深基坑支護工程施工技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

劉 慧 峰

(山西二建集團有限公司，山西 太原 030013)

1 工程背景

本單位承建的某住宅樓工程，為兩個32層的單位工程和中間地下車庫工程，總建筑面積近10萬m2。基坑情況為基坑南北長約130 m，東西寬約90 m,基坑面積9 400 m2，地下車庫設(shè)計為地下3層結(jié)構(gòu)，基坑最大深度達(dá)11.4 m，基坑土方出土量近10萬m3。基坑地質(zhì)土層為素填土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂，基坑開挖深度主要在粉質(zhì)粘土層內(nèi)。本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑周邊有多棟磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，其中距離基坑最近的建筑僅為4 m。為確保基坑及周邊建筑安全，根據(jù)專家多次論證討論，最終確定采用TRD止水帷幕。結(jié)合工程現(xiàn)場狀況，基坑支護采用TRD止水帷幕內(nèi)插H型鋼+兩道鋼支撐進行圍護。

2 TRD止水帷幕水泥土攪拌墻施工

TRD止水帷幕是一種新型的地下連續(xù)墻施工工法，該工法能夠有效隔斷基坑內(nèi)外側(cè)承壓水，確保基坑內(nèi)降水效果，保證土方開挖作業(yè)順利進行。其開挖能力強、成墻精度高、操作安全性好、適應(yīng)地層廣，在城市深基坑止水帷幕施工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。TRD工法主機的主要工作部件是鏈鋸式刀具，刀具插入地基后，其回轉(zhuǎn)式刀鏈鋸可進行垂直和水平方向移動切削土體，同時注入固化劑，與土體進行混合硬化。

本工程采用TRD止水帷幕水泥土攪拌墻；坑外側(cè)設(shè)一排TRD止水帷幕，減小抽取承壓水對周邊環(huán)境的影響。止水帷幕采用850 mm厚TRD工法水泥連續(xù)墻，深度為25.25 m，插入700×300的型鋼，長度為25 m,間距0.9 m。型鋼插入TRD內(nèi)，在攪拌樁施工結(jié)束30 min內(nèi)進行，型鋼插入時應(yīng)安裝牢固導(dǎo)向架。依靠自重插入，也可借助帶有液壓鉗的振動錘等輔助手段下沉到位。在基坑-2.58 m標(biāo)高處沿圍護墻設(shè)1 200 mm寬×700 mm高冠梁，做(φ609×16)鋼管支撐，在-7.7 m標(biāo)高處沿圍護墻設(shè)1 150 mm寬×1 200 mm高腰梁，做(φ800×16)鋼管支撐。

在TRD主機施工前，需依次進行：場地回填平整→測量放線→開挖溝槽→設(shè)置定位線。其中，開挖溝槽是根據(jù)基坑圍護內(nèi)邊控制線，先用挖掘機開挖1 m～1.2 m寬的TRD施工導(dǎo)槽，深度約為2 m。

本工程由于周邊建筑物較多，為防止地面沉降導(dǎo)致建筑開裂，所以采用切割箱鉆至預(yù)定深度后，直接使用邊水平切割邊注漿的成墻方法完成攪拌墻體施工，水平切割長度達(dá)到5 m～6 m時插入型鋼。固化液拌制采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1.0∶1.5，水泥摻入量不小于25%，另摻加膨潤土5%，要求水泥土28 d無側(cè)限抗壓強度不小于0.8 MPa。

TRD止水帷幕水泥土攪拌墻正式施工前進行現(xiàn)場試成墻試驗并進行取芯檢測(不少于3根)，檢驗該工法施工技術(shù)的可行性以及成墻質(zhì)量，確定實際采用的膨潤土和水泥摻量、泥漿配比、挖掘速度、回撤速度、噴漿速度、成墻步驟、切割箱導(dǎo)向垂直度、攪拌墻成墻垂直度、切削刀頭等施工參數(shù)和施工工藝。

后續(xù)施工的TRD止水帷幕水泥土攪拌墻體應(yīng)搭接已成墻體不小于50 cm，嚴(yán)格控制搭接區(qū)域的推進進度，使固化液與混合泥漿充分混合攪拌，確保搭接質(zhì)量。由于等厚度水泥土攪拌墻切割箱直線掘進成墻，在轉(zhuǎn)角位置需切割箱提出，調(diào)整方向后重新向下切削到設(shè)計標(biāo)高后、為保證接縫質(zhì)量，施工時每到轉(zhuǎn)角處都應(yīng)向墻體外側(cè)多施工2延米，形成“十“字形式的轉(zhuǎn)角接頭。

TRD止水帷幕施工設(shè)備在切割箱箱體內(nèi)應(yīng)設(shè)置多段式測斜儀，保證施工水泥土攪拌墻過程中對墻體面內(nèi)和面外垂直度的雙向?qū)崟r監(jiān)控，根據(jù)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)對切割箱和成墻垂直度偏差進行及時糾正，使墻體垂直度在施工過程中做到可控、可調(diào)，確保了墻體的隔水性能。

3 鋼支撐體系與土方開挖

本項目基坑開挖面積比較大、開挖深度較深、施工環(huán)境受限，為了方便基坑開挖取土，滿足主體工程快速施工的工作面需求，同時嚴(yán)格控制基坑位移和沉降，保障周邊建筑物安全，采用工具式大跨度鋼支撐和軸力伺服系統(tǒng)相結(jié)合進行支護工作。

支撐的安裝應(yīng)隨著基坑開挖的同時，按照“隨挖隨撐、分段分層、流水作業(yè)”的原則進行，即支撐支護形成合格后方可進行下方土方開挖，且挖土的標(biāo)高任何時候不得深于待安裝鋼支撐底標(biāo)高下500 mm。鋼支撐受力前必須先完成系桿連接、鋼平臺連接后方可加力，以保障其穩(wěn)定性。鋼支撐加力分步施加，首次施加按設(shè)計軸力的40%～60%，系統(tǒng)穩(wěn)定后再根據(jù)基坑沉降、位移及檢測數(shù)據(jù)，依據(jù)要求再進行軸力施加。鋼支撐的安裝必須在挖土完成后24 h完成安置、穩(wěn)定和軸力預(yù)施加，保證“時空效應(yīng)”的原則。

工具式大跨度鋼支撐由活絡(luò)頭、中間管節(jié)、三通管、四通管、鋼平臺管等組成，通過鋼支座和混凝土冠梁連接，通過鋼牛腿和鋼格構(gòu)柱連接，同時通過系桿相互連接，從而形成穩(wěn)定的支撐體系；支撐體系通過和伺服系統(tǒng)的補償節(jié)連接傳力與冠梁，最終使圍護墻體受力穩(wěn)定。

支撐安裝完畢后，采用八字支撐專用同步加載系統(tǒng)進行支撐系統(tǒng)間隙收緊工作，加力設(shè)定不大于5 t，根據(jù)支撐體系三角函數(shù)關(guān)系設(shè)定同步加載系統(tǒng)各液壓油頂工作壓力，系統(tǒng)加載時采用緩慢推進，注意觀察檢查各個節(jié)點部位位置變化。同步加載系統(tǒng)工作完成后，進行活絡(luò)頭間隙剛性連接，塞鐵填補采用手錘敲擊，緊密即可。

4 軸力伺服系統(tǒng)

軸力伺服系統(tǒng)是為了保障軸力穩(wěn)定工作采用壓力自動補償工作，使支撐體系始終控制在設(shè)定的軸力以上工作，并可以通過支撐體系軸力的監(jiān)測，及時反饋基坑各個位置內(nèi)壓力狀態(tài)。在受力大的支撐端部安裝自動補償節(jié)，連接軸力伺服控制系統(tǒng)。

鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)優(yōu)點：1)24 h全天候監(jiān)控鋼支撐軸力情況。2)對每根鋼支撐軸力單獨控制，低壓自動補償，高壓自動報警，實現(xiàn)應(yīng)力復(fù)加全自動化，規(guī)避安全風(fēng)險。3)可隨時補償施工過程中由于體系轉(zhuǎn)換造成的鋼支撐軸力損失，有效消除由于支撐軸力損失產(chǎn)生的基坑周邊地表及建筑物沉降。

本項目的監(jiān)測項目為：周邊建筑物和周邊地面豎向位移、基坑水平和豎向位移、立柱沉降和水平位移、地下水位、支撐應(yīng)力、土體深層水平位移等項目進行監(jiān)測。監(jiān)測主要采用具有高精度的徠卡全自動機器人強制采集數(shù)據(jù)對基坑變形監(jiān)測，基坑最大變形為18 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于預(yù)警值35 mm。

5 基坑降水

基坑降水采用管井降水，成孔孔徑為600 mm，間距約12 m。管井設(shè)計要求采用管徑300 mm的網(wǎng)眼鋼管，管外濾網(wǎng)采用雙層20目～30目尼龍網(wǎng)，下部設(shè)2 m的沉淀管。基坑內(nèi)設(shè)置降水井65孔，深度20 m；基坑布置周邊26孔回灌井，深度同降水井。

每個管井內(nèi)配備一臺潛水泵，在基礎(chǔ)開挖期間和基礎(chǔ)施工期間根據(jù)觀測井的水位進行抽水、回灌。降低地下水位保持在施工層以下0.5 m～1.0 m范圍外，一直到基礎(chǔ)回填土施工完畢。觀測井內(nèi)安裝水位監(jiān)測器對坑內(nèi)、坑外的水位進行實時監(jiān)測。

回灌水量應(yīng)根據(jù)實際地下水位的變化及調(diào)節(jié)，保持抽、灌平衡，既要防止回灌水量過大而滲入基坑影響施工，又要防止回灌量過小使地下水位影響回灌效果。為此，安排專人在整個降水、回灌過程中，要對降水井、回灌井、觀測井水位及流量進行觀測，每晝夜不少于6次。

6 結(jié)語

本工程目前地下分部工程已施工結(jié)束，在整個地下結(jié)構(gòu)施工過程中，未出現(xiàn)基坑、周邊建筑、道路、管線等明顯變形及開裂現(xiàn)象，本工程的深基坑支護施工技術(shù)值得同仁參考借鑒。