大型深基坑支護新工藝選擇、優化及綜合應用

施小虎

（中鐵三局集團第三工程有限公司，山西 太原 030006）

近年來，隨著我國經濟建設的快速發展，建筑領域（尤其是沿海地區及經濟發達的大、中型城市）出現了很多大型和超規模建筑，大型深基坑工程不斷涌現和發展。這對基坑支護工程的工藝要求和實施方案也提出了許多新的挑戰。下面根據工程實例就此問題進行探討。

1 工程概況及條件

1.1 項目概況

興海名都商業廣場位于唐山市曹妃甸新區行政中心繁華地段，單體建筑面積14.57×104m2.地下一層，地上邊跨六層，中跨四層。基礎為獨立基礎，主體為框架結構。內設商場、超市、影院、洗浴中心、公寓、餐廳等各項休閑、娛樂、購物設施，是目前河北省單體面積最大、業態較豐富的商業綜合體，代表了近期房地產市場轉型發展的一個方向。

1.2 水文地質條件

根據《興海名都廣場巖土工程勘察報告書》，場地所屬地貌單元為濱海相海陸交互沉積地貌，地勢平坦，地下水位深1.2 m.與基坑工程有關的地層物理學性質取值見表1.

1.3 周邊環境及基坑支護施工條件

本項目北、東、南三面臨街，西側為冀東油田住宅小區。北側距城市主干道紅線有25 m左右，西側離住宅小區圍墻20 m，可作為施工場地。東側距道路紅線不到8 m，南側距二層商鋪3 m左右（擬拆遷，正在營業），場地極其狹小，施工難度大。

表1 基坑工程有關的地層物理學性質取值表

地下室建筑面積30 000 m2，南北長160 m，東西寬 184 m，基坑支護周長712 m，周邊基礎土方開挖深度6.5 m，屬于面積超大和深度較深的基坑支護工程。土方開挖前，需要采取大面積管井降排水措施。

2 基坑支護方案初選及可行性、適用性、經濟性比較

根據設計圖紙、現場情況及地質條件等因素，考察了相近工程，初步考慮選用3種基坑支護方法。

2.1 鋼筋混凝土灌注樁

是較為常用的基坑支護方式。優點：強度、剛度、變形和安全性有保障，工藝成熟。缺點：造價比較高；常規施工周期長；泥漿坑等配套工作和限制較多。

由于基坑長度較長和臨空面高度較高的關系，頂部懸臂端還需設置連續冠梁或預應力錨索固定，防止位移過大、土體失穩。初步設計深度15 m，直徑0.8 m，施工造價15 000元/m.

2.2 放坡開挖噴錨支護

是最經濟的基坑支護方式。優點：造價低，工藝簡單。缺點：對場地大小、地下水、基坑深度、邊坡土質和均勻性都有要求。

相對于本項目各項條件及狀況安全性不高，需增設止水帷幕控制邊坡地下水。初步設計土方開挖放坡1∶1，土釘噴錨支護，施工造價1 500元/m.

2.3 工字鋼樁支護

是沿海地區快速施工時常用的一種基坑支護方式。優點：主要材料工字鋼樁屬于周轉材料，一次性投入較小；施工快速，不需等強度達標，施工完即可開挖。缺點：使用周期過長會導致租賃費用增加，開挖后懸臂端比鋼筋混凝土灌注樁變形大，對周邊環境及地面構筑物影響較大。初步設計樁長12 m，360工字鋼，施工造價5 000元/m.

另外，還考慮了格柵式水泥旋噴樁、止水帷幕加橫梁錨索等方案，均由于和現場實際條件不符，不適宜采用，因此放棄。

3 方案確定及優化完善

考慮到投資方的經濟成本及項目的整體大局，根據安全性、經濟性、施工周期和周邊環境影響綜合考慮，擬按照四周不同條件采取相應基坑支護方案和措施，以通過技術措施的選擇、優化形成最優性價比的綜合實施方案。

3.1 基坑南側二樓商鋪

采用鋼筋混凝土灌注樁間隔高壓旋噴樁封閉。鋼筋混凝土灌注樁采用長螺旋鉆孔壓灌樁后置鋼筋籠施工工藝。

長螺旋鉆孔壓灌樁后置鋼筋籠施工工藝是國內基坑支護鋼筋混凝土灌注樁新近發展的改進工藝。主要采用CFG20/24或KLB800型長螺旋鉆機，以類似CFG樁的成樁工藝鉆進至設計深度后，灌注塌落度較大的混凝土（超流態混凝土可利用鋼筋籠自重，減少振動影響，效果更佳）。隨后及時使用鋼管及振動錘將下口焊接收縮成束的鋼筋籠插入混凝土樁體，邊拔邊振提出鋼管，完成施工。

此工藝的特點是成孔不用泥漿或套管護壁，不需設置泥漿池，無泥漿污染、無沉渣；機具設備簡單，裝卸移動快速，施工準備工作少，工效高，降低施工成本。

施工操作工藝如下：①按樁位設計圖測設軸線，定位標記。鉆機就位時應校正，要求保持平整、穩固，使在鉆進時不發生傾斜或移動。在鉆架上應有控制深度標尺，以便在施工中進行觀測、記錄。②鉆孔時，先調直樁架挺桿，對好樁位；啟動鉆機鉆0.5～1.0 m深，檢查一切正常后，再繼續鉆進，土塊隨螺栓葉片上升排出孔口，達到設計深度后停鉆，進行終孔驗收。③混凝土塌落度宜為200～240 mm，粗骨料不大于25 mm.開始壓灌時，宜先檢查閥門是否打開，提升鉆桿200～300 mm.混凝土泵送要連續進行，邊灌邊提。提鉆速率控制在1.2～1.5 m/min，并與混凝土泵送量相匹配。④灌注樁充盈系數宜為1.0～1.2，混凝土入孔溫度控制在5～30℃之間。樁身混凝土灌注完成后應立即進行鋼筋籠插入作業。⑤鋼筋籠按設計的規格、數量制作，剛度滿足振插要求，底部要進行加強處理，保證振動力的有效傳遞。⑥鋼筋籠吊裝前將振動用的鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內，并與振動錘可靠連接。鋼筋籠吊裝時防止變形并對準孔位吊直、居中送入。先靠自重緩慢沉入，當靠自重不再下沉時開啟振動錘，下放到設計位置。然后斷開鋼筋籠的連接，緩慢連續振動拔出鋼管。鋼筋籠過長時，可分2段吊放，采用電焊連接。⑦樁體達到設計強度后才能進行基坑開挖。

3.2 基坑西側和北側

因場地較寬，決定采用放坡開挖，用土釘墻工藝進行支護。

土釘墻施工工藝：修整工作面→測量放線→鉆孔→放置桿體→掛網、上加強筋→注漿、補漿→噴射混凝土→土釘監測。

3.2.1 開挖修整工作面

基坑放坡開挖，邊坡面應修平整，然后按設計設置土釘孔位。基坑邊坡必須按要求分步開挖，每層深度應控制在土釘孔位下0.50 m左右，嚴禁超深削坡。

3.2.2 鉆孔、置入桿體

采用人工洛陽鏟成孔，成孔時應控制好成孔角度。成孔結束，放置土釘桿體。桿體每隔2 m須焊接有支架。

3.2.3 攪拌水泥漿

成孔的同時，按設計配比現場攪拌素水泥漿（水泥凈漿），水灰比為1∶2.攪拌均勻后，放入漿液池中待用。現場技術人員嚴格控制水灰比，漿液池中素水泥漿留放時間不得超過終凝時間，控制在3 h之內用完。

3.2.4 注漿

待一批土釘的主筋都放入后，用注漿泵統一注漿，要求須將注漿管插到距孔底20 cm處，確保土釘鉆孔內的注漿質量。素水泥漿采用P.S.A32.5水泥攪拌制作。注漿采用軟塑料管從孔底注漿，每孔至少在注漿后再補漿1～2次。

3.2.5 披掛面層鋼筋網

邊坡修整后，采用鋼筋網。相鄰兩片鋼筋網搭接長度不小于300 mm，用火燒絲綁扎結實。另外，面層網上每平方米綁設一塊墊塊，使面層網與基坑土坡面之間留有2 cm的空隙，以保證面層鋼板網留有2 cm的砼保護層，充分發揮鋼板網骨架的作用。

3.2.6 焊接加強筋

掛網之后，焊接橫向、豎向加強鋼筋，把所有土釘桿體與加強筋連接起來，使土釘桿體、面層網、加強筋構成一個完整的骨架。

3.2.7 面層施工（噴射砼面層）

噴射混凝土作業必須分片分段依次進行，噴射順序自下而上。

噴射機應密封性良好，輸料連續、均勻；空壓機應滿足噴射機工作風壓和耗風量的要求。

噴射機司機應按規程操作，作業開始時，先送風，后開機，再給料。結束時，應待料噴完后再關風。向噴射機供料應連續均勻，料斗內保持足夠的存料。

3.3 基坑東側

因地方拆遷干擾、場地較狹小及工期壓力原因選擇采用工字鋼樁支護。此項工藝主要為專用工字鋼打拔樁機進行操作，相對而言，工藝比較簡單便捷，此處不再詳述。

4 結束語

大型深基坑支護新工藝與項目工期、成本和項目能否正常進行關系重大。根據不同的條件環境，可以選擇最適宜的方法和措施來解決基坑支護問題。對工藝尤其是新工藝的應用，對方案的比較和優化，綜合考慮對各種新工藝和方案的應用，是在復雜環境和條件下解決大型深基坑最合理實施方案的有效途徑。