深基坑工程支護(hù)施工技術(shù)的研究

鄭鏢

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、科技的進(jìn)步、城市化進(jìn)程的加速，對(duì)地下空間資源的開發(fā)利用及改造已成為社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。地下空間開發(fā)的規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)的要求也越來(lái)越高，基坑不斷向“深大近”方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。為了保證復(fù)雜環(huán)境下基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的安全，踐行綠色環(huán)保施工、建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)的發(fā)展理念，對(duì)基坑側(cè)壁、周邊土體、周圍環(huán)境的支擋、加固及保護(hù)措施的要求就越來(lái)越高，為此，深基坑開挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視，新的技術(shù)、方法、工藝也隨之不斷涌現(xiàn)。深基坑支護(hù)新技術(shù)一般是在原有支護(hù)技術(shù)上產(chǎn)生的，為彌補(bǔ)原有支護(hù)技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)展支護(hù)的應(yīng)用范圍，使其適應(yīng)不同的施工環(huán)境，確保基坑施工、主體地下建筑物結(jié)構(gòu)物及周邊環(huán)境的安全，使其達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的目的。

1 工程概況

金林灣花園安置型商品房四期工程位于廈門市湖里區(qū)仙岳路北側(cè)、湯嶼路東側(cè)、規(guī)劃高林南一路南側(cè)、在建金寶路西側(cè)，本工程總用地面積22 935.106m，總建筑面積201 925m，其中地上建筑面積127 025m，地下建筑面積74 900m。擬建物主要由6 棟高層、超高層住宅以及若干1～3 層商業(yè)裙樓及配套用房組成，設(shè)3 層整體地下室?；A(chǔ)型式：天然地基、管柱、灌注樁基礎(chǔ)；基坑特征：基坑開挖深度為13.65～17.6m?；有螤顬殚L(zhǎng)方形，基坑總周長(zhǎng)約898m，基坑面積約28 942m，本工程基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)為1.10，擬建場(chǎng)地近3～5 年最高水位高程約為11.00m。

2 深基坑的概念及特點(diǎn)

依據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》開挖深度超過(guò)5m（含5m）的基坑屬于深基坑工程，深基坑的特點(diǎn)：基坑開挖深度較深，一般需要分層分段開挖，且在開挖前根據(jù)地質(zhì)條件勘測(cè)及設(shè)計(jì)文件要求，需進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循“先撐后挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，同時(shí)需要考慮地下水的影響，并在施工過(guò)程中按照一定的順序進(jìn)行施工

3 深基坑支護(hù)概述及選型

深基坑工程土方開挖，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)和環(huán)境條件不具備放坡條件要求，從施工安全角度考慮，為了確?；娱_挖及基坑內(nèi)施工作業(yè)以及周邊環(huán)境安全，應(yīng)進(jìn)行深基坑工程支護(hù)，深基坑支護(hù)形式需要結(jié)合不同的項(xiàng)目地質(zhì)情況，進(jìn)行合理的選型，可采用地下連續(xù)墻、排樁、水泥土墻、土釘墻等，本工程基坑開挖深度13.65～17.6m，根據(jù)本工程特點(diǎn)、設(shè)計(jì)文件以及深基坑支護(hù)選型要求等，本工程支護(hù)方案，主要采用灌注樁＋2 道鋼支撐（砼支撐）支護(hù)結(jié)合柱間三重管高壓旋噴柱止水，樁頂以上采用自然放坡或土釘墻。

4 深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

詳盡搜集工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，充分了解和查明周圍道路交通狀況與周圍施工條件，項(xiàng)目施工前搜集場(chǎng)區(qū)及周邊地下埋設(shè)物資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘查看并記錄地上、地下管線等埋設(shè)物的位置及運(yùn)行狀況，施工中仔細(xì)觀察分辨，避免損壞未標(biāo)識(shí)的地下埋設(shè)管網(wǎng)。根據(jù)原始設(shè)計(jì)資料可知本工程基坑開挖深度為13.65～17.6m，根據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》開挖深度超過(guò)5m 的基坑支護(hù)及降水工程屬于危大工程，依據(jù)設(shè)計(jì)資料及相關(guān)規(guī)范要求，項(xiàng)目開工前，應(yīng)組織編制深基坑支護(hù)及降水方案，經(jīng)專家論證合格后方可進(jìn)行施工作業(yè)。工程開工前應(yīng)做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，如人、材料、機(jī)械設(shè)備等。

4.2 土釘墻施工技術(shù)要點(diǎn)

土釘墻施工前，進(jìn)行單根土釘?shù)臉O限抗拔承載力試驗(yàn)，同一條件下的試驗(yàn)數(shù)量不少于3 根，可采用單循環(huán)加載法，試驗(yàn)合格后方可大面積開展施工；土釘墻施工應(yīng)分層進(jìn)行，待上層土釘墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，進(jìn)行下層土方及土釘墻的施工；施工過(guò)程中，鋼花管擊入困難，可采用潛孔鉆機(jī)引孔，成孔直徑不小于110mm；為確保土釘與面層之間的有效連接，在實(shí)際施工過(guò)程中可采用承壓板或加強(qiáng)鋼筋作為構(gòu)造措施，土釘與承壓板或加強(qiáng)鋼筋采用螺栓柔性連接或鋼筋剛性焊接連接；土釘與水平面的夾角5°～20°為宜，土釘間距1～2m為宜，土釘長(zhǎng)度宜為0.5～1.2 倍開挖深度；當(dāng)?shù)叵滤惠^高、且地下水高于基坑底面時(shí)，應(yīng)采取降水或截水措施；在土釘墻頂部采取砂漿或混凝土進(jìn)行護(hù)面，在坡頂、坡腳設(shè)排水溝，坡面上設(shè)置泄水孔等。

4.3 灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

灌注樁應(yīng)確?？v向主筋保護(hù)層厚度不小于50mm，施工時(shí)應(yīng)在鋼筋籠外側(cè)設(shè)置混凝土墊塊，并確保施工過(guò)程中不得碰傷孔壁。灌注樁的沖盈系數(shù)≥1.05。施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制灌注樁樁頂標(biāo)高，按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，一般超灌出設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm，待超灌混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，鑿除超灌部分混凝土，樁頂鋼筋按照35d 錨入冠梁內(nèi)，樁身嵌入冠梁不宜小于100mm。澆筑柱頂冠梁前，應(yīng)用清水沖洗柱頭的浮土、積水、浮漿，清洗干凈后方可澆筑。排樁頂部冠梁水平方向的寬度，按照設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求不宜小于樁徑，冠梁的高度尺寸不宜小于梁寬度的0.6 倍。排樁與樁頂冠梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜小于C25，當(dāng)冠梁作為連系梁時(shí)可按構(gòu)造配筋。灌注排樁支護(hù)砼施工完成后，砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具備土方開挖條件，進(jìn)行基坑土方開挖后，在各個(gè)排樁之間采用布設(shè)鋼絲網(wǎng)加噴射混凝土進(jìn)行樁間土的防護(hù)，如果出現(xiàn)樁間滲水，應(yīng)在護(hù)面設(shè)置泄水孔。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)支撐施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)支撐施工應(yīng)嚴(yán)格遵循先撐后挖的原則，待圍護(hù)樁及冠梁施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，方可進(jìn)行土方開挖作業(yè)，首先，土方開挖至腰梁底標(biāo)高處，暫停開挖，進(jìn)行腰梁砼施工及養(yǎng)護(hù)，待腰梁砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，進(jìn)行安裝鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝，鋼支撐安裝完成后，再進(jìn)行土方分層開挖至基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（2）鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝達(dá)到設(shè)計(jì)要求、且土方開挖達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，要及時(shí)進(jìn)行地下室基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工，待地下結(jié)構(gòu)底板施工完成后，設(shè)置傳力帶，要求傳力帶撐緊抵支護(hù)樁，不留任何間隙。

（3）地下室-2F、-3F 頂板施工及養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行傳力短柱施工，要求傳力短柱緊抵支護(hù)樁。

（4）當(dāng)傳力帶與傳力短柱撐住的地下室結(jié)構(gòu)層分塊施工，設(shè)置后澆帶或不連續(xù)時(shí)，應(yīng)隨著分塊或后燒帶設(shè)置傳力構(gòu)件，并始終保證傳力帶與傳力短柱與地下室結(jié)構(gòu)緊抵。

（5）在基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置牢固可靠的傳力構(gòu)件或采取回填土夯實(shí)后，方可拆除支撐。

（6）鋼結(jié)構(gòu)支撐大樣如圖1 所示。

圖1 節(jié)點(diǎn)大樣圖（TQ1 大樣）

4.5 鋼筋砼水平支撐體系施工技術(shù)要點(diǎn)

傳力帶連續(xù)設(shè)置，厚度同底板厚度，傳力帶（傳力短柱）及地下室底板（樓板）達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除支撐系統(tǒng)。當(dāng)?shù)叵率业装澹前澹┓謮K施工或設(shè)置后澆帶時(shí)，應(yīng)在分塊或后澆帶部位設(shè)置可靠的傳力構(gòu)件。內(nèi)支撐梁體系上禁止堆載。

4.6 噴射混凝土護(hù)壁施工技術(shù)要點(diǎn)

挖出的作業(yè)面修整后，初噴混凝土厚度40mm，并盡快鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與壁面間隙不小于30mm。分層分段掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)應(yīng)牢固固定在坑登上，坑壁上的鋼能網(wǎng)搭接采用綁扎方式，上下鋼筋搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于300mm，水平方向搭接不小于20d。加強(qiáng)筋單面焊焊縫長(zhǎng)度大于10d，雙面坪大于5d，綁扎搭接長(zhǎng)度大于45d。噴射混凝土護(hù)壁完成后，應(yīng)進(jìn)行不小于5～7 天每天2h 的流水養(yǎng)護(hù)。樁間防護(hù)及樁間掛鋼筋網(wǎng)噴砼節(jié)點(diǎn)大樣如圖2、圖3 所示。

圖2 樁間防護(hù)大樣圖

圖3 樁間掛鋼筋網(wǎng)噴砼大樣圖

4.7 三重管高壓旋噴樁施工技術(shù)要點(diǎn)

施工前，應(yīng)進(jìn)行試柱試驗(yàn)，試柱根數(shù)不少于2 根。當(dāng)注漿管不能一次提升完成，而需分?jǐn)?shù)次卸管時(shí)，卸管后噴射的搭接長(zhǎng)度不小于200mm；故障中斷后，恢復(fù)噴射時(shí)復(fù)噴搭接長(zhǎng)度為0.2～0.5m，中斷時(shí)間超過(guò)漿液初凝時(shí)間的，應(yīng)進(jìn)行掃孔，復(fù)噴搭接長(zhǎng)度0.5～1.0m。

相鄰的旋噴樁項(xiàng)標(biāo)高有高差時(shí)，應(yīng)按先底后高的順序施工。為保證高壓旋噴樁樁體施工垂直度，確保符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，在施工前及施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格檢查和控制機(jī)架平整與導(dǎo)向架垂直度，垂直度偏差控制在0.5%以內(nèi)、樁位偏差應(yīng)小于50mm。

5 深基坑工程支護(hù)土方開挖及降水注意事項(xiàng)

因本工程支護(hù)樁上部土質(zhì)部分良好，對(duì)于滿足放坡條件的部分采取土方開挖自然放坡處理，不滿足放坡條件的部分采用土釘墻和排樁方式進(jìn)行支護(hù)處理。深基坑土方開挖與深基坑支護(hù)及降水工程應(yīng)協(xié)同作業(yè)，互相配合施工。按照相關(guān)安全管理要求編制專項(xiàng)施工方案，經(jīng)施工單位企業(yè)內(nèi)部自審及監(jiān)理和甲方對(duì)專項(xiàng)方案審核合格后，上報(bào)進(jìn)行專家論證，方案論證合格后，方可進(jìn)行土方開挖施工作業(yè)，在深基坑土方開挖過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)觀察支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，且應(yīng)減少支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，并注意采取分層、分段、均衡、對(duì)稱的合理方式進(jìn)行土方開挖，確保樁位不出現(xiàn)位移及變形，保證支護(hù)邊坡的穩(wěn)定，挖土作業(yè)一定要注意機(jī)械不得碰撞或者損壞支護(hù)樁、錨桿、展梁、土釘墻面、內(nèi)支撐及其連接件等構(gòu)件，排樁、土釘混凝土強(qiáng)度及支撐未達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)不得出現(xiàn)超挖土方，土方開挖過(guò)程中嚴(yán)禁拆除錨桿或支撐，基坑周邊嚴(yán)禁超載堆放土方、施工材料、設(shè)備設(shè)施等，基坑周邊應(yīng)按照要求布設(shè)排水溝，對(duì)坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。

本工程采用降水井降水結(jié)合明溝排水，在基坑飲頂設(shè)置一道400mm×400mm 截水溝，坡底設(shè)置一道400mm×400mm 排（頂），每30m 設(shè)置一個(gè)集水井，降水過(guò)程中注意觀察水位及周邊建筑沉降影響，根據(jù)情況，采取回灌措施。

6 深基坑工程支護(hù)施工期間監(jiān)測(cè)方法及注意事項(xiàng)

深基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)采用儀器監(jiān)測(cè)與巡視檢查相結(jié)合的方法，對(duì)關(guān)鍵部位做到重點(diǎn)觀測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)頻率：（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值；（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化量較大或者道率加快；（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂；（4）周邊地面出現(xiàn)突然較大沉降或嚴(yán)重開裂；（5）臨近的建（構(gòu)）筑物突然出現(xiàn)較大、不均勻沉降或嚴(yán)重開裂；（6）基坑及周邊大量積水，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨，市政管道出現(xiàn)泄漏；（7）基坑底部，坡體或支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)管涌、滲漏或流砂等現(xiàn)象。

7 深基坑工程支護(hù)施工圍護(hù)樁質(zhì)量檢測(cè)原則及實(shí)驗(yàn)方法

7.1 檢測(cè)原則

樁身完整性檢測(cè)數(shù)量不少于總柱數(shù)的20%，且不少于5 根；檢測(cè)柱長(zhǎng)檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的0.5%，不少于3 根且不多于10 根；當(dāng)總柱小于50 根時(shí)，檢測(cè)數(shù)量不少于2 根；圍護(hù)樁混凝土噴射厚度，一般以混凝土噴射面積500m，檢測(cè)點(diǎn)不少于3 點(diǎn)為一組進(jìn)行檢測(cè)。

止水樁（旋噴柱）質(zhì)量檢測(cè)28 天后采用鉆孔取芯法進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度，連續(xù)性及樁長(zhǎng)檢測(cè)，檢驗(yàn)量為各類樁根數(shù)的2%，并不得小于6 根；注漿鋼花管承載力檢測(cè)數(shù)量一般不得少于土釘數(shù)量總數(shù)的1%，在同一土層中，檢測(cè)土釘?shù)臄?shù)量不得少于3 根；抗拔承載力試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)值應(yīng)大于或等于土釘軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.3 倍；土釘墻噴射混凝土面層混凝土試塊強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)，一般按照500m，不得少于一組3 個(gè)。

7.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法或鉆芯法檢測(cè)樁身完整性；采用鉆芯法和磁測(cè)井法檢測(cè)柱長(zhǎng)；圍護(hù)樁混凝土噴射厚度，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；止水樁（旋噴柱）質(zhì)量檢應(yīng)在基坑開挖前或開挖時(shí)，檢測(cè)水泥土固結(jié)體的表面輪糖、搭接接縫；檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)按隨機(jī)方法選取施工中出現(xiàn)異常，開挖中出現(xiàn)漏水的部位；注漿鋼花管承載力的檢測(cè)一般采用抗拉試驗(yàn)方式進(jìn)行；土釘墻噴射混凝土面層施工過(guò)程中應(yīng)在澆筑地點(diǎn)隨機(jī)抽取混凝土制作試塊，在養(yǎng)護(hù)期達(dá)到齡期后進(jìn)行混凝土試塊強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)。

8 結(jié)論

本文結(jié)合“金林灣花園安置型商品房四期工程”項(xiàng)目實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，引用相關(guān)文獻(xiàn)及參考資料，對(duì)深基坑的概念、特點(diǎn)及選型進(jìn)行介紹，著重分析深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)對(duì)深基坑支護(hù)施工期間，土方開挖、降水及監(jiān)測(cè)等注意事項(xiàng)以及深基坑工程支護(hù)圍護(hù)樁質(zhì)量檢測(cè)原則及實(shí)驗(yàn)方法等方面，對(duì)深基坑工程支護(hù)施工進(jìn)行了較為系統(tǒng)的論述和研究。國(guó)內(nèi)外目前深基坑工程中由于受復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及施工環(huán)境等各種因素的影響，往往運(yùn)用多種支護(hù)技術(shù)而不是單一的某種支護(hù)技術(shù)，隨著人們對(duì)地下空間資源需求的不斷增加，深基坑支護(hù)技術(shù)無(wú)論在工程實(shí)踐中，還是在理論研究上都會(huì)有很大的進(jìn)展，使得基坑工程更加安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，從而滿足工程建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需求，在未來(lái)如何根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需求，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)展新型基坑圍護(hù)體系和圍護(hù)新技術(shù)，將是深基坑工程領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展較快，但在實(shí)際施工中，很多因素都會(huì)對(duì)施工技術(shù)產(chǎn)生負(fù)面影響，比如項(xiàng)目各參與方的管理因素，尤其是地下水文條件勘測(cè)以及原材料質(zhì)量管理不到位影響較大，如果地下水處理不當(dāng)，將導(dǎo)致深基坑支護(hù)技術(shù)不能繼續(xù)實(shí)施，甚至給整個(gè)工程帶來(lái)安全隱患，建筑原材料的選擇影響深基坑支護(hù)的效率，為了控制施工成本，大多數(shù)施工企業(yè)都會(huì)減少對(duì)建筑材料的投資，導(dǎo)致材料質(zhì)量不合格，也會(huì)給建筑工程的施工質(zhì)量帶來(lái)?yè)p害。每個(gè)施工環(huán)節(jié)都直接影響整個(gè)深基坑支護(hù)技術(shù)的實(shí)際效果，只有不斷加強(qiáng)深基坑支護(hù)技術(shù)的管理，才能正確解決上述問題。