為0.6，終止注漿壓力為2.5MPa，滿足壓漿量不小于2.7T的設(shè)計要求。

3.5 降水排水

首先，降水方面，先確保坑底干燥以及局部加深區(qū)地基安全，再采用真空深井降壓井的降水方案，其中住宅部位15口深16m，地庫部位15口13m。在降水維持階段，實施分段分級降水方式，結(jié)合施工期間水位標高、土方開挖深度等逐漸開啟降水井的數(shù)量，避免周邊地層出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，保證深基坑內(nèi)的降水滿足現(xiàn)場施工使用需要。其次，排水方面，禁止直接排放入市政污水井。如果地表淺層水量較多，則先查明水源，采取修復、截斷、改道或停用等措施，并沿著坑壁四周，與坑壁相距1.0m～1.5m位置處設(shè)置相應排水溝，滿足雨水與地面水引流排水的需要。此外，若是坑壁等局部發(fā)生滲漏，則在滲漏點處設(shè)置引流管，長度控制在1.5m～2m范圍內(nèi)，將滲水引入坑內(nèi)排水溝或降水井，實現(xiàn)統(tǒng)一疏排。

4 施工管控

4.1 施工質(zhì)量管控

一方面，加強大體積混凝土施工質(zhì)量管控。澆筑過程中，嚴格按照要求使用兩臺固定泵沿著短邊進行斜面分層澆筑，各層厚度控制在50cm左右，確保大體積砼的內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。另一方面，加強外挑救援平臺挑模架施工的質(zhì)量管控。另一方面采用了挑模架的施工方式，選用16#工字鋼做懸挑主梁，其挑長為2.6m、錨固為1.9m，且縱向間距為1m。同時，離墻根1.3m、2.6m設(shè)置2道14#槽鋼做斜撐，錨環(huán)采用2道16的圓鋼，間隔200mm設(shè)置在挑梁根部，在挑模架下設(shè)置安全平網(wǎng)，加強挑模架施工的質(zhì)量與安全管控。

4.2 基坑監(jiān)測

4.2.1 坡頂水平位移、沉降監(jiān)測

（1）坡頂水平位移監(jiān)測。首先，水平位移監(jiān)測之前，先埋設(shè)測點，將測點布置在樁頂部，并在測點頂面鋸“十”字刻痕作為觀測標志。同時，選用全站儀進行監(jiān)測，確保測距為2″，角度為±(2+2ppm×D)mm。其次，明確觀測和計算方法。以小角度法監(jiān)測為例，主要用于位置凌亂，且不再同一直線上的管線觀測。先將兩倍基坑深度范圍外的地方選擇測站A，針對測站A到觀測點T的距離S加以測量。超過2S的范圍外選設(shè)后方向點A’，并采用經(jīng)緯儀測定β角，采用2～4測回測定。針對以后每次測定β角的變動量，主要按照下式（1）進行T位移量的計算。最后紀錄測試數(shù)據(jù)。

其中，Δ β—β 角的變動量（”）；ρ—換算常數(shù)，ρ＝3600×180/π=206265；S—測站至觀測點的距離（mm）。

（2）坡頂沉降監(jiān)測。使用精度為0.5mm精密電子水準儀以及銦鋼尺進行觀測。先埋設(shè)基準點，主要埋設(shè)在視野開闊之處，至少埋設(shè)兩個基準點，方便互相校核，且確保埋設(shè)牢固可靠，施工前，加強基點與附近水準點的聯(lián)測，確定原始高程。之后，布置和埋設(shè)沉降點，先在松軟地基上進行鉆孔作業(yè)，深度控制在20—50cm范圍內(nèi)，豎直放入Φ16—Φ25mm左右的鋼筋，在鋼筋與孔壁間填充水泥砂漿，確保鋼筋頭露出地面超過1cm，于鋼筋頂面刻“十”字作為測點。同時，在混凝土面上刻“十”字，用紅油漆標記，將其作為測點。針對混凝土路面而言，地表測點選擇時，可以選用沖擊鉆進行路面鉆孔，打入80cm長度、Φ16mm的鋼筋測點，并使用水泥砂漿回填密實。另外，圍護樁頂沉降測點埋設(shè)時，使用沖擊鉆在壓頂梁上進行鉆孔，深度控制在20cm左右，并插入Φ16mm的鋼筋，要求鋼筋頭露出梁頂面5mm—10mm左右，水泥砂漿填充結(jié)束后，于鋼筋頂面刻“十”字作為觀測點。為保證坡頂沉降監(jiān)測的精準性，需要精準計算沉降值，主要計算方法如下：將地表監(jiān)測基點作為標準水準點，結(jié)合測得的各測點進行計算，先確定各測點與水準點（基點）的高程差ΔH，獲得各監(jiān)測點的標準高程Δht，與上次所測高程加以對比，差值Δh即為該測點的沉降值。如公式（2）所示，最后按照要求進行監(jiān)測點布置，做好測試數(shù)據(jù)的紀錄。

4.2.2 邊坡深層水平位移監(jiān)測

使用精度為0.01mm的CX-03D型測斜儀以及PVC測斜管進行水平位移監(jiān)測，主要在邊坡圖層布置4個監(jiān)測點，具體測點布置與埋設(shè)過程中，先使用DH-30鉆孔，再將PVC測斜管逐節(jié)下放至孔內(nèi)，套管銜接后，用自攻螺絲擰緊接頭，做好防水膠帶密封處理。另外，測量與計算階段，將孔底作為假設(shè)不動點，孔頂平面位移值作為測斜修正值。選用活動式測斜儀以及帶導輪的測斜探頭。測試過程中，為消除探頭與水的溫差，先將探頭在管底穩(wěn)定數(shù)分鐘，當讀數(shù)趨于穩(wěn)定之后，再按照0.5m點距由下往上逐點進行讀數(shù)，使用0、180雙向讀數(shù)方式逐點讀數(shù)，使用數(shù)顯式測斜儀進行樁體位移測試，并自動記錄數(shù)據(jù)信息。

4.2.3 建筑物或管線沉降的監(jiān)測

使用精度為0.3mm的精密電子水準儀以及銦鋼尺進行沉降監(jiān)測。首先，埋設(shè)基準點。如圖2所示，將其埋設(shè)在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，為觀測提供方便。其次，布置和埋設(shè)沉降點。如圖1所示，埋設(shè)時先在建筑物基礎(chǔ)或者墻體上鉆孔，再放入預埋件，使用水泥砂漿填實孔和測點四周空隙。測點四周采取保護措施，各個建筑物布置2—4個觀測點，重要建筑物與管線周圍布置6個測點。此外，沉降值計算過程中，計算方法如式（2）所示，與坡頂沉降監(jiān)測項目中的沉降值計算方法相同，最后，做好測試數(shù)據(jù)紀錄。

圖1 沉降測點示意圖

為現(xiàn)場儀器監(jiān)測的監(jiān)測頻率，基坑開挖至開挖完成后穩(wěn)定前，支護結(jié)構(gòu)頂部豎向位移監(jiān)測1次/天，支護結(jié)構(gòu)深部水平位移監(jiān)測1次/4天，基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線以及道路沉降監(jiān)測1次/2天。最后，結(jié)構(gòu)底板完成后至回填土完成前，三個監(jiān)測項目現(xiàn)場儀器監(jiān)測的監(jiān)測頻率分別為1次/15天、1次/30天、1次/15天。

如表1所示，為基坑監(jiān)測設(shè)計的預警值與控制值，一旦監(jiān)測結(jié)果超出預警值或者控制值，急需加強基坑的緊急處理。此外，按照有關(guān)基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求，針對本工程基坑支護體系加強巡視，并對變形強烈地段設(shè)立相應連續(xù)觀測點，進一步強化基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護。

表1 監(jiān)測預警值及控制值

5 結(jié)論

本文所述工程項目為臨近鐵路走廊的房建項目，采用了復合噴錨支護和雙軸水泥攪拌樁聯(lián)合的基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并實施了坡頂卸載、樁后挖土卸荷等基坑技術(shù)性保護措施，確保了設(shè)計方案的可靠性與可行性。同時，應用了預應力錨索施工及二次注漿工藝等一系列現(xiàn)場施工工藝，通過加強開挖施工、錨索施工、土釘墻施工、鉆孔灌注樁施工等關(guān)鍵技術(shù)的控制，加強基坑監(jiān)測，順利完成深基坑的圍護施工任務，有效保障了臨近道路管線的安全，深受各方認可。