深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用分析
——以穗佳華南空陸聯(lián)運集散樞紐一期工程為例

文／陳代富 廣州市第二建筑工程有限公司 廣東廣州 510045

引言：

隨著建筑工程的發(fā)展，對深基坑的施工和支護(hù)技術(shù)要求越來越高，深基坑支護(hù)施工具有區(qū)域特性明顯、系統(tǒng)性強(qiáng)、高風(fēng)險、技術(shù)全面等特點。施工作業(yè)通常會面臨著復(fù)雜的水文地質(zhì)環(huán)境，其施工質(zhì)量也會影響施工安全和建筑物的安全。目前我國常用的深基坑支護(hù)技術(shù)是地下連續(xù)墻錨桿支護(hù)技術(shù)、深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)、排樁支護(hù)技術(shù)、SWM工法技術(shù)、錨噴支護(hù)技術(shù)等。

1、深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

1.1 噴錨支護(hù)技術(shù)

深基坑中應(yīng)用噴錨支護(hù)技術(shù)，是一種十分常用的技術(shù)。在錨桿安裝過程中，錨桿可以在不破壞巖、土層強(qiáng)度的情況下嵌入巖石內(nèi)部，在巖層、土層拉力的作用之下調(diào)整巖體、土體應(yīng)力，完成巖體、土體加固，之后采用高壓噴射將混凝土噴射到巖層或土體上，錨桿和混凝土很得到很好的結(jié)合作用，達(dá)到對巖層或土體加固的目的，能能夠顯著對深基坑起到支護(hù)、保護(hù)作用。噴錨支護(hù)施工完成后，具有非常強(qiáng)的抗變形能力和穩(wěn)定，且工程造價低，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的成本控制。

1.2 排樁支護(hù)技術(shù)

排樁技術(shù)有不同的結(jié)構(gòu)和形式，可以分為預(yù)制混凝土板樁、鋼板樁、鋼管樁、灌注樁、SMW 工法樁等。在深基坑支護(hù)施工中最常使用的灌注樁，灌注樁的排列方式一般采用拉錨式或錨桿式排列，排樁支護(hù)需要合理布置樁孔位置和深度。鉆孔灌注樁鉆孔一般使用機(jī)械，在明挖基坑中較多使用的是螺旋鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)、正反循環(huán)鉆和旋挖鉆。在深基坑支護(hù)工程中，鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕經(jīng)常聯(lián)合使用，止水帷幕一般采用深層攪拌樁。

1.3 深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)

深層攪拌樁支護(hù)使用水泥作為固化劑，攪拌時機(jī)械攪拌、下沉或抬升，在設(shè)計樁長范圍內(nèi)，將水泥漿與軟土就地強(qiáng)制混合，在水泥與土之間產(chǎn)生水泥。一系列的物理化學(xué)反應(yīng)逐漸硬化，形成了以完整性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度為支撐結(jié)構(gòu)的水泥土樁。攪拌樁適用于粉土、粉質(zhì)土、平填土、粉質(zhì)土、粉質(zhì)土、粘土等土層。在砂層中，攪拌樁支護(hù)也非常合適，特別是多排攪拌樁組成的支護(hù)擋土墻具有良好的止水效果。同時，在砂中，由于砂與水泥之間的混合。在形成較高強(qiáng)度固結(jié)體后，攪拌樁的強(qiáng)度相對較高。

2、深基坑支護(hù)實例應(yīng)用

2.1 工程概況

穗佳華南空陸聯(lián)運集散樞紐(一期)位于廣州花都區(qū)新白云國際機(jī)場西南工作區(qū)空港六路與橫六路交匯處，擬征地面積52372.382m，總建筑面積為125132.9m。項目為穗佳總部（8 棟）和物流電商大樓（1-7 棟），基坑開挖設(shè)計深度6.10m。地下室基坑呈刀形，南北向最大長度約為214.7m，東西向最大長度約為176m，周長為781m。

本基坑支護(hù)為臨時性結(jié)構(gòu)，西邊4-4/5-5 剖面?zhèn)冗叞踩匾缘燃墳橐患?，其余剖面?zhèn)缺诎踩匾缘燃墳槎?。基坑自竣工之日（基坑開挖到底）起，使用年限為一年，自開工之日起為二年。

2.2 周邊環(huán)境

機(jī)場跑道在基坑總平面圖的地形圖范圍以外，距離大約80 ～100m，機(jī)場跑道四周布置排洪渠保護(hù)，本基坑西邊線距離排洪渠約54m；基坑四周50m 范圍內(nèi)沒有永久建筑；基坑西邊距離道路邊約29m，北邊距離道路邊約33m，東邊距離道路邊約38m，基坑南邊為變電站范圍無道路，與變電站圍墻距離約20m。場地周邊內(nèi)無管線，已知管線均在基坑邊線3 倍坑深(18m)范圍以外。

2.3 水文地質(zhì)條件

（1）地形地貌：場地原為耕土，目前已經(jīng)回填整平，地面基本平坦，地面高程13.28 ～14.85m，相對高差約±1.57m，地貌屬第四系沖積平原類型。

（2）地基土巖的劃分和工程地質(zhì)特征：本次鉆探，工程內(nèi)地基土由第四系沖積層、素填土、坡積層和殘積層組成，基巖為石炭系下統(tǒng)石磴子組微風(fēng)化灰?guī)r。

（3）地下水簡況：地下水主要賦存于第四系沖積砂層的孔隙和灰?guī)r溶洞裂隙中，水量豐富，其中第四系沖積砂層中的地下水屬孔隙潛水，其補(bǔ)徑條件主要受大氣降水影響，排泄靠蒸發(fā)為主；基巖中的溶洞裂隙水屬承壓水，其補(bǔ)徑排條件受側(cè)向含水層影響，勘察期間地下穩(wěn)定水位與初見水位基本一致，埋深一般在0.40 ～7.80m，相對應(yīng)的高程為6.16 ～13.76m，依地區(qū)常年水位變化情況，場地地下水隨季節(jié)性變化幅度值一般在±1.00m，地下水的水位波動比較大，場地環(huán)境類型屬II 類。

3、基坑支護(hù)設(shè)計

本工程支護(hù)樁外側(cè)采用深層攪拌樁止水帷幕，樁徑為700mm，間距為450mm。基坑周邊的水泥攪拌樁沿基坑周邊均為單排，電梯井位置的水泥攪拌樁為700@450雙排。雙排攪拌樁數(shù)量分布：外排設(shè)計樁長從坑底起計L=6m，內(nèi)排設(shè)計樁長從坑底起計L=10m，攪拌樁形式為Φ700@450。 單排和雙排攪拌樁合計總數(shù)3797 根，機(jī)械壓鋼管數(shù)量為639 根。根據(jù)本工程前期勘測的情況，結(jié)合設(shè)計規(guī)劃圖紙等，使用工程樁和攪拌樁交叉施工作業(yè)的方式，本工程計劃投入攪拌樁樁機(jī)4 臺，靜壓樁樁機(jī)3 臺。

圖1 基坑支護(hù)圖

基坑土方開挖采用邊坡錨管、噴錨支護(hù)；基坑降水采用降水井，直徑?800mm，井底應(yīng)深于基坑底3m，預(yù)估井深9.5m，沿基坑底周邊布置二排，孔間距15m，按正方形或梅花型布置均可，共布置降水井約79 口。降水井采用鉆機(jī)成孔，孔內(nèi)放?300mm 直徑鋼筋籠外裹軟式透水管（透水土工布編織），透水管與孔壁之間填充瓜米石濾層。

4、深基坑支護(hù)施工技術(shù)

4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)及止水樁施工

（1）施工工藝流程

測量放線定出攪拌樁中心線及復(fù)核→樁機(jī)就位→漿液拌制→噴漿攪拌下沉→重復(fù)噴漿攪拌下沉→重復(fù)噴漿攪拌提升→樁機(jī)移位→施工下一根樁。

圖2 攪拌樁工藝流程圖

a 定位b 攪拌下沉c 噴漿攪拌上升d 重復(fù)攪拌下沉e 重復(fù)攪拌上升f 完畢

（2）測量定位

根據(jù)場地施工控制網(wǎng)，布設(shè)中心線和設(shè)置樁位。再次檢查和復(fù)核測量導(dǎo)線控制點和水準(zhǔn)點、建立控制網(wǎng)、施工放樣。然后將攪拌樁樁位測定好，打上木柱，經(jīng)復(fù)核無誤后方可施工。

（3）鉆機(jī)就位

完成攪拌樁的定位后，將攪拌樁移送到指定的攪拌樁位，對中。使用吊線錘或經(jīng)緯儀進(jìn)行雙向控制和監(jiān)測導(dǎo)向架的垂直度。按本工程的設(shè)計及規(guī)范要求，樁孔垂直度偏差不得大于1.0%樁長。

（4）漿液拌制

在鉆機(jī)攪拌鉆入前，提前將漿液拌好，并且在壓漿前將其放入集料斗中。漿液中的水泥選用42.5R 普通硅酸水泥，水灰比控制約為0.55，水泥摻入量不低于135kg/m。注漿的壓力保持為0.3 ～0.6MPa 之間，輸漿速度應(yīng)保持穩(wěn)定、常量。

（5）攪拌機(jī)噴漿攪拌下沉

在鉆機(jī)鉆入下沉之前，應(yīng)該先將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)盤開啟，觀測攪拌頭的轉(zhuǎn)速，觀察轉(zhuǎn)速正常無其他情況時，再將注漿泵啟動，將水泥漿液通過鉆機(jī)中的管道送至攪拌頭的噴漿口，待正常出漿后，將鉆機(jī)鉆桿沿著導(dǎo)向架鉆入，邊鉆進(jìn)邊噴漿攪拌，下沉速度視情況通過檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)，攪拌機(jī)的工作電流應(yīng)小于額定值。

（6）噴漿攪拌提升

待攪拌機(jī)噴漿下沉達(dá)到設(shè)計深度后，開啟攪拌樁機(jī)攪拌以及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計要求攪拌樁施工應(yīng)控制其起桿速度，一般要求不超過1.0m/min，繼續(xù)噴漿攪拌同時提升攪拌機(jī)鉆桿，使水泥漿液和原本的土體得到充分拌和直到將攪拌機(jī)的鉆頭提出地面。

（7）重復(fù)噴漿攪拌下沉

攪拌鉆頭拉升至地面后，再次噴漿攪拌下沉至深層攪拌樁的設(shè)計深度。

（8）噴漿重復(fù)攪拌提升

噴漿下沉直到設(shè)計深度后，再次噴漿并攪拌提升，一直提升至地面。

（9）樁機(jī)移位

施工完一根樁后，將樁機(jī)移至下一根樁的樁位處，按照上述步驟進(jìn)行其他樁的施工。

4.2 降水井施工

（1）施工工藝流程

平整場地→樁位放線→探孔→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→旋挖鉆進(jìn)、撈取鉆渣→成孔檢查及驗收→清孔→安裝鋼筋骨架→鉆機(jī)移位下導(dǎo)管→沉渣檢測→填充濾層→洗井→安裝潛水泵→井點保護(hù)→觀測記錄。

（2）鉆孔前準(zhǔn)備

平整樁基范圍內(nèi)的場地，樁位放線定位。

（3）護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒應(yīng)比樁徑大10 ～15cm。護(hù)筒埋設(shè)下沉過程中要核對樁軸線，保證護(hù)筒中心和樁軸線位置一致，埋設(shè)的護(hù)筒沉落后，用粘土回填周邊并夯實。護(hù)筒高出地面不小于30cm，護(hù)筒直徑應(yīng)大于樁徑設(shè)計直徑約15cm。鉆機(jī)就位后，用雙向以上垂線法監(jiān)測鉆機(jī)的垂直平穩(wěn)度，保證在鉆機(jī)鉆進(jìn)和運行過程中不產(chǎn)生傾斜、位移、沉陷等。

（4）旋挖鉆進(jìn)、撈取鉆渣

在鉆機(jī)就位鉆進(jìn)之前，先把旋挖機(jī)底盤調(diào)整為水平狀態(tài)，將鉆頭從護(hù)筒處吊入，開始進(jìn)行第一次鉆進(jìn)前，應(yīng)使錐尖對準(zhǔn)樁中心，并試轉(zhuǎn)數(shù)圈后再開鉆，旋挖鉆進(jìn)時，同時在樁孔內(nèi)灌入一定數(shù)量的泥漿，鉆機(jī)鉆進(jìn)行提土后，及時補(bǔ)充泥漿進(jìn)行護(hù)孔，防止發(fā)生塌孔，護(hù)壁泥漿液的相對密度為1.05 ～1.20，泥漿循環(huán)池和樁孔中必須儲備有足夠泥漿后，才可以全速鉆進(jìn)。旋挖鉆進(jìn)的成孔過程中，應(yīng)經(jīng)常撈取鉆渣，密切觀察土層變化。

（5）成孔檢查及驗收

鉆孔的孔徑不小于設(shè)計規(guī)定，樁孔位置符合設(shè)計要求。樁位允許偏差不應(yīng)大于50mm，樁身垂直度允許偏差不應(yīng)大于1%。樁孔驗收合格才可進(jìn)行第一次清孔。

（6）清孔

采用換漿法進(jìn)行清孔施工，即完成鉆孔完作業(yè)后，提起鉆頭離孔底大約20cm，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后壓入相對密度較低的泥漿，慢慢把鉆孔內(nèi)相對密度較大的泥漿和浮懸鉆渣排出，直至孔內(nèi)泥漿的相對密度小于1.2。清孔排渣過程中，應(yīng)保持井孔內(nèi)水頭，防止發(fā)生塌孔。

（7）鋼筋骨架的制作與安裝

本工程鋼筋采用現(xiàn)場加工分段制作，依設(shè)本工程計圖紙的規(guī)定，先制定加勁筋，然后再布置主筋，每隔2m 布置一道加勁筋，再依設(shè)計間距布置燒焊箍筋。完成第一次清孔后，用吊車將鋼筋骨架均勻緩慢吊入樁孔。鋼筋骨架分段制作，每吊入一節(jié)后用方木或鋼筒進(jìn)行固位，再用吊入下一節(jié)鋼筋骨架進(jìn)行駁接。在鋼筋骨架外側(cè)設(shè)置砂漿墊塊，確保保護(hù)層的厚度滿足要求。當(dāng)鋼筋骨架下吊至設(shè)計標(biāo)高后，校正其位置。

（8）濾料填充

本工程采用瓜米石作為濾料，填礫前保證井管居中，填礫的厚度應(yīng)均勻，將濾料從井管的兩側(cè)緩慢、對稱填入，為了避免井管錯位和濾料中途卡塞，當(dāng)濾料填至離井口頂面1 ～2m 時，用粘土填實。在填入濾料過程中，如出現(xiàn)井口反礫的現(xiàn)象，應(yīng)及時停止填礫，馬上查明原因進(jìn)行處理。

（9）洗井

洗井是一項關(guān)鍵性的工藝，在完成濾料填充的工序后，應(yīng)即刻開展洗井工序，使用在井管外注入清水并循環(huán)的方法進(jìn)行洗井，洗井時抽、停不斷交替進(jìn)行，直至水變清澈、砂變干凈方可停止。在洗井結(jié)束之前，再次進(jìn)行井底深度的測量，再次將井底進(jìn)行清理，井底沉淀物應(yīng)低于0.3-0.5m。

（10）下泵

完成洗井后下泵，下泵距井底約1.0-2.0m。

（11）井點保護(hù)

井管應(yīng)比場地內(nèi)的地坪高出20-50cm，采取加井蓋的方式予以保護(hù)，以免灰塵、雜質(zhì)掉落到井管里，井管受到損傷。

（12）觀測記錄

抽水按三班制進(jìn)行，每班均需對每口降水井的流量和水位進(jìn)行觀測和記錄，以便及時反饋數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工。如發(fā)現(xiàn)問題，及時適當(dāng)調(diào)整，以保證基坑降水效果和安全穩(wěn)定。

4.3 噴錨支護(hù)

（1）施工工藝流程

放線→土方開挖→修坡→噴射第一層混凝土→坡體插筋→綁扎、固定鋼筋網(wǎng)→焊接鎖定→噴射第二層混凝土→設(shè)置泄水管。

（2）土方開挖及坡面處理

按設(shè)計圖紙開挖工作面，然后進(jìn)行人工修坡。

（3）噴射第一層混凝土

按設(shè)計圖紙要求寬度進(jìn)行掛網(wǎng)，噴射首層快凝混凝土，本工程混凝土強(qiáng)度等級為C20，噴射厚度80mm。

（4）坡體插筋、鋼筋網(wǎng)固定

按設(shè)計圖紙要求選用C12 螺紋鋼制作插筋，之后固定鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)宜在噴射第一層混凝土后進(jìn)行鋪設(shè)固定，鋼筋與坡面的間隙不應(yīng)低于20mm；插筋與鋼筋網(wǎng)連接牢固，噴射混凝土?xí)r鋼筋網(wǎng)不得晃動；鋼筋網(wǎng)可選用綁扎或焊接，鋼筋網(wǎng)的允許偏差為±10mm，鋼筋網(wǎng)搭接長度不得低于300mm，焊接長度不得低于網(wǎng)筋直徑的10 倍。

（5）終噴射混凝土

終噴混凝土的厚度應(yīng)考慮并保證加強(qiáng)筋、鋼筋網(wǎng)的混凝土保護(hù)層厚度，首噴、終噴的混凝土總厚度不低于80mm。噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片依次進(jìn)行，噴射時噴頭距離受噴面0.6-1.2m，且始終保持垂直，自下而上噴射，一次噴射的厚度不宜低于40mm；保持混凝土濕潤光澤，表面平整，無滑移、流淌、干斑現(xiàn)象；噴射混凝土終凝2 小時后，應(yīng)及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。必須等上一級噴射混凝土面層達(dá)設(shè)計強(qiáng)度的70%后，方可開挖下一級放坡。

4.4 錨管施工

（1）施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→開挖工作面、埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志→噴射第一層混凝土→鉆孔→錨管制安→注漿→綁扎、固定鋼筋網(wǎng)、設(shè)置加強(qiáng)筋→噴射第二層混凝土至設(shè)計厚度（120mm厚）。

（2）施工準(zhǔn)備

施工前需再次詳查錨管射入范圍內(nèi)各種地下管線及地下設(shè)施詳細(xì)埋設(shè)位置并予以避讓,以免發(fā)生意外。

（3）開挖工作面

根據(jù)設(shè)計要求位置，開挖錨管施工作業(yè)面（比設(shè)計標(biāo)高低0.5m），施工作業(yè)面寬度至少為8m，錨管施工作業(yè)面應(yīng)平整，并做好排水措施。

（4）噴射第一層混凝土

噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，分兩次噴射，每次噴射厚度為60mm，或第一次噴射厚度為50mm，第二次為70mm。

（5）鉆孔

鉆孔鉆進(jìn)之前，根據(jù)設(shè)計圖紙測定出孔位并標(biāo)記，根據(jù)場地條件和環(huán)境情況選用干鉆或濕鉆的鉆入方式，鉆機(jī)就位后，應(yīng)保持平穩(wěn)，鉆機(jī)立軸或?qū)U與錨管傾角應(yīng)保持一致，并在同一軸線上；鉆孔困難時，應(yīng)采用跟管或一次性帶筋鉆頭鉆進(jìn)。采用壓縮空氣進(jìn)行清孔，遇沙層塌孔時必須采用純水泥漿液進(jìn)行清孔。成孔時派專人記錄入巖深度；同時成孔后兩小時內(nèi)應(yīng)成錨，否則應(yīng)重新成孔，以便保證成錨質(zhì)量。

（6）注漿

注漿之前，先將孔內(nèi)的雜質(zhì)清理，并清除里面的積水，底部采用一次性注漿，注漿的壓力不應(yīng)小于0.6MPa，孔口處應(yīng)布置止?jié){袋或止?jié){塞，注滿后保持壓力3 ～5min；注漿孔四周的混凝土應(yīng)具有抵抗注漿時導(dǎo)致的壓力擴(kuò)散；進(jìn)行注漿作業(yè)時，注漿管應(yīng)插入孔內(nèi)并距離孔底250 ～500mm；注漿所用的水泥漿宜加入適量的加劑，注漿開始或注漿停止時間超過30min，應(yīng)用水或稀水泥漿對管道和泵進(jìn)行潤滑；若長時間灌注漿液都不滿，在排除注入漿液滲入到地下管線或滲出到地時，改用間歇性注漿法。

（7）鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿和其他錨固裝置連接牢固，噴射混凝土?xí)r鋼筋網(wǎng)不得晃動。

（8）噴射第二層混凝土

噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)順序應(yīng)自下而上，分兩次噴射，每次噴射厚度為60mm，或第一次噴射厚度為50mm，第二次為70mm；在錨桿部位，應(yīng)先噴錨桿下方，再噴錨桿上方。

結(jié)語：

深基坑支護(hù)施工關(guān)乎施工安全和質(zhì)量，是一項非常復(fù)雜的工作。在實際的施工中，應(yīng)充分調(diào)查地質(zhì)水文條件以及周邊管線、構(gòu)筑物情況，對深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行合理的選擇。本工程深基坑支護(hù)采用攪拌樁止水帷幕、降水井、噴錨支護(hù)等技術(shù)，工程施工安全、且效率高，具有一定的參考意義。