淺析深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

■馮仕軒

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司 廣東廣州510080）

淺析深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

■馮仕軒

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司 廣東廣州510080）

文章結(jié)合工程案例介紹支護(hù)方式及持力層的選擇，分析基坑支護(hù)施工技術(shù)，成樁后結(jié)合采用錨索張拉鎖定施工工藝，并解決各施工工藝中存在的問(wèn)題。

基坑支護(hù)地質(zhì)施工技術(shù)

0　引言

建筑基坑的開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及水文地質(zhì)及人、建筑材料、施工工藝和施工管理及施工環(huán)境等多方面。基坑支護(hù)選型時(shí)，應(yīng)綜合考慮多個(gè)因素，主要有：基坑深度；土的性狀及地下水條件；基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承載能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)失效的后果；主體地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式及施工方法、基坑平面尺寸及形狀；支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；施工場(chǎng)地條件及施工季節(jié)；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)境性能和施工工期等。下文主要分析某工程深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工技術(shù)。

1　工程背景

1.1基坑工程概況

路福聯(lián)合廣場(chǎng)項(xiàng)目基坑工程地貌以沖積平原為主。施工場(chǎng)地南側(cè)為水泥路，東西兩側(cè)為已建成高樓，北側(cè)為公路。該項(xiàng)目占地5000㎡，初定擬設(shè)置地下室4層、群樓4層（局部5層），塔樓高35層，采用核心筒混合結(jié)構(gòu)。相對(duì)標(biāo)高±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+8.30，場(chǎng)地現(xiàn)地面絕對(duì)標(biāo)高為+7.50~-8.20m，基坑開(kāi)挖相對(duì)標(biāo)高為-19. 00m，坑底絕對(duì)標(biāo)高為-10.70m，基坑深度為18.20~18.90m，周長(zhǎng)共273m。基坑的設(shè)計(jì)側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)。在建工程場(chǎng)地呈近似長(zhǎng)方形形狀，四周環(huán)境條件具體如下：東側(cè)：地下室邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處約11.0m，距已建大廈地下室外墻邊線(xiàn)最近處約20.5m；南側(cè)：地下室邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處約10.0m，用地紅線(xiàn)外為已建道路；西側(cè)：地下室邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處約5.0m，距已建大廈地下室外墻邊線(xiàn)最近處約13.1m；北側(cè)：地下室邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處20.0m，用地紅線(xiàn)外為道路。本基坑支護(hù)安全等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)為一級(jí)，地基基礎(chǔ)等級(jí)為一級(jí)。

1.2地質(zhì)背景

工程場(chǎng)地所在地并非出于各斷裂構(gòu)造帶上，沒(méi)有區(qū)域性大斷裂通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鉆探顯示，按巖土層性質(zhì)、地層成因，支護(hù)場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下分為：人工填土層、第四系沖積層、第四系殘積層及白堊系粉砂巖層。

據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)地下水按其埋藏條件和含水介質(zhì)特征主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，第四系沖積層以粉質(zhì)粘土為主，為弱透水層，填土層局部存在上層滯水，基巖裂隙水受裂隙發(fā)育程度及連通性影響不甚發(fā)育。場(chǎng)地距離河道較遠(yuǎn)，地下水補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及鄰區(qū)地下水、河流的側(cè)向滲流，地下水的排泄以水平逕流排泄為主，勘察期間地下水穩(wěn)定水位平均為-1.99m，標(biāo)高平均為6.06m。并且地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和其鋼筋具有微腐蝕性。

2　支護(hù)方式及持力層的選擇

此基坑工程的開(kāi)挖深度為18.20~18.90m，支護(hù)要求較高，只能選用排樁或地下連續(xù)墻，由于場(chǎng)地南北兩側(cè)為已建道路，東西兩側(cè)分別為兩座高層建筑的地下室，因此對(duì)于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力，南北兩側(cè)要求較低，東西兩側(cè)要求較高，經(jīng)過(guò)初步的穩(wěn)定性與承載力驗(yàn)算已知排樁支護(hù)類(lèi)型就可滿(mǎn)足支護(hù)要求，不必選用工程造價(jià)、技術(shù)要求更高的地下連續(xù)墻；基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)影響的土層主要為素填土、沖積粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖、微風(fēng)化粉砂巖，不同的支護(hù)段排樁的持力層也不同，北側(cè)樁端持力層選在強(qiáng)風(fēng)化粉巖層，東側(cè)樁端持力層選在微風(fēng)化或中風(fēng)化粉砂巖層，南側(cè)樁端持力層選在強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層，西側(cè)樁端持力層選在微風(fēng)化或中風(fēng)化粉砂巖層，經(jīng)驗(yàn)算樁的承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。場(chǎng)地地層透水性弱，勘察期間測(cè)得地下水穩(wěn)定水位平均為-1.99m，標(biāo)高平均為6.06m，地下水位年變化幅度為1.0~1.5m。施工場(chǎng)地地質(zhì)條件較好，基坑主要處于素填土、沖積粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖，微風(fēng)化粉砂巖。東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)均采用灌注樁+錨索的支護(hù)方案，西側(cè)錨索盡量避開(kāi)已建大廈地下室，樁間采用掛網(wǎng)噴砼處理。基坑開(kāi)挖區(qū)域，采用的是明溝排水方案。

3　基坑支護(hù)施工工藝

通過(guò)對(duì)工程場(chǎng)地地質(zhì)條件的分析，本基坑支護(hù)工程支護(hù)方式采用灌注樁+錨索的支護(hù)方案。灌注樁成樁工藝主要采用兩種成樁方式，即旋挖成樁和沖擊成樁。對(duì)于場(chǎng)地南北兩側(cè)主要采用旋挖成樁工藝，東西兩側(cè)采用沖擊成樁工藝。旋挖樁施工成孔進(jìn)度快，適用于軟土及軟巖地層；沖擊樁沖孔工藝在此次基坑支護(hù)中得以應(yīng)用主要由于東西兩側(cè)基巖埋深過(guò)淺，旋挖成孔困難，用沖擊破碎巖石的方式完成工程施工的要求。

3.1灌注樁施工

3.1.1旋挖成孔灌注樁施工工藝

旋挖鉆機(jī)在成孔時(shí)不僅成孔速度快，其鉆頭的多次上下往復(fù)，使孔壁粗糙、不易產(chǎn)生縮徑。與傳統(tǒng)的鉆孔樁相比，旋挖樁的承載力顯著提高。因此，選擇旋挖鉆機(jī)旋挖成孔能夠有效提高支護(hù)體的承載能力，是本基坑支護(hù)中主要的成孔工藝。

旋挖樁施工過(guò)程中，首先要根據(jù)前期測(cè)量控制網(wǎng)以及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行引測(cè)工作，同時(shí)標(biāo)注好軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)。開(kāi)始進(jìn)行旋挖樁埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒的中心與樁位的中心，嚴(yán)格測(cè)量與監(jiān)管護(hù)筒的垂直度，在固定了護(hù)筒的位置之后，使用粘土對(duì)護(hù)筒進(jìn)行回填和夯實(shí)處理。對(duì)準(zhǔn)旋挖鉆機(jī)的鉆頭與樁位的中心。按照該工程設(shè)計(jì)方案，旋挖樁采取隔5樁施工，施工前應(yīng)清除地表和地下障礙物，并在灌注混凝土至少24h后進(jìn)行鄰樁施工。

通常在鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用旋挖筒進(jìn)行第一次清孔，把孔底的沉渣清理干凈，厚度控制在10cm之內(nèi)，檢驗(yàn)合格后方可下鋼筋籠、導(dǎo)管。確保導(dǎo)管埋入鉆孔內(nèi)的深度不小于1m，同時(shí)要求導(dǎo)管距離鉆孔底部距離保持在0.3~0.4m之間。筋籠和導(dǎo)管安裝到位后，把泥漿泵從導(dǎo)管插入進(jìn)行第二次清孔。最后利用大型吊車(chē)把導(dǎo)管向上拔出，每次向上拔出導(dǎo)管0.3m則需要反插一半，在經(jīng)過(guò)循環(huán)澆筑混泥土之后，直至旋挖樁的項(xiàng)目結(jié)束。

3.1.2沖擊成孔灌注樁施工工藝

斜視。患者能否配合手術(shù)治療及術(shù)后良好的恢復(fù),與在基礎(chǔ)護(hù)理之上,采取因人而異的心理護(hù)理及眼部護(hù)理有著密不可分的關(guān)系,使患者更好的接受手術(shù)治療,才能使患者術(shù)后得以更快恢復(fù)。

將施工場(chǎng)地平整壓實(shí)，開(kāi)鉆前，在護(hù)筒內(nèi)多加一些粘土。沖擊鉆孔開(kāi)鉆時(shí)采用小沖程，當(dāng)孔底在護(hù)筒腳下3、4m左右后，可根據(jù)實(shí)際情況加大沖程。鉆進(jìn)時(shí)注意地層變化，撈取地層變化處碴樣，判斷地層類(lèi)別，對(duì)照設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)剖面圖，根據(jù)地質(zhì)條件實(shí)時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)工藝。

清孔采用換漿法，分兩次進(jìn)行。一次清孔，當(dāng)鉆進(jìn)深度距孔底標(biāo)高3~5m處，泥漿泵開(kāi)始補(bǔ)充新鮮泥漿、排除循環(huán)泥漿。當(dāng)孔底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鉆頭在孔底轉(zhuǎn)動(dòng)或在3m范圍內(nèi)上下竄動(dòng)，泥漿繼續(xù)循環(huán)直至其泥漿指標(biāo)滿(mǎn)足施工規(guī)范要求。然后提鉆下放檢孔器，在檢查合格后，吊放鋼筋籠和下混凝土灌注導(dǎo)管，最后由導(dǎo)管與泥漿泵通過(guò)泥漿管聯(lián)結(jié)進(jìn)行二次清孔，直至泥漿性能與孔底沉淀厚度滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。用探孔器檢驗(yàn)成孔情況。

3.2鋼筋與砼的施工工藝

（1）鋼筋骨架的制作、運(yùn)輸和安裝工作胎具成型法制作鋼筋骨架，主筋和加強(qiáng)箍筋采用焊接，螺旋箍筋采用綁扎。首先保證鋼筋加工場(chǎng)地平整，這樣就可以使得胎具垂直于地面，并要求其軸線(xiàn)都在同一直線(xiàn)上，然后將加勁箍筋就位于每道胎具的同側(cè)，按照胎具的凹槽擺焊主筋和箍筋。單面焊接接頭長(zhǎng)度為10d，雙面焊為5d，焊縫要飽滿(mǎn)，不得有加渣孔洞現(xiàn)象。

（2）澆筑水下砼工作。混凝土導(dǎo)管采用絲扣連接，安放導(dǎo)管前進(jìn)行水密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力大于等于1.3倍孔底靜水壓力。用剪球法進(jìn)行，邊澆筑砼邊提升導(dǎo)管同時(shí)拆除上一節(jié)導(dǎo)管，為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高上超灌1.0m左右，待凝固后鑿除。首批混凝土數(shù)量計(jì)算如下：

a為導(dǎo)管距離樁底的距離，一般為0.3m。H為導(dǎo)管長(zhǎng)度，R為樁基直徑，r為導(dǎo)管直徑。

當(dāng)灌注的混凝土頂面距離鋼筋骨架底部1米左右時(shí)，應(yīng)減少混凝土的灌注速度，可防止鋼筋骨架上浮。當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復(fù)正常灌注速度。最后采用無(wú)破損檢測(cè)和鉆芯取樣檢驗(yàn)兩種方法對(duì)成樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)。

由于基坑支護(hù)場(chǎng)地四周存在既有地下管線(xiàn)、東西兩側(cè)又存在信息大廈和環(huán)球經(jīng)貿(mào)中心地下室，因此，需先調(diào)查并探明管線(xiàn)、地下室位置、尺寸、走向、類(lèi)型、使用狀況，再進(jìn)行錨桿施工。

錨桿預(yù)定穿越路線(xiàn)存在較厚的粘土層及強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層，地下水水位埋深較淺，同時(shí)還需考慮孔壁穩(wěn)定性要求，基于以上原因，錨桿施工采用套管護(hù)壁成孔工藝。錨桿桿體的連接需采用機(jī)械連接，桿體制作和安放時(shí)，盡量避免彎曲；在錨桿成孔施工時(shí)，需在拔出套管前將桿體插入孔內(nèi)；注漿液選用水泥漿，水泥漿的水灰比取0.5~0.55；注漿及拔管過(guò)程中，注漿管口要始終埋入注漿液面內(nèi)，且要在水泥漿液從孔口溢出后停止注漿；注漿后液面下降時(shí)，還需進(jìn)行孔口補(bǔ)漿。

3.3.1錨桿的定位工作

根據(jù)施工圖進(jìn)行放線(xiàn)，確定錨桿具體位置。錨孔水平方向的孔距偏差小于等于50mm，垂直方向的孔距偏差小于等于100mm，若出現(xiàn)出現(xiàn)局部偏差可進(jìn)行調(diào)整。

3.3.2鉆孔準(zhǔn)備工作

在滿(mǎn)足支護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)錨桿鉆孔參數(shù)的要求下進(jìn)行鉆孔機(jī)具的選擇。鉆孔直徑大于等于150mm。

3.3.3錨索的制作與安置工作

采用低松弛高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)制作錨索，鋼絞線(xiàn)抗拉強(qiáng)度的特征值fk=1,860MPa。自由段長(zhǎng)度+錨固段長(zhǎng)度+千斤頂工作長(zhǎng)度（1.2m）為錨索下料長(zhǎng)度。利用鐵線(xiàn)將錨索兩端扎緊，同時(shí)用塑料管包裹自由段，這樣就可以避免漿液的滲入。錨索安置后拉緊，確保錨索置于鉆孔中心。

3.3.4錨桿注漿工作

注漿液選用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

3.3.5腰梁的安裝與錨索張拉工作

采用熱軋普通槽鋼制作腰梁。槽鋼背靠背放置，槽鋼在支點(diǎn)及跨中設(shè)置加勁肋板及連接綴板，腰梁兩腹板凈距與錨孔位置一致，腰梁每連至少兩跨，兩槽鋼接頭處滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3.6錨桿張拉工作

錨桿的張拉工作在注漿體強(qiáng)度達(dá)到18MPa時(shí)進(jìn)行；采用200KN千斤頂單孔張拉，并且循環(huán)二次；錨索按設(shè)計(jì)承載力105% 到110%張拉，持荷5min后按設(shè)計(jì)承載力的65%鎖定。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)此基坑支護(hù)體系構(gòu)造、承載機(jī)理的研究，根據(jù)工程實(shí)測(cè)資料和可靠性理論分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際，對(duì)類(lèi)似的基坑支護(hù)提出以下建議：

（1）考慮采用何種支護(hù)技術(shù)進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)，首先要考慮地層條件、地層巖土體承載能力和巖土體巖性特征。

（2）在進(jìn)行基坑支護(hù)施工時(shí)，一定要控制各種樁型的成樁質(zhì)量，盡量選擇隔樁施工，注漿一定要到位。

（3）在錨索和排樁焊接處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，這就要求焊接質(zhì)量一定要高。

（4）為了考慮錨索的抗拔力，使錨索與土體較好的粘結(jié)，需采用壓力注漿，但壓力不能太大。

（5）信息化施工是基坑施工的重要配合手段。全方位地監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境，實(shí)時(shí)調(diào)整施工工藝，確保基坑安全或即使局部失穩(wěn)，也可使損失減至最低。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-386-2