協和醫院門急診樓基坑支護工程施工技術

張衛東

(北京建工集團有限責任公司，北京 100055)

1 工程概況及周邊環境

門急診樓及手術科室樓改擴建一期工程位于東城區王府井帥府園1號，總建筑面積為113 162 m2，東西向長約為150 m，南北向寬約為120 m。地下3層(局部設兩設備夾層)，地上3層～11層。結構形式為鋼筋混凝土框剪結構，基礎為平板式筏板基礎。該工程東側為東單北大街，人行步道邊距地下室外墻為21 m。北側為煤渣胡同。南側為7 m寬帥府東街，為通往現有協和醫院教學樓和急診樓的主要道路。西側為二期工程場地。基坑總平面見圖1。

圖1 基坑總平面圖

2 工程地質及水文地質條件

1)工程地質條件。

擬建場地地形較平坦。場地現狀地面下50 m深度范圍內主要分布地層有:人工堆積層及一般第四紀沖洪積層，并按地層巖性及其物理力學性質指標進一步劃分為8個大層，各層地層巖性及其特點見表1。

2)工程水文條件。

擬建場區基底以上有兩層地下水，第一層為上層滯水，靜止水位埋深為3.6 m～6.9 m，賦存于①層雜填土及夾層。上層滯水的主要來源為大氣降水、管道滲漏以及生活用水下滲，以地下徑流及自然蒸發為主要排泄方式。第二層為層間潛水，靜止水位埋深為12.9 m～18.8 m，賦存于③層細中砂、④層圓礫及夾層。層間潛水的主要來源為大氣降水及地下徑流，以地下徑流及自然蒸發為主要排泄方式。

3 基坑支護設計

該工程基底標高為－18.350～－20.250。自然地面標高為46.6 m左右。綜合考慮本工程的特點和水文地質情況、基坑各側面的深度、周邊工作面大小、周邊有無荷載等，工程采用－4 m以上部分采用土釘墻支護形式，－4 m以下部分采用護坡樁+樁間旋噴樁止水帷幕+樁身預應力錨桿的復合支護結構形式。基坑支護剖面見圖2。

表1 各層地層巖性及其特點

1)土釘墻支護結構。

土釘墻放坡坡度為1∶0.2，下口線距護坡樁為500 mm。土釘水平間距為1.6 m，豎向間距 1.4 m，與水平面夾角為 10°，采用Ⅱ級鋼筋。

土釘墻面層采用φ6.5的鋼筋編制成@200×200的鋼筋網，并與土釘焊接牢固。土釘墻面層噴射厚度為80 mm～100 mm的C20碎石混凝土。

2)護坡樁(混凝土灌注樁)+預應力錨桿支護結構。

護坡樁直徑800 mm，間距1.6 m，設計樁長21.75 m，有效樁長21.25 m，其中嵌固段長5.5 m。樁中心線距結構外墻1.4 m。護坡樁主筋為Ⅱ級鋼筋，箍筋和架立筋為Ⅰ級鋼筋，混凝土標號為C25，主筋混凝土保護層厚度為50 mm。

樁身范圍內設置三道預應力錨桿。預應力錨桿成孔直徑150 mm，鎖定拉力均為設計拉力的70%。第二道預應力錨桿處的鋼腰梁采用2Ⅰ28b、第三道預應力錨桿處的鋼腰梁采用2Ⅰ32b。

3)護坡樁樁頂連梁設計。

圖2 支護結構剖面圖

護坡樁樁頂連梁截面為900 mm×500 mm，使連梁將樁頭全部包住。連梁主筋混凝土保護層厚度為35 mm，50 mm。樁頂連梁的配筋為8Φ20，2Φ20Ⅱ級鋼筋，箍筋為φ8@200 mmⅠ級鋼筋。

4 基坑支護工程施工

1)土釘墻施工。

開挖時基坑邊預留10 cm厚土體，進行人工修坡、清除坡面虛土。當遇有上層滯水影響時，要在坡面上每隔1 m插放一個導流管疏導上層滯水。排水管構造見圖3。

圖3 排水管構造圖

隨土方開挖按順序分層進行的編扎鋼筋網，上下層的豎向鋼筋搭接長度大于一個鋼筋網格長度。

采用洛陽鏟人工成孔，孔徑110 mm。然后安放土釘，沿土釘長度方向焊定位支架(間距1.5 m)，以確保使錨筋能夠居中。

注漿:當漿液從底部充滿至孔口時，還需進行多次加壓(壓力為0.3 MPa)，保證漿液擠滿孔壁。

土釘端部處理:土釘端部與加強筋、鋼筋網相互焊接。位置順序(由里向外):鋼筋網，水平加強筋，土釘端頭鎖定筋。

面層混凝土噴射及養護:噴射混凝土機的工作壓力為0.3 MPa～0.4 MPa。噴層厚度80 mm ～100 mm。根據氣溫和環境條件噴水養護5 d～7 d。

2)護坡樁施工。

根據地勘報告、現場施工條件和護坡樁長度，本工程采用長螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝。本工藝采用的設備具有中心泵壓混凝土功能，動力頭上部設有壓混凝土回轉接頭，回轉接頭上部與泵壓混凝土彎管相連，并設有放氣機構。回轉接頭與鉆機主軸回轉密封相連。主軸是空心的，與鉆桿相通。鉆頭帶有特殊的上開式出混凝土活門。

開鉆前，需將混凝土泵的料斗及管路用清水濕潤，然后泵送一定的水泥砂漿，將砂漿泵出管外。封住鉆頭閥門，使鉆桿向下移動至地面時，開動鉆機。應先慢后快鉆進。鉆頭達到設計標高后即停止鉆動，開始泵送混凝土。混凝土泵將混凝土通過鉆桿內管壓至鉆頭底部，邊壓混凝土邊拔管直至成素混凝土樁。

鋼筋籠沉放:將鋼筋籠導入管插入制作好的鋼筋籠并與之用鋼絲繩柔性連接，然后將導入管與專用振動錘快速剛性連接。吊起振動裝置、導入管及鋼筋籠，把鋼筋籠下端插入混凝土樁體中，啟動振動錘通過導入管將鋼筋籠送入樁身混凝土內至設計標高。

該方法適用土質范圍比較廣，凡是長螺旋鉆孔機可以鉆進的地層都可以施工。用混凝土泵完成鉆孔中心壓灌混凝土成樁，無需其他附加護壁措施，現場沒有泥漿污染及其處理問題。

3)預應力錨桿施工。

根據現場條件，預應力錨桿成孔采用錨固鉆機干作業工藝。在離錨桿施工工作面較近處，設置錨桿體加工場地;設置移動式水泥漿攪拌站2個;按照設計要求制作錨桿體，注漿管與錨桿體用火燒絲綁扎牢靠。

錨桿機就位前先檢查鉆桿端部的標高、錨桿的間距是否符合設計要求。就位后調正鉆桿，符合設計的水平傾角，并保證鉆桿的水平投影垂直于坑壁，經檢查無誤后方可鉆進。

桿體運輸及插入孔內:插筋前檢查錨筋長度、自由段部分的處理、注漿管是否有漏漿等。插筋時抬起后部使之與孔成一個角度徐徐插進，防止碰壞孔壁。筋插入孔時應留出錨筋外露部分的長度以滿足張拉要求。

灌漿:注漿材料采用水泥漿，水灰比為0.5。水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。

錨桿張拉在注漿體強度達到15 MPa(注漿7 d后)時進行。鎖定值為設計荷載的70%。

4)基坑開挖。

基坑土方施工中，先進行周邊土方開挖，以便進行支護結構的施工，其寬度大致約10 m。中部土方先不進行開挖，作為施工中的土方運輸、倒運的作業平臺。土方開挖時，本著分區分層開挖的原則，挖運土方的同時為支護方案施工創造工作面，充分利用空間和時間，以確保施工進度。

5 基坑監測

為保證基坑安全，不影響鄰近建筑物及其他設施，做到隱患的早發現、早分析、早處理，施工中對以下內容進行監測:支護體系頂部的側向位移;基坑周圍地面超載情況;基坑滲漏水情況。

監測工作按規程或設計要求的監測精度選用使用儀器的型號，及時準確的整理監測記錄并在監測值出現異常時進行分析，并將結果及時反饋，以指導施工。

6 結語

門急診樓及手術科室樓改擴建一期工程基坑支護采用上述施工技術，解決了出現的各種施工難點，保證了基坑的安全與穩定，為地下結構的順利施工創造了有利條件，為同類工程提供了經驗。

1)深基坑施工是一個復雜的系統工程，專業性較強，需要統籌安排護坡樁、錨桿、土釘墻、土方開挖施工的互相配合及協調問題。

2)基坑支護屬于臨時工程，僅在地下室施工中起作用，要求盡可能少的投入，能將周邊的建筑及設施影響降到最小。在確定方案時，要根據基坑的深度及地質條件進行多種方案的技術經濟比較。該工程按照既安全又經濟的原則，采取了土釘墻與樁錨相結合的方案等是成功的，取得了良好的效益。

3)長螺旋鉆孔壓灌樁技術施工工藝簡潔、無泥漿污染、噪聲小、效率高，鋼筋籠導入管的振動使樁身混凝土更密實，樁身混凝土質量更有保證。

[1] 張 雁，劉金波.樁基手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.

[2] 建筑業10項新技術(2010)應用指南[M].北京:中國建筑工業出版社，2011.