基坑支護施工在南沙靈山島尖地下空間工程的應用

曾環(huán)尚

（中交四航局第二工程有限公司）

1 工程概況

南沙靈山島尖公共部分地下空間工程項目位于廣州市南沙新區(qū)內(nèi)，建筑總面積3.98 萬m2。項目施工內(nèi)容主要包括：地下商業(yè)街、深基坑維護結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)、地下通風、電氣工程、給排水工程等。項目的施工總長度為837m，主體結(jié)構(gòu)寬度40m。其中，公共通道區(qū)域與樓梯間的面積2.04 萬m2，設(shè)備用房面積4328m2，商業(yè)街面積大概1 萬m2，下沉廣場面積5009m2，整個項目的建設(shè)成本為6.1 億元人民幣。

2 施工方案

普通支護區(qū)域內(nèi)的基坑，可以使用放坡+樁支撐的方式進行支護。樁支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計為：灌注樁支護（Φ1000×1200mm）+鋼筋混凝土內(nèi)支撐，灌注樁設(shè)計是三軸攪拌樁止水。下沉廣場區(qū)域的基坑深度7.45m，放坡厚度為2m，坡比1∶4；樁支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計為：灌注樁支護（Φ1200×1400mm）+鋼筋混凝土內(nèi)支撐，灌注樁設(shè)計是三軸攪拌樁止水。下沉廣場區(qū)域內(nèi)的灌注樁的頂部標高更高，灌注樁直接與主體結(jié)構(gòu)進行連接，可以作為建筑物的永久性結(jié)構(gòu)組成。

3 基坑支護施工技術(shù)

3.1 支護結(jié)構(gòu)灌注樁施工

⑴護筒埋設(shè)。灌注樁施工過程中，護筒選擇使用鋼制材料的護筒。鋼護筒由Q235 鋼板加工而成，鋼板的厚度為8mm，鋼護筒委托具備專業(yè)資質(zhì)的廠家完成制作，使用平板車運輸至施工現(xiàn)場。使用定位器對鋼護筒進行成形處理，保證鋼護筒接縫密實。鋼護筒底部需要設(shè)置30㎝寬的鋼帶作為刃腳。

⑵成孔施工。基坑灌注樁使用鉆機成孔施工，沖孔機從旁起輔助作用。鉆機準備就緒后，施工人員對樁孔的部位進行復核，確保樁位精準性。漿液備置完成后開始鉆孔，鉆孔前期保持低速、勻速轉(zhuǎn)動。待鉆頭全部沒入土層中后，開始正常鉆進作業(yè)。若鉆進過程中出現(xiàn)鉆進困難，可以換用沖孔鉆進行作業(yè)。鉆進過程中必須頻繁檢查樁位，一旦發(fā)現(xiàn)樁位偏離設(shè)計位置，立即進行修正[1]，保證樁位的垂直軸線和水平軸線，誤差控制在±50mm，垂直度偏差控制在0.5%以內(nèi)。

⑶終孔驗收、清孔。成孔以后，在驗收合格的情況下，可以開始首次清空作業(yè)。首次清孔可以使用換漿法施工，將低密度的水泥漿連續(xù)注入孔內(nèi)，使樁底的渣土溢出孔外。清孔過程中，不斷置換泥漿，然后澆筑水下混凝土；澆筑混凝土前，孔底以上50cm 范圍內(nèi)的泥漿密度應≥1.25，孔內(nèi)的含砂率控制在8%以內(nèi)，泥漿黏度控制在28s 以內(nèi)。

⑷鋼筋籠綁扎及吊放。在施工現(xiàn)場選擇合適的區(qū)域作為鋼筋加工制作場地，鋼筋籠焊接完成后，施工單位先自檢，報監(jiān)理單位進行質(zhì)量驗收，驗收合格后，用25t吊車、12m 長的掛車完成吊裝運輸作業(yè)。

⑸灌注水下混凝土。混凝土使用攪拌車運輸至施工現(xiàn)場，卸載至料斗中，用混凝土泵完成泵送。混凝土澆筑的速度控制為30m3/h。導管下口的埋設(shè)深度根據(jù)首次澆筑的混凝土方量確定。

3.2 大直徑攪拌樁

大直徑的攪拌樁可以使用“4 攪4 噴”法施工，4 攪4 噴施工工藝見圖1。具體施工流程：第1 次下鉆→上提→再下鉆→上提。

圖1 4 攪4 噴施工工藝

⑴施工機械準備就位，移動鉆機設(shè)備，將鉆桿與樁孔中心線對齊。

⑵噴攪下沉。啟動攪拌機的主電機，鉆桿開始下沉，下沉過程中保持垂直狀態(tài)，下沉的速度控制為中檔，電流控制在額定值以內(nèi)。不斷地觀察設(shè)備運行狀況，將鉆頭下沉至設(shè)計深度即可。

⑶噴攪提升。攪拌機噴攪至設(shè)計深度，攪拌噴漿持續(xù)15s 后開始提升，提升的速度控制在1m/min。需要注意的是在提升過程中，持續(xù)注漿，注漿壓力0.5～0.6MPa。

⑷重復噴攪下沉、提升。多次下沉、提升，并且攪拌的同時還需要噴漿。

⑸移位。鉆機移動至下一個孔位，重復以上步驟直至所有樁孔全部成孔即可停止作業(yè)。

3.3 三軸攪拌樁施工

⑴技術(shù)參數(shù)。三軸攪拌樁設(shè)計使用的是42.5R 硅酸鹽水泥，漿液水灰比1.2～1.5，水泥摻加量20%，單根攪拌樁的水泥用量應≥200㎏/m2。攪拌樁澆筑成型后，無側(cè)限抗壓強度應≥0.6MPa。鉆頭下沉速度為0.5～1m/min，提升速度保持在1～2m/min。實際施工時，選擇跳打方式進行施工，采用4 攪2 噴，噴漿壓力為0.8MPa，施工技術(shù)參數(shù)可以結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行合理調(diào)整。

地鐵沿線區(qū)域的三軸攪拌樁設(shè)計使用的是42.5R硅酸鹽水泥，漿液水灰比0.5～0.65，水泥摻加量為15%。攪拌樁澆筑成型后，無側(cè)限抗壓強度應≥0.5～1MPa。鉆頭下沉速度＜1m/min，提升速度＜2m/min。實際施工時，選擇跳打方式進行施工，采用4 攪2 噴，噴漿壓力為0.3～0.8MPa，具體施工流程見圖2。

圖2 三軸攪拌樁施工步驟（單位：mm）

⑵水泥漿拌制。漿液水灰比為1.2，水泥摻加量為200㎏/m2，水泥漿密度為1.45g/cm3。漿液拌制完成后，中途間歇時間應＜2h，若超時，漿液則直接廢棄，不可使用在項目內(nèi)。注漿壓力控制在0.8MPa。

⑶鉆進、攪拌、提升施工流程。三軸攪拌樁使用4 攪2 噴方式施工，確保水泥與原狀土攪拌足夠均勻，下沉過程中應邊注漿、邊攪拌，提升過程中不需要注漿但需要攪拌，結(jié)合實際情況控制下沉速度和提升速度。一般情況下，下沉速度0.5～1m/min,提升速度1～2m/min。

鉆孔常規(guī)步驟：①鉆機準備就緒。施工人員需檢查鉆桿的長度是否滿足實際作業(yè)的需求，并對鉆頭的直徑、注漿管的密封性進行檢查[2]，在檢查合格以后將鉆機移至樁孔旁邊，鉆桿鉆進過程中應保證垂直度在1.5%以內(nèi)，檢查合格后開始鉆進作業(yè)；②施工機械準備就位，移動鉆機設(shè)備，將鉆桿與樁孔中心線對齊；③噴攪下沉。啟動攪拌機的主電機，鉆桿開始下沉，下沉過程中保持垂直狀態(tài)，下沉的速度控制為中檔，電流控制在額定值以內(nèi)。不斷的觀察設(shè)備運行狀況，將鉆頭下沉至設(shè)計深度即可；④提升過程中不需要噴漿。攪拌機噴攪至設(shè)計深度，攪拌噴漿持續(xù)15s 后開始提升，提升的速度控制為1m/min。需要注意的是在提升過程中，持續(xù)注漿，注漿壓力控制為0.5～0.6MPa；⑤多次下沉、提升，并且攪拌的同時還需要噴漿；⑥移位。鉆機移動至下一個孔位，重復以上步驟，直至所有樁孔全部成孔。

3.4 基坑內(nèi)混凝土支撐鋼護筒灌注樁施工

⑴鋼護筒加工制作與安裝。鋼護筒的加工制作、安裝，可以參照深基坑支護結(jié)構(gòu)施工進行。

⑵泥漿循環(huán)系統(tǒng)。泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置與深基坑支護灌注樁施工相同。

⑶成孔施工。成孔施工流程與深基坑支護灌注樁施工相同

⑷終孔驗收、清孔。成孔質(zhì)量驗收、清孔與深基坑支護灌注樁施工相同。

⑸立柱制作。立柱使用角鋼（∠160mm×16mm）、鋼板（12mm×200mm×600mm）、鋼柱（600mm×600mm）構(gòu)成。

⑹灌注水下混凝土。立柱部位使用的混凝土強度標號為C30，具體的施工工藝與深基坑支護灌注樁施工相同。

⑺立柱吊裝。當混凝土澆筑至樁頂設(shè)計標高部位后，使用吊機安裝鋼柱，將鋼柱的中心線與樁孔中心線保持一致[3]。吊裝過程中，使用專業(yè)測量設(shè)備控制鋼柱的垂直度，下插至樁頂下側(cè)3m 部位即可。鋼柱頂部標高控制與固定，使用水準儀來測量樁孔頂部標高，然后確定鋼柱入孔的深度，在立柱表面標記出鋼柱頂部標高位置，當下插至標記部位以后，使用角鋼（L160mm×16mm）進行加固，鋼柱頂部標高的合理偏差控制在±20mm 以內(nèi)。

3.5 掛網(wǎng)噴射混凝土施工

⑴坡面清理干凈后，開始插筋，并在其表面噴射混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后繼續(xù)噴射第2 次混凝土，混凝土的強度標號為C20，噴射厚度10cm?？稍谄旅娌迦攵啼摻羁刂苹炷羾娚涞暮穸取?/p>

⑵使用Φ6.5mm 鋼筋加工制作鋼筋網(wǎng)，鋼筋綁扎的間距控制為200mm×200mm，土釘選擇使用螺紋鋼筋，鋼筋長度為1.2m，土釘按照梅花形進行布設(shè)，布設(shè)間距1.2m。

⑶當混凝土噴射完成后，及時對混凝土進行養(yǎng)護，適量灑水，養(yǎng)護周期為7d。

3.6 基坑降排水施工

當基坑開挖至設(shè)計標高以后，設(shè)置混凝土墊層，并沿著基坑周邊砌筑排水溝（30cm×30cm），沿線設(shè)置集水井，集水井（80cm×80cm）的深度為100cm，集水井間距50m，總計需要設(shè)置42 個集水井。

深基坑設(shè)計使用的是明排降水，每開挖一層之前，需要將集水井內(nèi)的水排出。