洱海流域流砂地層下深基坑支護施工

方 濤 李 馥 張牡峰 劉耀鵬

(中建五局第三建設有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

隨著人們對地下空間發展的需求不斷增加，導致對深基坑工程設計與施工的要求也越來越高[1]，特別是在洱海流域復雜地質條件下的施工。近年來，深基坑支護雖在設計與施工方面取得了良好的成果[2]，但在復雜地質條件下的施工仍存在上部支護結構垮塌、基底滲水等問題，所以現如今如何在保證基坑安全的基礎上解決好上述問題已成為研究重點[3]，特別是對于綜合考慮安全、合理、經濟等方面因素后仍能發揮良好作用的支護方案。

以云南大理某污水處理廠工程為例，對其深基坑支護關鍵施工技術進行探討，并結合過程中基坑監測方案，研究洱海流域流砂地層條件下深基坑支護方案的施工技術，為類似工程的設計與施工提供了一定的借鑒。

1 基坑支護基本方案

1.1 支護樁設置

1)第1道止水三軸水泥土攪拌樁有效樁長不小于10.0 m，管徑850 mm，間距1 800 mm；

2)第2道止水三軸水泥土攪拌樁有效樁長不小于22.5 m，管徑850 mm，間距1 400 mm；于三軸水泥土攪拌樁內側設置支護懸臂φ1 200灌注樁，有效樁長不小于20.5 m，間距1 400 mm；

3)基坑底設置3排～4排梅花形布設雙管高壓旋噴樁φ600@1 000進行坑底土加固，有效樁長不小于6.0 m。

1.2 上部放坡卸載

一級放坡，放坡系數為1∶1.3，掛φ8@200×200 mm鋼筋網，噴射100厚C20細石混凝土，并設置鋼筋釘φ22，L=1.0 m，@1.0 m；中間再設置2排鋼花管注漿，采用直徑48 mm，壁厚3.5 mm的無縫鋼管，長為6.0 m，間距1.5 m。

1.3 冠梁、腰梁及錨索設置

樁頂設置1 000 mm×1300 mm(高×寬)C30鋼筋混凝土冠梁；樁面掛φ8@200×200 mm鋼筋網噴射100厚C20細石混凝土；灌注樁內側再設置2道φ600旋噴預應力錨索(6×7φ5鋼絞線)，上一道長40 m，間距1.2 m，自由段10 m，錨固段30 m，下一道長35 m，間距1.4 m，自由段8 m，錨固段27 m，抗拔力設計值均為600 kN，錨固預應力鎖定值420 kN。

1.4 降排水設置

坡頂與底均設置300 mm×400 mm磚砌排水溝并每隔30 cm～40 cm設置800 mm×800 mm×1 000 mm集水井進行排水與降水。沿基坑頂面采用100厚C20素混凝土進行硬地化，各個放坡沿坡面按2 000 mm×2 000 mm設置PVC排水管φ50，L=300 mm。

根據現場的施工條件及相關地質概況，為降低基坑開挖對周圍道路、管線等環境的影響，經過對比分析及專家論證，本工程采用如下基坑支護方案，具體基坑支護示意見圖1。

2 關鍵施工技術

2.1 基坑支護體系施工流程

1)平整場地，清理場地障礙物，開挖三軸水泥土攪拌樁和雙管高壓旋噴樁導槽(導槽開挖深度1.2 m～1.4 m，導槽寬度每側比樁外邊線寬0.2 m～0.3 m)。

2)施工三軸水泥土攪拌樁及坑內加固雙管高壓旋噴樁→施工旋挖成孔灌注樁，施工基坑頂排水溝，并與場區排水系統相結合。

3)待三軸水泥土攪拌樁達到7 d后→施工冠梁→待三軸攪拌樁達到不少于28 d齡期后，降土1 m～1.5 m厚→修坡、打入鋼筋釘→掛網噴射混凝土→養護3 d后分層分段、對稱繼續開挖下一層土方依次施工……至灌注樁頂標高。

4)施工第1道旋噴預應力錨索→鑿除灌注樁樁頭→施工冠梁→待冠梁混凝土強度達到設計強度75%、錨索張拉鎖定→掛鋼筋網噴射細石混凝土→養護3 d后分層分段、對稱繼續開挖下一層土方依次施工第2道旋噴預應力錨索……至基坑底。

5)施工坑底排水系統，及時施工底板墊層，施工承臺及結構底板。

2.2 關鍵施工技術

2.2.1掛網噴射混凝土施工

1)植筋施工。

a.彈線定位：在灌注樁表面，設置植筋的位置，進行彈線，橫豎線相交部位，即為錨筋的鉆孔位置。

b.鉆孔：根據彈出的鉆孔位置，用沖擊鉆鉆孔。對鉆孔過程中出現的未成型廢孔，用 1∶1 水泥砂漿填塞補平。鉆孔深度允許偏差不大于10 mm，水平位置允許偏差不大于5 mm。

c.清孔：鉆孔完成一個結構面后，進行清孔操作。清孔采用 “四吹三刷”法，即先利用吹風機吹清孔浮塵，再用專用毛刷清刷孔壁，反復吹刷，直至將孔內粉塵清理干凈。

d.配膠：采用聚氨酯甲基丙烯酸酯或改性環氧樹脂等作為植筋粘結劑。

e.注膠：首先將鉆孔內的空氣排出，其次用手持式自動壓力灌漿器將注膠嘴伸入鉆好植筋孔中的距孔底5 cm位置處，再推動拉桿使膠料注入孔內，直至灌漿器注膠嘴抽出至離孔口孔深約3 cm位置處時停止注膠。

f.植筋：注膠完成后，立即將加工好的拉結筋，緩緩插入植筋孔。為使植筋膠與錨筋和混凝土孔壁表面粘結密實，插入時沿一定方向轉動多次。

g.檢查驗收：植筋到位后，凝膠前派專人現場看護施工完的拉結筋，嚴防碰撞。

2)掛網噴射混凝土施工。

a.施工前每隔1 500 mm～2 000 mm設置網格狀標記，過程中采用豎向分層流水作業施工，噴射混凝土強度達到設計強度的70%進行下一層噴射混凝土施工，并嚴格控制好噴射混凝土的厚度，誤差為±10 mm。

b.噴射混凝土配合比采用水泥∶中砂∶細石=1∶2.5∶2.5(重量比)，其中，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，中砂和細石的粒徑為5 mm～10 mm。待拌和均勻后，采用專門機械進行噴射作業，噴射壓力控制在1.0 MPa～2.0 MPa。

2.2.2旋噴錨索施工

1)鑒于場區內地下水豐富，且局部具有承壓性，本工程φ600旋噴錨索先采用跟管錨固鉆機成孔φ130，即采用帶素水泥漿旋噴引孔下錨與帶素水泥漿旋噴提升成錨的單管法高壓旋噴樁工藝施工。同時，為最大程度地降低錨索成孔作業對周邊土體的擾動影響，減少流砂、涌水現象，按“跳開法”施工，并在管側空隙處用棉花碎布等封堵。

2)錨索桿體采用7×φ5預應力鋼絞線，d=15.2 mm，其強度標準值為1 860 N/mm2，設計強度1 320 N/mm2；水灰比0.65～0.90，水泥摻入量不少于450 kg/m，水泥漿液中添加0.5%三乙醇胺或2%～3%生石膏粉復合早強劑，采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，旋噴錨注漿壓力應在25 MPa～30 MPa。

3)旋噴錨鉆孔前按施工圖放線確定位置標記，保證鉆孔定位誤差小于50 mm，孔斜誤差小于3°，樁徑偏差不超過20 mm[4]。同時，旋噴錨內插鋼絞線進入旋噴樁底，鋼絞線插入定位誤差不超過30 mm，底部標高誤差不大于20 cm。若錨固段處于軟弱土層或施工過程中鉆孔出現漏水、涌水、涌砂等現象時，須采用復噴工藝施工進行加固、封堵。

4)錨頭臺座的承壓面保持平整，并與錨索錨線方向垂直；錨頭用冷擠壓法與錨盤進行固定，錨具采用OVM系列；待錨索注漿體強度及冠梁、腰梁混凝土強度達到設計強度70%以上時，對錨索進行張拉：

a.正式張拉前，取0.1倍～0.2倍軸向拉力設計值，對錨索張拉1次～2次，使桿體完全平直，各部位接觸緊密；b.錨索張拉至1.05倍～1.10倍軸向拉力設計值時，對巖層、砂性土層保持10 min，對粘性土層保持15 min，考慮預應力損失，卸荷至1.1倍～1.15倍預應力鎖定值進行鎖定；c.預應力錨索鎖定后，預應力變化不得超過錨索設計拉力值的10%，否則實施二次張拉以達到設計鎖定拉力。為便于后期檢測和補償張拉使用，所有錨索外部張拉段長度不小于1.2 m。

3 基坑支護監測方案

按照規范[5]要求布置監測，施工階段中基坑支護結構的水平位移：控制值取為65 mm，報警值45 mm，每日變化量5 mm；豎向位移：控制值取為45 mm，報警值30 mm，每日變化量4 mm；深層水平位移：控制值取為70 mm，報警值50 mm，每日變化量5 mm；基坑周邊地面沉降：報警值50 mm，每日變化量5 mm；基坑周邊建筑物沉降：控制值取為20 mm，報警值15 mm，每日變化量2 mm；地下水位變化：控制值取為1 500 mm，報警值1 000 mm，每日變化量500 mm；錨索拉力：控制值取為600 kN，報警值420 kN，每日變化量60 kN。具體監測項目及監測頻率如表1所示。

表1 監測項目及監測頻率

截至結構施工結束基坑回填完畢，該監測過程中豎向位移共有10個檢測點達到監測報警值的累計值，水平位移共有24個檢測點達到監測報警值的累計值，均在基坑開挖至基底后變形趨于穩定，但均在過程中采取了相應加固措施，致使支護結構完好，冠梁、支撐、圍檁無裂縫出現，總體安全；現場巡視檢查中，發現基坑頂部地表及圍欄外側在基坑開挖期間出現裂縫，但施工工況無異常，檢測設施無異常。

4 結語

1)針對地下水位較高，且開挖深度超12 m的深基坑，設置2道三軸水泥土攪拌樁能起到很好的止水效果，同時，設置1道懸臂灌注樁也達到了良好的支護效果；而在灌注樁頂設置一道冠梁，可以使整個支護體系連成一個整體，再加上還設置了2道錨桿，使基坑安全及變形均能滿足規范允許要求；

2)在深基坑支護體系施工前編制基坑監測方案，并在支護體系完成后及時進行檢測，以動態監測數據實時反映基坑支護情況，同時，根據不同的狀態采取相應的措施，確保主體結構的安全施工。