地質復雜的坑中坑支護與內支撐分段拆除研究與應用

李志宏，廖建國，何康 （中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

天瑾廣場項目位于佛山市佛山新城CBD中心區，地處區域經濟發展中心，周邊市政、商業配套環繞，坐擁佛山新城千億配套，打造集住宅、辦公、商業為一體的商住綜合體項目，工程占地面積20778㎡，總建筑面積214340.11㎡，其中地上建筑面積，地下建筑面積51368.27㎡。主要包括2棟超高層+1棟商業區商鋪：1號塔樓（地上54層，地下3層）總建筑高度175.8m、2號塔樓（地上58層，地下3層）總建筑高度233.4m、3號樓為獨立商業區商鋪（地上1層，地下3層）總建筑高度24m，以及3層地下商場（局部4層），見圖1。

圖1 項目效果圖

2 工程地質條件

2.1 場地巖土條件

2.1.1 場地位處珠江三角洲沖積平原，屬河口三角洲堆積地貌，在勘探孔深度控制范圍內，場地地層按地質成因分為第四系填土（Qml）、沖積土（Qal）和白堊系基巖（K），現自上而下分述如下：根據勘察報告，擬建場地在勘探深度范圍內的地層有第四系填土、沖積土和白堊系基巖。

2.2 內水文地質情況

場地位于珠江三角洲沖積平原區，地下水類型為孔隙潛水，賦存于土層孔隙中，主要接受大氣降水補給，以蒸發及向下滲流的方式排泄，水位受降水量及鄰近工地施工抽排影響較大，年變幅大于5m。

小部分勘探孔未測得初見水位埋深，其余勘探孔無水開孔，測得初見水位埋深0.20m～8.10m（高程-11.16m～-3.29m），勘探結束后測得各勘探孔內靜止水位埋深0.25m～8.15m（高程-11.21m～-3.34m）。

2.3 坑中坑地質情況

根據地質勘查報告顯示，坑中坑地質為粘性素填土：灰褐色，松散，稍濕-濕，含較多砂土，其中19.7m～20.7m為碎石素填土夾層，大小約為2cm～10cm、最大超過15cm的混凝土塊、磚塊。

3 結構特點

本工程場內地質條件差，基坑內為回填土，且場內地質條件差，地下水位較淺，淤泥層層厚3.2m～21.9m，平均厚度達12.24m，淤泥層土質軟弱，流動性大，在基坑坑中坑土方開挖時，需先對坑中坑采取加固措施。

圖2 坑中坑剖面大樣圖

基礎底板完成面標高為-12.90m，其中筏板基礎底標高（筏板厚3.0m，此處筏板基礎底標高指的是坑中坑頂標高）為-15.90m，坑中坑深度為4.05m（局部為5.35m），坑中坑底部標高為-19.95m（局部為-21.25m），坑中坑底部開挖最深達21.25m。場地內內支撐與底板底距離凈空6.4m，場地地下室邊線與離佛山地鐵3號線隧道邊線水平凈距為11.2m，施工難度大。

4 工藝原理

4.1 旋噴樁與鋼管樁結合支護技術

采用單管高壓旋噴樁及DN250鋼管樁加固電梯井的支護形式，DN250鋼管樁與旋噴樁間隔布置，DN250鋼管樁鉆孔直徑300mm，采用泥漿護壁，集水坑部分范圍嵌固深度為3.0m，其余鋼管樁嵌固深度為2.0m。工字鋼頂高于大筏板基礎底標高500mm；鋼管頂部按要求設置圍檁，圍檁材料為I22a工字鋼。旋噴樁沿電梯井坑設置兩排，尺寸為Ф600@600。樁頂標高比筏板底標高低0.2m，樁底標高同鋼管樁。旋噴樁或鋼管樁與工程樁重疊部位，旋噴樁或鋼管樁不再施工。

4.2 內支撐分段拆除技術

為了防止基坑受力不均，貫徹對稱卸載的原則，平面上先拆外側的主次梁，由外向內逐步拆除，主次梁之間先拆次梁，后拆主梁；拆除主梁時應從梁的中部向兩邊的支座方向拆除。在有較多的錨索腰梁突出支護樁前提下，需將支護結構外側采用細砂回填，在原有腰梁間做換撐梁施工，同結構一同施工。

5 技術應用

5.1 解決鋼板樁支護無法拔除難題

坑中坑較深且坑中坑有多個階梯形式，場地地質條件差且筏板基礎施工縫留置困難，場地內內支撐與底板底距離凈空較小時，可采用旋噴樁加鋼管樁結合支護形式，避免了采用鋼板樁支護無法拔除的難題。

5.2 便于施工，節約工期

為確保土方開挖至基坑底以后順利進行坑中坑的開挖，在土方開挖前，插入坑中坑旋噴樁加固施工，既便于施工，又能減少坑底暴露時間，同時可節約工期。

圖3 旋噴樁與鋼管樁支護效果圖

5.3 減少內支撐對基坑支護影響，安全隱患少

傳統的坑中坑支護主要有基坑放坡、抗拔鋼板樁加對撐形式。由于場地資源限制，坑中坑放坡施工已無法滿足施工要求；而抗拔鋼板樁施工又面臨內支撐阻礙、操作空間的限制已無法施工。而采用旋噴樁與鋼管樁加固的支護形式可在基坑開挖過程中提前插入施工。

5.4 克服深基坑施工難度，保護臨近地鐵施工安全

以一種施工方便、適用性強、穩定性好、安全性高的坑中坑支護形式及內支撐分段拆除方式，確保深基坑開挖及內支撐拆除過程中的結構安全，對城市地下建筑可以起到很好的保護作用。

5.5 無損靜力切割技術應用

在距離地鐵既有結構邊線20m范圍之內，不得采用沖孔、擠土樁及爆破施工；在距地鐵結構邊線20m范圍以外，如需爆破作業，產生的振動波速在地鐵結構外側不得大于2cm/s，通過基坑位移監測數據、地下水位監測數據，可得到支撐梁分段拆除對周邊環境的影響，通過監測數據對比，采用內支撐梁無損靜力切割分段拆除，更利于基坑安全，更好地保護了臨近的地鐵結構安全。

圖4 內支撐梁無損靜力切割分段拆除效果圖

5.6 間隔跳挖與旋噴樁結合

基坑旋噴樁采用間隔跳挖的施工方案，從而降低土方開挖施工對地鐵隧道結構的影響，并提前做好旋挖樁在巖層中施工困難時可采取的應對措施。確保基坑止水措施的質量，施工前應進行試樁處理確保止水效果，施工前應嚴控降水幅度，以確保地鐵隧道周圍地層穩定。

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 旋噴樁與鋼管樁支護

6.1.1 工藝流程

施工準備→測量定位→機具就位→鉆孔至設計標高→旋噴開始→提升旋噴注漿→旋噴結束成樁。

6.1.2 操作要點

①正式開工前應認真作好工藝性試樁工作，確定合理的施工技術參數和漿液配比。

②施工前，檢查旋噴管的高壓水與空氣噴射情況，各部位密封圈是否封閉，合格后方可噴射漿液。

③制作漿液時，水灰比要按設計嚴格控制，不得隨意改變。在旋噴過程中，應防止泥漿沉淀，濃度降低。漿液攪拌完畢后送至吸漿桶時，應有篩網進行過濾，過濾篩孔要小于噴嘴直徑1/2為宜。

④噴射時，先應達到預定的噴射壓力、噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發生故障時，應停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查排除故障；如因機械出現故障中斷旋噴，應重新鉆至樁底設計標高后，重新旋噴。

⑤旋噴過程中，冒漿量小于注漿量的20%為正常現象，若超過20%或完全不冒漿時，應查明原因，調整旋噴參數或改變噴嘴直徑。

⑥鉆桿旋轉和提升必須連續不中斷，拆卸接長鉆桿或繼續旋噴時要保持鉆桿有10cm～20cm的搭接長度，避免出現斷樁。

⑦旋噴過程中，應按要求做好施工記錄。

圖5 旋噴樁施工

6.2 內支撐梁分段拆除

6.2.1 工藝流程

將基坑開挖到基坑底，施工地下室筏板及負二層梁板、負一層墻柱，并施做防水。地下室側墻與支護之間存在間隙的，回填C20素混凝土，待混凝土強度達到設計要求后，拆除第二道支撐梁，并拆除部分中立柱。

第二道支撐梁及中立柱拆除之后，施工負一層梁板、負一層墻柱，并施做防水。地下室側墻與支護之間存在間隙的，回填C20素混凝土，待混凝土強度達到設計要求后，拆除第一道支撐梁，并拆除中立柱。

6.2.2 操作要點

①根據梁距地面的高度搭設不同的支撐體系；根據內支撐拆除順序，以及不同截面梁的單位重量確定相應的切割長度。

②根據現場、樓板承載力及塔吊起重量，在充分考慮施工安全及結構穩定的前提下，確定切割單元大小和重量，并結合現場實際情況對支撐梁進行切割單元劃分，在支撐梁上用紅色油漆將切割處明確標出。

③切割施工時合理安排施工機械，保證滿足施工進度及施工作業面要求。

④混凝土支撐拆除切割時，應先將切割機械進行固定，固定時應避免損壞新澆筑樓板結構；因支撐梁內含有鋼筋，故在切割施工時，需根據設計鋼筋位置調整切割速度，以保障施工作業安全。

⑤施工準備：安裝固定導向輪→固定繩鋸機→穿吊裝繩→安裝金剛石繩索→連接相關操作系統。

⑥繩鋸在內支撐梁切割時應有5%的角度，梁切完后成倒“八”字形，使梁卡在兩端不易掉落，也方便混凝土塊起吊，切割剩余5cm左右時，即將吊索穿過支撐梁塊，防止完全切除后造成支撐梁塊滑移。

⑦梁塊吊運，被吊運的內支撐梁塊必須小于此范圍內塔吊的最大吊運重量。

7 結語

圖6 內支撐梁無損靜力切割分段拆除施工

項目通過采用旋噴樁與鋼管樁進行坑中坑支護及內支撐分段拆除技術，避免了常規基坑支護及內支撐一次性拆除的安全質量隱患，既便于施工、克服深基坑施工難度，又能減少坑底暴露時間，解決鋼板樁支護無法拔除難題，減少內支撐對基坑支護影響，對城市地下建筑及臨近地鐵施工起到很好的安全保護，同時可節約工期，使施工成本可控。