支護體系預留土方二次開挖內支撐施工技術

趙智龍

(山西一建集團有限公司，山西太原 030012)

1 工程概況

本工程基坑土方開挖深度為10．5 m，基坑開挖深度范圍內，第①層為雜填土，雜色，稍濕，松散，夾雜大量磚塊、碎石等。厚度2．2 m ～6．2 m，層底埋深 2．2 m ～ 6．2 m，層底標高 424．90 m ～428．84 m。第②層為粉質粘土，褐黃色，可塑，減少量鈣質結核，稍有光滑，無搖震反應，干強度和韌性中等。厚度1．00 m～8．10 m，層底埋深6．3 m ～11．7 m，層底標高 419．17 m ～424．59 m。第③層為粉砂，褐黃色，褐灰色，飽和，稍密，主要礦物成分為石英、長石等，分選性較好，磨圓度較高，中部夾薄層粉質粘土。厚度2．00 m～10．40 m，層底埋深 11．00 m ～ 17．90 m，層底標高 412．98 m ～419．88 m。

本工程±0．000的絕對高程為431．460 m，基坑開挖至419．56 m。穩定水位埋深5．00 m～5．80 m，相應的水位相對標高424．36 m～425．81 m。在降水井降水至基坑底標高以下500 mm時進行土方開挖施工。

2 預留土方原因說明及現場基本情況

原有寫字樓位于擬建B座寫字樓正南側，距離擬建B座寫字樓17．2 m，距離擬建B座寫字樓附屬車庫9．1 m。在距離原有寫字樓北側5．35 m處進行止水帷幕的施工，止水帷幕施工完畢后在距離止水帷幕200 mm的北側施工混凝土灌注樁，作為原有寫字樓的支護樁。支護樁的北立面距離B座寫字樓?軸為10．2 m。支護樁樁徑為1 000 mm，樁距為2．0 m，樁長為23．1 m，混凝土等級為C30。樁頂標高為－4．527，樁頂設置1 000×800的冠梁，冠梁頂標高為－3．727。本基坑開挖深度至－11．3 m。由于該支護樁在基坑的懸臂段太長，不能滿足要求。又因距離原寫字樓較近，所以不能進行土釘墻的施工。故考慮在標高約－6．0 m處(地下車庫2層頂板上)設φ250的鋼管內撐一道。鋼管內撐水平間距4．0m，壁厚為5mm。原寫字樓與B座寫字樓位置關系見圖1。

為方便施工，基坑土方開挖時，原寫字樓北側(長46 m)范圍土方暫不進行分層開挖。第一次開挖至－5．3m，然后預留上口4m，下口6 m，高度為6 m的土方。待B座寫字樓南側后澆帶以北的結構施工完畢后，以施工完成后的結構作為支撐的支點進行鋼管內撐施工，然后再進行剩余土方的開挖(所開挖土方用于地下車庫室內回填)。

圖1 原寫字樓與B座寫字樓位置關系圖

現階段B座寫字樓施工情況說明:B座寫字樓主體結構現已施工至9層。B座南側地下車庫已施工至從B座寫字樓?軸向南2．1 m處的結構沉降后澆帶。1—1剖面、B座寫字樓南側預留車庫現施工階段示意圖見圖2。

圖2 1—1剖面、B座寫字樓南側預留車庫現施工階段示意圖

現場降水情況介紹:此預留土方范圍內設置三口降水井，位置如圖1所示。管井深度18 m，成孔直徑600 mm，用350 mm無砂水泥濾水管，下部2m用混凝土實管，濾水管外包40目紗網，在濾水管與管壁的環形空間內填2 m～5 m碎石過濾層。現水位深度測量為－12．4 m，滿足土方開挖條件。

3 內撐設計主要參數

鋼管:直徑250 mm，壁厚5．0 mm，根數7根。鋼板1:尺寸300×300，厚度20 mm，共14塊。鋼梁:采用40a型工字鋼。

4 施工程序

安全防護措施→測量放線→“工”字鋼與B座寫字樓地下1層柱連接→“隔一挖一”進行安裝鋼管的土槽土方開挖→支護樁安裝預埋件→隔一安裝鋼管內撐→開挖剩余安裝鋼管的土槽土方→安裝剩余鋼管內撐→人工開挖土方(從－5．30 m～－11．3 m)→支護樁樁身鋼筋網片綁扎及噴射混凝土100 mm→地下－2層車庫結構施工→地下車庫外墻防水粘貼及室外土方回填至－6．05 m→拆除鋼管內支撐→地下1層車庫結構施工→地下車庫外墻防水粘貼及回填土。

1)安全防護措施。

a．設置防護欄桿。基坑周邊、作業平臺四周、走道、通道口、井架與施工用電梯和腳手架等與建筑物通道的兩側邊，必須設防護欄桿。欄桿應由上下兩道橫桿及欄桿柱構成。橫桿離地高度為上桿1．2 m，下桿0．6 m。立柱間距不大于2 m，欄桿材質采用鋼管(φ48×3．0)。欄桿必須自上而下設安全立網封閉，或設置200 mm高的擋腳板，下邊沿離底面的空隙應不大于10 cm。設置范圍同下述安全平網搭設長度。防護欄立面圖見圖3。b．架設安全平網。高度超過3．2 m的作業平臺周邊，必須在外圍架設安全平面網一道(見圖4)。

圖3 防護欄立面圖

圖4 安全防護網平面圖

由于B座寫字樓高度為91．5 m，故應考慮按照墜落半徑為6 m的情況設置安全平網。結構外側水平接網:首層結構頂部應設安全平層，里低外高，里側用φ10鋼絲繩與結構進行(300 mm每扣距離)連接牢固，外側用φ10鋼絲繩與結構進行(不大于300 mm每扣距離)連接牢固。外側網應高于里側250 mm，網不宜繃得太緊。網下設置長6 m，間距為4 m的腳手架鋼管支撐安全網。網下凈空5 m嚴禁堆放物料及設施，外側網底部應設1．2 m高防護欄桿和嚴禁人員通過標志牌，每層平網外挑6 m。

2)測量放線。

a．在支護樁樁身抄平，以控制安裝鋼管內撐所需土槽的土方開挖深度。b．對與B座寫字樓地下1層柱連接的“工”字鋼進行定位放線，彈出－5．95 m的“工”字鋼底線。

3)“工”字鋼與B座寫字樓。

地下1層柱連接:a．在B座寫字樓?軸地下1層柱及剪力墻根部根據所彈定位線設置100 mm墊木。b．安裝“工”字鋼，并用∠5a與“工”字鋼焊接固定在結構柱上(見圖5)。

圖5 工字鋼安裝示意圖

4)“隔一挖一”進行安裝鋼管的土槽土方開挖:根據抄平控制線開挖安裝鋼管土槽的土方，挖至－6．3 m，土槽寬度為800 mm。以保證安裝預埋件及鋼管內撐的作業面。

5)支護樁安裝預埋件。

a．剔鑿樁部分保護層以保證MJ-2背部平整。b．根據制作預埋件膨脹螺栓的位置進行打眼，確保位置的準確性。c．安裝MJ-2(見圖6)。

圖6 M J-2安裝示意圖

6)隔一安裝鋼管內撐。

a．測量MJ-2與鋼梁之間的距離，根據測量數據對鋼管進行下料。b．鋼管兩端各焊接一塊300×300×20的鋼板。c．利用塔吊吊裝鋼管內撐就位。d．鋼管內撐兩端施焊，一端與MJ-2焊接，另一端與鋼梁焊接，如圖7，圖8所示。

圖7 鋼管支撐平面示意圖

7)開挖剩余安裝鋼管的土槽土方:第一次“隔一”安裝鋼管內撐完畢后，根據抄平控制線開挖剩余安裝鋼管土槽的土方，深度和寬度同上。

圖8 1—1剖面圖

8)安裝剩余鋼管內撐，安裝程序同上。

9)人工開挖土方(從－5．30 m～－11．3 m):由于此次預留土方周圍環境限制，此預留土方考慮采用人工開挖的形式。人工開挖土方的同時，及時清理附著在混凝土支護樁的碎土。本方案考慮預留車庫部分土方均回填至地下車庫。

10)支護樁樁身鋼筋網片綁扎及噴射混凝土100 mm:在人工開挖預留土方的同時，緊隨開挖深度及時進行支護樁樁身鋼筋網片綁扎及噴射細石混凝土100 m。

11)地下2層車庫結構施工:包括鋼筋工程、模板工程、混凝土工程，嚴格按照有關規范、標準進行施工。本工程采用商品混凝土，嚴格按照設計文件中設計的強度等級澆筑各類構件，并做好混凝土養護工作。

12)地下車庫外墻防水粘貼及室外土方回填至－6．05 m:根據設計圖紙及相關規范要求粘貼地下車庫外墻防水。基坑回填采用2∶8灰土并分層進行回填夯實，壓實系數不小于0．95。

13)拆除鋼管內支撐:基坑回填至－6．05 m時，為不影響地下1層車庫結構施工，可以進行鋼管內撐的拆除作業。利用氣割對焊縫進行切割，同時塔吊要及時緊密配合。

5 基坑監測

挖土前一天觀測初始值，從施工之日起，每天早7點一次，下午6點一次。控制觀測變形值為:水平位移不大于坑深的0．25%，即不大于26．25 mm，沉降值不大于 h/300，即35 mm。