西安某基坑支護工程實例分析

高存喜 史禮文 趙振財 李瑞軍 楊 軍

(西北綜合勘察設計研究院，陜西西安 710003)

隨著現代化城市建設的發展，基坑支護已越來越多的運用到實際工程當中。如何做好基坑圍護，保證基坑內正常作業安全，而且要防止基坑及基坑周邊的土體位移，保證擬建建筑物周邊現有建筑、道路、管線的正常運作，現結合某教學綜合樓基坑支護工程的基坑支護方案，淺析基坑圍護的一些要點，希望對今后類似案例如何提高基坑圍護方案的合理性、科學性起到一定作用。

1 工程概況

本工程為某教學綜合樓基坑支護工程，地上5層，地下1層。根據設計文件，本擬建建筑物的±0.0標高和西鄰的現有建筑物的±0.0標高一致，基坑埋深－6.80 m，從自然地面算起開挖深度約為6.6 m。根據本工程勘察報告，本場地地貌單元屬皂河一級階地，場地主要土層由上到下依次為:①填土，層厚1.2 m;②黃土狀土，層厚3.8 m;③粗砂，層厚9.5 m;④粉質粘土，層厚7 m。根據勘察報告，場地地下水屬孔隙潛水，勘察期間屬較高水位期，地下水穩定埋深7.40 m～8.00 m，水位位于基坑開挖深度以下。

2 基坑支護方案

本基坑深約6.6 m，基坑西北側緊鄰四層已建成40多年的教學樓，基礎形式為磚基礎，北側距基坑邊1.5 m左右有單層門房和配電房，均采用排樁及一排預應力錨索的方案，其余地段均具備放坡條件，采用了土釘墻(放坡比1∶0.5)的支護形式。

本基坑西北側和北側段有相鄰建筑物，安全等級按一級考慮，其重要性系數取1.10;其他段安全等級按二級考慮，其重要性系數取1.0。本基坑西北側(現有建筑物)段考慮了現有教學樓(每層20 kPa)的荷載，未考慮周邊堆載，北側段(鄰門房和配電房)考慮了建筑物的荷載和坑邊1.5 m范圍內的均布超載20 kPa，其他地段均考慮了超載20 kPa。

3 基坑圍護施工

3.1 護坡樁和冠梁施工

本工程支護樁長14.7 m，樁徑為600 mm，根據勘察報告所提供地層結合現場場地條件，成樁工藝采用反循環水沖鉆機成孔，其流程為:施放樁位→鉆機就位→成孔→清孔→驗孔→鋼筋籠制安→導管安裝→混凝土灌注(成樁)→移至下一樁位(必須隔2個樁跳打)。

1)施工放線。

a.建設單位向施工單位提供建筑紅線標志及坐標成果資料，提供高程基準點。

b.開挖下口線測量定點工作，由總包方派1名測量工程師負責。

測量人員根據建筑平面圖進行建筑物測量定位，經檢查無誤后，依據施放的軸線進行樁位測量定點，各軸線樁引測2個測量控制點，作為樁位復測定點及校核的基準點(用混凝土固定)。

c.分包方根據總包方所施放的開挖下口線退10 cm按照設計圖紙的樁距施放各樁位，樁點采用鋼釬將白灰灌入地面下50 cm固定，在施工中易找并核對。

d.測量人員提交樁位定點成果資料，由監理單位或建設單位驗線后方可開工，驗線要有書面文件。

2)鉆機就位。

鉆機就位后，應嚴格對中，精心調平，確保鉆頭垂直。

作業前應進行試運轉檢查，以防止中途發生機械故障，施工中配有機務員專門在工地負責修理，指導機械使用。鉆機就位后，再次核準樁位，驗收資料手續齊全后方可鉆孔。

3)成孔。

采用反循環水沖成孔，成孔過程中要隨時觀察泥漿比重，嚴防塌孔。必要時可根據實際情況改成正循環護壁成孔。

4)驗孔。

當鉆進深度滿足設計要求后，質檢員檢查開始用下垂有測錘的測繩測孔深，取三次測量的平均值為最終孔深。沉渣厚度不應大于10 cm，孔底沉渣厚度如不滿足要求，繼續進行清孔處理直至滿足要求。

5)鋼筋籠制安。

鋼筋籠制作必須在平臺模具上進行，模具必須固定好，模具采用鋼管模架成型法。

鋼筋籠制作必須嚴格按照設計圖紙和規范要求制作。由于護坡樁采取不對稱配筋，施工過程中必須嚴格照圖施工。鋼筋籠一次成型，整體吊安。

制作前對鋼筋的要求:對主筋作調直處理，除要求在保管過程中鋼筋底部墊空，上面覆蓋雨布外，在加工時對已生銹的需做除銹處理，對銹蝕嚴重的停止使用。

6)導管安裝。

a.導管采用焊縫鋼管制作，直徑219，每節長1 m，備有0.5 m調節管，以滿足初灌時調節導管總長。

b.導管使用前應檢查法蘭盤是否平整、有無變形，導管內壁的光滑性，導管支架支承點的限位鋼筋情況。

c.導管在使用前檢查其直線度，以及密封性能。導管拆裝采用專用工具。

d.導管距孔底500 mm～800 mm。按照鉆孔深度編排的導管長度，并填寫導管安裝記錄。

7)混凝土灌注。

混凝土初灌量滿足后，剪斷砂球的鐵絲，然后將準備好的混凝土快速灌入導管。

首批混凝土灌注正常后，應緊湊地、連續不斷的進行，嚴禁中途停止，灌注過程中，應經常用測錘探測混凝土面上升高度，指導導管提升拆卸，并保證導管的埋深。導管提升時吊點應垂直居中，嚴禁斜拖導管。導管拆卸要快，拆下的導管應立即清洗干凈。灌注中，為防止浮籠，孔口采用專門措施(卡籠鋼筋)，以防鋼筋籠提升。灌注中，導管要保持一定的活動頻率，以使灌注順暢，提高灌注質量。測量孔內混凝土面高度時須測試兩點，對稱分布，取最低值為混凝土面高度。

8)破樁頭和冠梁施工。

護坡樁施工完畢后，挖掘機開挖樁間土至樁頂標高以下5 cm處，采用機械破碎、人工輔助修整的方式將樁頭混凝土破碎至樁頂標高。待破處護坡樁樁頭浮漿后，進行冠梁施工，嚴格按照設計圖紙的尺寸進行鋼筋的綁扎和模板的架設，然后澆筑混凝土。

3.2 錨索施工

1)成孔。

采用錨孔鉆機方式成孔，成孔要保證孔徑及傾角符合設計及規范要求，成孔之間應嚴格調整鉆機。

2)預應力錨索的制作。

鋼絞線下料前，根據實際鉆孔深度及錨具長度用鋼尺丈量，砂輪切割，嚴禁電弧切割。下料切口兩側用20號鉛絲綁扎，以免切割后切口松散(下料誤差:“－0，+10 cm”)。

鋼絞線下料或編束后如擱置時間較長，應采取臨時防銹措施。鋼絞線成束后，要檢查其長度、組裝直徑、鋼絞線有無交叉和重疊等，進行驗收合格后方可使用。對合格的錨索要登記掛牌，標明錨索編號、錨索長度，以防裝錯孔位。

錨索入孔時，不過多地來回抽動錨索體，且送入孔道的速度應均勻，防止損壞錨索體和使錨索體整體扭轉。

錨固段安裝一根灌漿管，灌漿管由孔口經張拉段，穿過定位止漿環直至導向帽，用于錨固段和張拉段注漿。自由段鋼絞線穿入波紋管，兩端用扎絲扎緊，并用塑料膠帶纏緊。

3)錨索安裝。

錨索入孔前對鉆孔重新進行通孔檢查，對塌孔、掉塊應進行清理干凈或處理，不得欠深。在將錨索體推送至預定深度后，檢查注漿管是否暢通，否則應拔出錨索體，排除故障后重新安裝。

4)灌漿。

為避免對相鄰建筑物造成影響，錨固段和自由段一次性灌漿，并及時補漿，以保證孔內漿的飽滿。

5)鋼板連梁制作、錨具安裝。

鋼板連梁采用N20a槽鋼，錨具采用ovm.m15-2型。錨具各組件按次序依次安裝好，錨墊板和錨板應對中并相吻合。

6)張拉鎖定。

待錨固體強度達到設計強度的80%時，即可進行預應力張拉。張拉采用隔二拉一;錨桿正式張拉前，要取設計拉力的10%～20%，并對錨桿預張拉1次～2次。錨桿張拉要求定時分級加荷載進行，張拉時由專人操縱機械、記錄和觀測數據，并隨時畫出錨桿荷載—變位曲線圖，作為判斷錨桿質量的依據。當拉桿預應力沒有明顯衰減時，即可鎖定拉桿。

3.3 土釘墻施工

1)土釘施工。

主要過程:平整坡面→孔位放線→成孔→土釘加工與安放→壓力灌注水泥漿→補漿。

a.平整坡面:采用人工鏟平，達到基本平整，符合尺寸要求;

b.放線:施放開挖上口線，并根據本次開挖深度施放本次開挖下口線;

c.成孔:成孔采用人工洛陽鏟成孔，嚴格控制成孔的位置和角度偏差，成孔傾角為9°～10°，偏差小于±3°;

d.土釘加工與安放:為使錨釘居中，每隔2 m設置一個主筋定位卡。成孔后將土釘下入孔內，土釘下入前應清除孔內虛土;

e.灌注水泥漿:采用純水泥漿，水灰比0.5。用攪拌機攪拌均勻后將注漿管插入距孔底不小于40 mm，通過泵加壓，灌入孔底后，緩慢拔出注漿管，直至水泥漿飽滿，稍后需補漿1次～2次。

2)鋼筋混凝土面層施工。

施工過程:綁扎鋼筋網→焊接水平和縱向加強筋→設置面層厚度控制標志并檢查面層厚度→噴射細石混凝土面層→定期進行養護。

4 基坑監測

信息化施工時，為確保基坑安全，不影響周圍建筑物，要求隨時掌握開挖及支護施工整個過程中邊坡的動態變化，因此必須在支護施工整個過程中實施信息化施工，并把獲得的信息通過修改設計反饋到施工工作中去。

監測報警值建議可采用如下數值:護坡樁樁頂或邊坡坡頂累計水平位移超過15 mm，或連續3 d變化速率大于2 mm/d;鄰近建筑物位移累積值15 mm，或連續3 d變化速率大于2 mm/d。施工現場采取的其他觀測手段發現變形速度快且累計變形量大時，也應報警并采取措施。2013年11月工程交工至今，坑壁頂部邊緣實測位移及沉降幾乎無變化，達到了預期目的。

5 實例分析

1)局部排樁及一排預應力錨索成功的解決了周邊接近設計使用年限的老舊建筑物整體穩定的問題，既保證了周邊現有建筑物的安全，又保證了邊坡的穩定性。

2)土釘墻解決了基坑邊坡的穩定性問題。在有一定放坡，基坑周邊沒有較大載荷的情況下，土釘墻就是一種比較經濟安全的方案。

3)針對現有建筑物老舊的情況，采用排樁及一排預應力錨索設計，并采用泥漿護壁及跳打的施工方法，在實際工程運用中比較穩定，是一種成功的基坑圍護體系。

4)可以看見，局部排樁及預應力錨索和土釘墻的設計方案，在此工程中的位移較小，為坑內施工提供了安全保障。