深基坑工程中多種支護形式的組合和施工初探

周　瑜（廣州市花都第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510800）

深基坑工程中多種支護形式的組合和施工初探

周瑜
（廣州市花都第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510800）

摘要：本文通過工程實例闡述了放坡、鋼花管土釘、深層攪拌樁水泥土擋墻、鉆孔灌注樁以及預應力錨索等多種施工技術在深基坑支護中選型、組合及施工對策，分析了各工法綜合應用的優勢并論述其施工重難點。

關鍵詞：基坑支護；深層攪拌樁；預應力錨索；施工工藝；監測

1　前言

基坑支護作為現代高層建筑施工中最重要也是最基礎的環節，對充分利用地下空間，節約土地資源以及確保地上建筑順利施工具有舉足輕重的作用，合理選用支護結構不僅能保證作業人員的安全，還能起到節能降耗，減少成本的作用。因此，從技術先進性和經濟合理性方面考慮，多種支護形式的組合可以優勢互補，值得在具體工程中嘗試和推廣。

2　工程概況

某地下室工程建筑面積96806.1㎡，為二層停車場，設計±0.00m對應的絕對高程為7.50m，其中場地西北側部分（一期）地下一層基坑已開挖建設，東側接近已建管涵。擬建場地較為平整，平均高程（黃海絕對高程，以下同）約為4.00m，基坑北側地面標高約為4.5m~5.5m。地下二層底板高程為-4.00m，基坑支護深度約為8.0m~9.5m。支護長度約為511.6m。地下一層和二層之間高差為4.0m，支護長度約為251.5m。

圖1　

3　基坑支護選型及施工要點

3.1支護設計及選型

通過分析現場施工環境、地質水文條件和現有機械和人力配備，擬定采用放坡加土釘掛網噴面，結合灌注樁和深層攪拌樁水泥土墻作為支護和止水帷幕，具體設計如下：

基坑南側比較開闊，基坑開挖深度約為8.0m，采用1：2比例分二級放坡，坡面采用鋼花管土釘+掛網噴面進行支護（其中出土口坡道采用多排深層攪拌樁水泥土墻加固支護）；

基坑東側有一鋼筋混凝土箱涵，為保護箱涵，該側2m以上采用1：2比例放坡，坡面掛網噴砼，以下部分采用Φ800@1100鉆孔灌注樁+單排預應力錨索支護。

北側鄰近較多管線，放坡空間有限，上部約1.0m~2.5m采用1：1比例分二級放坡，以下部分采用Φ800@1100鉆孔灌注樁+預應力錨索支護；地下一層和二層之間支護深度為4.0m，采用雙排深層攪拌樁+雙排鋼花管土釘支護，基坑內側一排每根攪拌樁芯處插入一根Ф48δ3.5，L=6000mm鋼管，攪拌樁頂設置鋼筋混凝土冠梁。

除北側采用在鉆孔灌注樁樁間設置2根Ф600@400單排雙管旋噴樁作止水帷幕，其余采用Φ550@400×400雙排深層攪拌樁作止水帷幕。旋噴樁須穿過粗（礫）砂層，進入隔水層不少于1.5m，或樁端到基巖面。

圖2　

3.2各工序施工要點

基坑支護總體施工流程：

第一層土方開挖至第一道錨索標高→第一道錨索施工→冠梁施工→噴射砼施工→第二層土方開挖至第二道錨索標高→第二道錨索施工→腰梁施工→噴射砼→第三層土方開挖至第三道鋼管土釘施工→鋼管土釘施工→土方封層開挖并進行鋼管土釘施工→最終土方開挖至基坑底標高以上300mm→人工修平。

（1）放坡+鋼花管土釘+掛網噴面

基坑放坡施工主要針對地質條件較好，具有較大的空間，施工機械簡單，技術要求不高，適宜進行大開挖，并能迅速組織施工。本項目南側為出土口，周邊空曠，選用放坡結合土釘在保證基坑穩定的前提下可大大降低施工成本。而基坑周邊1~2m高程內，通過放坡也能進一步對支護結構卸荷，有利于支護樁的穩定。

控制要點：

①采用管壁厚Φ48×3.5鋼管制作成濾管，入土端加工成樁尖狀，濾水孔軸向間距500mm，孔眼前端（造管尖側）焊接Φ12×2.0鋼筋，交角30°構成孔前保護塊；②采用土釘機將鋼管按設計角度及位置對正，將鋼花管擊打入土中到設計長度。Φ60鋼花管錨桿長度較長（L=14m），采用開孔機進行鉆孔，然后再將鋼管插入孔中；③通過高壓注漿管安接在鋼管頭上，采用低壓慢灌工藝，壓入用32.5R水泥，按水灰比0.6~0.7配制水泥漿液，漿體中摻入早強劑，灌漿壓力達到300~500kPa壓力，并穩壓3min~5min時間，即可停止注漿；④鋼花管端頭與Φ16加強鋼筋雙面焊接牢固。鋼筋網采用φ6.5@200×200，鋼筋網片的綁扎采用梅花形布點用鐵絲扎牢。鋼筋網橫向每隔400mm或600mm設置Φ16鋼筋短釘固定，豎向800mm或1000mm上下加設Φ16加強鋼筋。

砼噴射前應對機械設備、水管、電線等進行全面檢查及試運轉，確保運行正常后方可施工。噴層厚度為80mm，強度C20。噴射混凝土自下而上按兩層分段分片進行噴射。噴頭應與受噴面垂直，并保持0.6m~1.2m的距離，控制好水灰比，力保砼面平整，無干斑式滑移流淌現象。砼噴射前應用水泥袋或其它物體將泄水管封堵以免堵孔，砼噴射完畢后將其取出。

（2）鉆孔灌注樁+預應力錨索

利用鉆孔灌注樁和預應力錨索的組合，可以充分發揮鉆孔灌注樁的抗彎和抗剪性能，同時利用預應力錨索強大的抗拉性能對支護結構進行卸荷，避免支護過程中土壓力過大引起支護結構的剪切破壞和過大變形。荷載傳遞方式明確簡單：淺層土體→支護樁→錨頭→非錨固段錨索→錨固段錨索→深層土體。

鉆孔灌注樁控制要點：

①護筒采用4mm的鋼板卷制而成，護筒內徑應大于鉆頭直徑100mm，為防止鉆進施工中護筒外圈返漿造成坍孔和護筒脫落，護筒埋入自然地面以下1.5m，進入原狀土0.3m-0.5m，且高出泥漿面200mm。②鉆孔灌注樁全部采用泵吸反循環成孔工藝，吊車與導管灌注成樁；③根據樁孔施工地層特點及以往施工經驗鉆進技術參數為：壓力10kN~30kN，轉速30r/min~60r/min，泵量1500L/min~ 1800L/min。樁孔上部地段鉆進時輕壓慢轉，盡量減小樁孔超徑。在易縮徑的粘土層中，應適當增加掃孔次數，防止縮徑。對“硬土層”采用大壓力慢轉速鉆進，以提高鉆進效率。砂層中則用中等壓力、慢轉速并適當增加泵量；④測定孔底沉渣，應用測錘測試，測繩讀數一定要準確，用3-5孔必須校正一次。清孔結束后要盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30min；⑤混凝土強度C25，塔落度18cm~22cm。澆筑采用導管法，使用8’規格導管下至距孔底0.2m處。使用前需經過通球和壓水試驗，確保無漏水、滲水時方能使用，導管接頭聯結處須加密封圈并上緊絲扣。

預應力錨索控制要點：

①孔位允許偏差為水平方向100mm，垂直方向50mm，成孔直徑不小于150mm，要求跟管鉆進成孔，預應力錨索鉆孔傾角為30°，孔深應超過設計長度0.5m，終孔后應認真清孔；②預應力錨索下料時應注意預留張拉段長度，安裝前應認真清除錨索表面的油污和鐵銹；③水泥漿采用42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比為0.50~0.55；④二次注漿成錨，第一次采用常壓注漿，第二次注漿壓力不小于2.0MPa，二次注漿時間間隔可根據現場試驗確定；⑤錨索的張拉要求在腰梁和錨索錨固體強度達到設計強度70%后方可進行張拉鎖定，采用QM15-5型錨具。

深層攪拌樁+雙管旋噴樁

選用深層攪拌樁和雙管旋噴樁作為止水帷幕，可以充分發揮土體固結后的止水性能，節約資源和成本，施工操作簡單可靠并能形成一定的抵抗力，與鉆孔灌注樁共同作用，對樁后土體起一定的應力隔斷作用，減少應力并分擔支護樁土壓力，進而減少位移和變形。

本工程雙管旋噴樁設計直徑為600@ 400mm，布置在北側作止水帷幕，相鄰樁施工間隔時間不超過2h。

施工工藝采用高壓旋噴施工，漿液壓力不小于22MPa，提升速度不大于12cm/min~15cm/min，旋噴速度不超過20r/min，每米水泥用量不小于220kg，參數可根據試噴結果調整。樁體采用32.5R普通硅酸鹽水泥漿灌注，水泥漿水灰比1.0，可加入0.01%的三乙醇胺。旋噴樁成樁14天后，方可進行相應處的土方開挖。

深層攪拌樁止水帷幕采用Φ550@ 400×400雙排深層攪拌樁，L=14.5m；部分采用Φ550@450雙排深層攪拌樁，L=8.0m；出土口坡道加強區域采用Φ550@450×450四排深層攪拌樁，L=12.0m；

深層攪拌樁施工技術要求：

①攪拌樁水泥用量不小于55kg/m，水泥采用32.5R，水灰比0.55~0.65；②采用四噴攪拌成樁，提升速度≤70cm/ min；③樁位允許偏差為50mm，垂直度偏差為1%，相鄰樁施工間隔時間不超過2h，若因具體情況攪拌樁不能連續施工，應注意預留榫頭；④若鉆機困難，可減少樁徑和樁間距，需保持搭接寬度不變，且最小樁徑不得小于500mm。每減少樁徑50mm，水泥用量可減少5kg/m；⑤若減少樁徑，深層攪拌樁仍無法鉆進，可改用單管旋噴樁加固帷幕。

3.3 基坑監測

為了了解基坑周圍土體在施工過程中的動態變化，明確施工對原始地層的影響程度以及可能產生失穩的薄弱環節，分析支護結構的受力和變位狀態，并對其安全穩定性進行評價，這些離不開基坑監測。

本次監測可分為基坑工程主體監測和周圍環境監測，施工監測項目和內容有：水位觀測、水平位移觀測、沉降觀測和測斜觀測。

布置樁頂（冠梁頂）水平位移監測點19個，坡頂水平、沉降位移監測點21個，周邊建（構）筑物、道路沉降位移觀測點12個，支護樁內力測點9個，預應力錨索監測點14個，水位觀測井兼回灌井6個。

監測工作于基坑開始開挖施工時起至基坑回填完成時止，相鄰兩次的觀測時間間隔不宜超過兩天或每開挖一層（開挖深度1.2m）觀測一次；基坑開挖支護結束一個月后觀測時間間隔不宜超過10d；若出現基坑變形過大等特殊情況，則需加密監測次數。

基坑周邊變形警戒值：當累計變形總量≥允許值的85%，或每天發展超過3.0mm，連續5天每天發展1mm以上，應立即停止開挖并加密人工巡視，嚴重的應考慮相關應急措施。

4　總結體會

通過制定周密的施工組織設計，合理布置機械和人工，該項目在90個日歷天內順利完工，同時監測數據顯示基坑支護結構及周邊建筑沉降和變形均在允許范圍。通過粗略核算，采用放坡+土釘+掛網噴面、放坡+攪拌樁+錨索+止水帷幕等多種工法組合施工比單一采用最保守支護結構可減少約20%以上成本。因為西側和南側采用了部分放坡，施工難度大大降低，在土方開挖和汽車外運土方過程中，工期得到保障，也進一步促進了成本的縮減。

放坡施工簡單快速，土釘墻實用可靠，排樁結構止水和受力均比較合理，具體應用中進行組合，充分利用各種結構抗彎、抗拉和抗剪等性能，揚長避短可以起到事半功倍的作用。

參考文獻

[1] JGJ120-2012，建筑基坑支護技術規程[S]．

[2]羅桂紅．土釘墻與排樁內支撐聯合支護的設計及應用[J]．城市勘測，2006（06）．

[3]郝勝利，趙維．多種支護技術在復雜深基坑工程中的綜合應用實例[J]．城市勘測，2007（06）．

中圖分類號：TU753

文獻標識碼：A