深基坑支護在地下人防中的施工應用

林 高 如

(1.太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

深基坑支護在地下人防中的施工應用

林 高 如1，2

(1.太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

對深基坑支護的方案設計、成孔工藝、影響因素及環境保護進行了分析,總結出一套深基坑支護在地下人防中的技術經驗,提出了對垂直滲透系數較小,但水平滲透系數較大的濕陷性黃土的支護方法,對今后類似地質條件施工降水具有一定的參考價值。

深基坑支護,濕陷性黃土,修坡，放點，焊加強筋

1 概述

1.1 建筑概況

本工程為山西某地下人防工程，位于山西省內，建筑面積15 932 m2，地下2層，地上8層，開挖深度達到15 m，屬于深基坑開挖。土質以濕陷性黃土為主。本工程為局部單建式二等人防指揮工程，由指揮所工程、車輛掩蔽部工程及偽裝房三部分組成。現已進入樁基施工階段，由于設計樁位的增加、工期和施工場地的限制，所以對基坑南、北通風豎井及南北塔吊基礎的部位進行土釘錨桿支護，其余部位只做護坡處理。

1.2 地基土層及氣候概況

通過勘察查明，場地屬濕陷性黃土地區，風化作用以物理風化為主，屬溫暖帶大陸性氣候，春季升溫快，溫差較大，干旱多風沙；夏季較熱，雨量集中，且多暴雨；秋季晴天增多，能見度高，天氣穩定少變；冬季寒冷，雨雪較少，多為寒冷天氣。

2 施工準備

1)技術準備。根據結構圖及樁基施工圖，選擇基坑支護方案:依據該工程的地質情況、環境條件和地下水情況，經過理論計算和分析，結合我單位其他工程設計和施工經驗，確定本基坑豎井及塔吊部位采用土釘加錨桿支護方案。其余部位只采用護坡方案。

2)機械設備準備見表1。

表1 機械設備投入

3)勞動力準備見表2。

4)材料準備見表3。本工程中所用到的主要材料在進場時，必須驗證生產廠家的出廠合格證和質量保證書，物證一致符合要求后，方可進場。所用到的主要材料(砂、石、水泥、鋼筋等)在使用前應按國家標準規范規定的有關要求進行取樣復檢，取樣時應有監理工程師現場見證取樣，然后送有資質的試驗室進行檢測，檢測合格后，才可施工，否則應責令退返廠家，并對此造成的一切損失由生產廠家來承擔。

表2 勞動力準備

表3 材料計劃

3 施工工藝

3.1 土釘墻具體位置概況

3.2 土釘墻設計

土釘成孔采用機械成孔，成孔直徑為110 mm，土釘采用φ20@1.5 m，長度為9 m螺紋鋼;錨桿用φ22@1.5 m，長度為15 m螺紋鋼;注漿選用普通硅酸鹽32.5級水泥，水灰比0.5～0.6，壓力不小于1.5 MPa。

3.3 面層設計

面層采用噴射混凝土面層，強度等級C20，噴射厚度10 cm，單層雙向網片φ8 mm@200,雙向斜拉加強筋為φ14@1.5 m螺紋鋼。

3.4 主要施工工藝

在土釘墻支護施工過程中，要與腳手架搭設工作密切配合，按成孔標高搭設完腳手架后，要及時進行成孔，各道工序要實行流水作業，互不干擾，依次有序的進行。

土釘墻支護施工順序：搭設腳手架→修坡→放點→成孔→安裝土釘→錨桿安裝→注漿→掛鋼筋網→焊加強筋→噴射混凝土→保溫養護→腰梁及墊板安裝錨桿張拉。

1)腳手架的搭設。a.本工程在搭設鋼管腳手架時，采用可鍛鑄造扣件，應符合住房與城鄉建設部JGJ 22—85鋼管腳手架中的扣件標準的要求，必須使用有生產許可證廠家的產品，并且要見證取樣，符合要求后，方可使用，特別要進行外觀質量檢查，表面不得有裂紋、氣孔、縮松、砂眼等鍛造缺陷，扣件的規格應與鋼管相匹配，貼和面應平整，活動部位靈活，夾緊鋼管時開口處最小距離不小于5 mm。鋼管螺栓擰緊力矩達65 N·m時不得破壞。b.搭設腳手架的工藝流程：定位→設置通長墊板→搭設底座→立桿→縱向掃地桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿(格柵)→剪刀撐→鋪設腳手板→安裝打孔機械。由于基坑土質松軟，所以須先鋪木板然后支設腳手架豎桿。同時為了與錨桿施工同步，腳手架的大橫桿與小橫桿在豎向每隔1.8 m設置一道。腳手架的寬度為9 m。由于腳手架上面只有工人在操作，沒有附加荷載，所以不需再進行荷載驗算，只要滿足構造要求即可。豎井腳手架搭設剖面圖見圖1，護坡腳手架搭設剖面圖見圖2。

2)修坡。由于挖機在基坑土方開挖時，坡面的平整度達不到規范要求，所以需要人工拉通線進行修理。修理時須將坡面的虛土清理干凈，同時由于在拆卸臨舍時有部分碎磚掉在邊坡，須將碎磚等其他雜物清理干凈，達到清凈、平整后方可綁扎鋼筋。

3)放點。測量員采用水準儀先將水平線放出，然后按照土釘與錨桿方案要求水平方向每隔1.5 m、豎向每隔1.8 m將錨桿的位置準確放出。

4)成孔。要嚴格按照設計要求，將各預應力孔放線測量，然后標出準確的孔位，最后采用機械成孔機按設計要求的孔長、孔徑及孔的俯角進行成孔，特別注意孔的角度與方向，防止偏位。

5)預應力土釘安裝。按照設計方案中規定的直徑、長度經驗收合格后方可進行安裝。同時為確保土釘處于孔內的中心位置，采取每隔2 m用φ8鋼筋焊接一個居中支架的措施，將土釘準確安放在孔內。

6)預應力鋼筋錨桿的安裝。錨桿采用φ22鋼筋。錨桿沿長度方向每隔2 m做一組對中支架，并通長綁扎二次注漿管(普通塑料)，再焊上螺絲桿，桿體連接采用雙面搭接焊，搭接長度不小于10D，同時將錨桿伸入孔內，經檢查：長度符合設計要求、接頭焊接滿足規范要求后，先進行第一次注漿，水灰比0.5～0.6，灌滿孔為止，待12 h初凝后再進行第二次注漿，注漿壓力不小于2.0 MPa，每延米注漿量為30 kg～40 kg。待噴射混凝土面強度達到要求后，再上槽鋼墊板，并用扳手擰緊鎖定。

7)注漿。在安裝土釘鋼筋的孔內注入水灰比0.5～0.6純水泥漿，每延米土釘注漿量為10 kg～15 kg,施加的壓力應不低于1.5 MPa，以確保土釘與孔壁之間水泥漿注滿，注漿應由里向外灌注，并且要使用廢舊編織袋將孔口封堵，目的是防止漿液外流。

8)掛網。當基坑邊坡修理完成符合要求后，按施工方案坡面設計要求，先鋪上一層φ8@200的單層雙向鋼筋網，鋼筋網之間用扎絲綁扎，鋼筋搭接要牢固，長度不少于20 cm，用1.5 m長φ20@1.5的鋼筋做地錨，固定鋼筋網片，坡頂外延1.5 m。

9)加強筋焊接。當綁扎網片施工完成后，用φ14@1.5 m雙向螺紋鋼將鋼筋與土釘頭部呈單向斜拉連接起來。土釘端頭用兩根φ20長度為100 mm長螺紋鋼以井字架的方法焊接壓在加強筋上面。

10)噴射混凝土面層。在上述工序完成后，即可噴射混凝土，按設計要求噴10 cm厚度，混凝土配合比為水泥∶碎石∶砂(重量比)=1∶2∶2，水泥標號32.5級普通硅酸鹽水泥，外加劑以試驗要求為準，強度達到C20，坡頂外延翻邊1.5 m。

11)保溫。由于坡度的特殊性，保溫必須先用塑料薄膜覆蓋一層，然后采用5 mm厚的毛氈再覆蓋一層。并用鋼釘將竹片固定在混凝土表面上。隨時檢查覆蓋的嚴密性，如果發現將毛氈吹開，要及時恢復。

12)腰梁及墊板安裝。根據設計要求，采用16號槽鋼單根做腰梁。保證墊板與孔向垂直和孔中心一致，墊板為200 mm×200 mm×15 mm鋼板。

13)錨桿張拉。a.根據設計要求,錨桿張拉在錨固段灌漿和錨固段達到設計強度后開始，該張拉鎖定值為100 kN。b.預應力錨桿在張拉前應對千斤頂及張拉設備進行檢測及標定。張拉過程中應及時記錄每施加一級荷載伸長值和穩定過程中的伸長值。c.逐級加載直至超過設計張拉荷載值時(超張拉荷載值取設計值的5%)，在壓力表穩定2 min后鎖定，鎖定時，錨桿回縮量不大于5 mm或荷載損失不大于5%。張拉過程中，應準確記錄油壓表編號、讀數、千斤頂伸長值等數據。

4 質量控制保證措施

4.1 質量控制

1)主控項目。鉆孔孔徑、孔深、土釘長度、鋼筋強度、水泥強度必須達到設計要求。2)一般項目。允許偏差項目應符合表4規定。

4.2 施工質量要求

1)技術方案要進行技術的可行性及經濟的合理性討論，在施工前要做好向工人的技術安全交底工作，使工人明確施工工藝、技術要領和質量標準。

表4 允許偏差表

2)對鋼筋土釘的安裝、注漿及噴射混凝土、焊接等關鍵工序要實行技術人員跟班制度，以確保施工質量符合規范要求。

3)要實行全面質量管理，對每道工序嚴格把關，做到精益求精。a.鉆機成孔：成孔的水平與垂直間距，誤差不得超過±100 mm，孔深誤差不超過±30 mm，孔徑誤差不得超過±5 mm。b.綁扎鋼筋網：縱橫搭接點用扎絲綁牢，搭接長度不小于200 mm，每個網眼的誤差不超過±20 mm。c.土釘制作：按設計要求選定的材質準確長度下料，誤差允許值為±30 mm，居間每隔2 m，焊接一個居中支架。d.土釘安裝：在安裝前應檢查土釘直徑、長度和居中支架，符合本孔要求后，對號入孔。e.水泥漿液的攪拌：嚴格按方案設計要求0.5～0.6的水灰比配料，要攪拌均勻。f.孔內注漿：首先，應將符合孔深要求的土釘插入孔底，從里向外逐步回撤注漿管，當漿液出現溢流現象并注漿壓力不小于1.5 MPa為止。g.噴射面層混凝土：嚴格按方案設計要求比例配料，攪拌均勻，噴射混凝土時噴漿手要將噴頭垂直于噴射面，由低到高，由下到上，在噴射過程中要注意調整水量，及時調整噴漿距離，噴射時要留取混凝土制作試塊做同養和標養。

5 安全保證措施

1)基坑邊安全措施。由于基坑深度較深，為防止在施工過程中發生墜落事故，在開挖基坑時沿基坑開挖線各向外2.5 m處設置一道安全護欄，安全護欄設置的豎向鋼管的間距為1 m，橫向鋼管從豎向鋼管中間及上部各設置一道橫向鋼管，豎向鋼管入土深度不小于50 cm，外露高度1.8 m，鋼管設置好后再綁扎安全網，并在安全網上懸掛安全警示標志。基坑安全網防護隔離帶平面圖見圖3，1—1剖面圖見圖4。

2)邊坡監控。基坑邊坡頂部的沉降監測點用鋼筋混凝土澆筑，并沿基坑周邊布設，基坑周邊中部、陽角處應布設監測點，監測點間距不宜大于20 m，每邊監測點數目不應少于3個，本基坑邊坡頂共布設12個沉降監測點(變形監測點位布置圖詳見圖5)。

沉降監測點與水準基點構成沉降監測網，以基準點起始，順時針依次測量每個沉降監測點，最后閉合至基準點。首次測量時，進行兩次測量，取兩次測量值的平均值作為首次測量成果。沉降監測網按二級水準測量的要求進行精確測量，觀測主要技術要求按JGJ/T 8—2007建筑變形測量規范4.4節規定執行。

3)對預應力錨桿、配件及緊固件應定期進行檢查，對滑楔內土方及地面應加強檢查和處理。

4)在挖土過程中，應注意擋土結構的完整性和有效性，不允許因土方的開挖而對支護結構造成破壞。

5)對施工過程中機械易損件備足、備齊，保證設備維修所需。

6)對機械設備要定期進行維修保養，防止機械傷人。

6 結語

深基坑支護技術是近二十年來隨著城市高層建筑發展而發展的一門新型學科，方案設計時必須充分考慮現場環境、工程地質條件以及工程要求，做到技術上可行，經濟上合理，這就需要提高做好方案的論證，特別是對于地下人防工程的應用還有待于理論上的完善，因為它只是利用了地下空間結構，上部沒有使用價值，如何取一種在經濟技術上都合理的支護類型，以及如何利用好平戰結合的原則，這就需要我們在施工過程中不斷探索。

[1] JGJ 120—1999,建筑基坑支護技術規程[S].

[2] 黃運飛.深基坑工程實用技術[M].上海：兵器工業出版社，1996.

[3] 李海光.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 李宏偉.某工程的土釘墻支護設計[J].福建建筑,2006(6):94-97.

[5] 賀 渝,廖維敏.對某基坑土釘的探討[J].山西建筑,2009,35(32):99-100.

The construction application of deep foundation pit support in underground civil air defense

Lin Gaoru1,2

(1.CivilEngineeringInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.ShanxiConstructionEngineering(Group)Corp,Taiyuan030002,China)

This paper analyzed the scheme design, pore forming process, influence factors and environmental protection of deep foundation pit support, summarized a set of technology experience of deep foundation pit support in underground civil air defense, proposed the collapsible loess support method had small vertical permeability coefficient, but larger horizontal permeability coefficient, had certain reference value to future similar geological conditions construction lowering.

deep foundation pit support, collapsible loess, slope finishing, put point, weld reinforcement

2015-08-27

林高如(1978- )，男，在讀工程碩士，高級工程師

1009-6825(2015)31-0046-03

TU463

A