深基坑施工關(guān)鍵步驟施工工藝技術(shù)探討

黃邦鴻 HUANG Bang-hong

（廈門(mén)同安市政建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，廈門(mén) 361100）

0 引言

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展使得工程建設(shè)規(guī)模逐漸增大，對(duì)土地資源的利用要求不斷提高，市政基礎(chǔ)設(shè)施涉及地下工程也越來(lái)越多。地下工程不可避免要開(kāi)挖深基坑，深基坑作為工程施工過(guò)程中的重要組成部分，在項(xiàng)目實(shí)施中起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)深基坑作為危險(xiǎn)性較大的工程，需要從設(shè)計(jì)到施工對(duì)其安全性進(jìn)行全面論證。深基坑從應(yīng)用之初到現(xiàn)在，其設(shè)計(jì)已較為成熟，但在施工過(guò)程中，經(jīng)常性地發(fā)生許多垮塌事件，導(dǎo)致對(duì)經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失，尤其是對(duì)于不同地質(zhì)條件、不同環(huán)境類別下的深基坑其施工工藝有著明顯的差異。因此有必要對(duì)其在施工過(guò)程的關(guān)鍵性步驟進(jìn)行分析，以保證深基坑成型后的整體安全性。

本文以廈門(mén)某園區(qū)初雨轉(zhuǎn)輸項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目周邊環(huán)境較為復(fù)雜，基坑外埋藏著較多地下管線與管道，且經(jīng)過(guò)勘察發(fā)現(xiàn)，該處土層物理力學(xué)性質(zhì)較差，裂隙發(fā)育，地下水埋藏豐富，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)論證后，決定采用灌注樁+冠、腰梁支護(hù)方案和整體分層開(kāi)挖的方案，對(duì)于地下水的控制，則采用高壓旋噴樁止水帷幕結(jié)合集水明排措施，并對(duì)其關(guān)鍵性的施工工藝進(jìn)行探討。最終開(kāi)挖結(jié)果表明，該項(xiàng)開(kāi)挖技術(shù)較好地符合該處復(fù)雜條件的開(kāi)挖工作，擬為相關(guān)類似工程提供參考[1]。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

某工業(yè)園區(qū)初雨轉(zhuǎn)輸項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于廈門(mén)市，總面積為52.0ha。工程建設(shè)內(nèi)容包括：新建初雨管道總長(zhǎng)度約2249m（開(kāi)挖長(zhǎng)度127m、頂管長(zhǎng)度1369m，拉管長(zhǎng)度832m），設(shè)計(jì)管徑d300～d1200及路面破除修復(fù)等；新建污水管道總長(zhǎng)約149m，設(shè)計(jì)管徑d300及路面破除修復(fù)等。

本工程基坑由Y25頂管接收井基坑、Y26頂管工作井基坑、Y29頂管接收井基坑、Y30頂管工作井基坑組成，匯總?cè)绫?。各基坑概況如下：①Y25頂管接收井基坑呈圓形，周長(zhǎng)約23.25m，面積約8.1m2，深度約16.43m，土方量約133.1m3；②Y26頂管工作井基坑呈圓形，周長(zhǎng)約29.53m，面積約13.9m2，深度約15.72m，土方量約218.5m3；③Y29頂管接收井基坑呈圓形，周長(zhǎng)約23.25m，面積約8.1m2，深度約15.07m，土方量約122.1m3；④Y30頂管工作井基坑呈圓形，周長(zhǎng)約29.53m，面積約13.9m2，深度約14.66m，土方量約203.8m3。

表1 建、構(gòu)筑物基坑開(kāi)挖信息一覽表

各基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)γ0=1.1；基坑支護(hù)設(shè)計(jì)使用年限為1年。本文僅列舉Y26頂管工作井基坑支護(hù)平面圖，如圖1所示。

圖1 Y26頂管工作井基坑支護(hù)平面圖

1.2 周邊條件

擬建基坑位于X422縣道及兩側(cè)道路，其中Y25接收井基坑西北側(cè)為廠區(qū)圍墻，最近距離約8.1m；Y26工作井基坑西側(cè)為簡(jiǎn)易鐵皮屋，最近距離約3.5m，Y29、Y30工作井基坑位于蓮美路，車流量大。基坑開(kāi)挖范圍周邊存在電力管線（埋深約1m）與給水管道（埋深約1.5m）。

另?yè)?jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，基坑開(kāi)挖邊界外3倍基坑深度范圍內(nèi)周邊道路地下埋設(shè)的地下管線或管道埋藏深淺不一，埋設(shè)深度一般小于3m。按設(shè)計(jì)文件標(biāo)識(shí)位置基坑施工段大致避開(kāi)地下管線。

2 施工參數(shù)及總體流程

2.1 技術(shù)參數(shù)

①圍護(hù)樁采用旋挖灌注樁，樁型為800@1300mm，樁長(zhǎng)約20.86～22.63m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。②二重管高壓旋噴樁樁型700@1300mm，樁長(zhǎng)約14.86～16.63m，樁端進(jìn)入坑底以下不小于2.0m。洞口加固區(qū)為三排樁型700@600mm高壓旋噴樁，樁長(zhǎng)7.0m。旋噴所形成的水泥土強(qiáng)度≥2.0MPa；滲透系數(shù)小于1×10-6（cm/s）。③冠腰梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，截面尺寸1000×800mm（冠梁）、800×800m（腰梁）。④冠梁頂擋板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，截面尺寸200×1000mm。⑤樁間墻二次支護(hù)采用80mm厚C20細(xì)石混凝土噴面，內(nèi)掛8@200×200mm鋼筋網(wǎng)。掛網(wǎng)采用直徑為20植筋，豎向間距1500mm。

2.2 工藝流程

總體施工流程如圖2所示，具體為：整平場(chǎng)地→測(cè)量放線→圍護(hù)樁施工→高壓旋噴樁施工→坡頂截水溝、集水井施工→降水井施工并啟動(dòng)降排→土方開(kāi)挖至冠梁底→冠梁施工→冠梁頂擋板施工→防護(hù)欄桿施工→土方分層開(kāi)挖至第一道腰梁底→樁間噴面隨土方開(kāi)挖分層施工→土方分層開(kāi)挖至第二道腰梁底→樁間噴面隨土方開(kāi)挖分層施工→土方分層開(kāi)挖至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高→樁間噴面隨土方開(kāi)挖分層施工→坑底排水溝、集水井施工。

3 關(guān)鍵性施工工藝

本項(xiàng)目基坑施工的關(guān)鍵性施工工藝有：支護(hù)采用灌注樁+冠、腰梁支護(hù)方案；地下水控制采用高壓旋噴樁止水帷幕結(jié)合集水明排措施；土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)采用整體分層開(kāi)挖方案[2]。

3.1 旋挖灌注樁施工

灌注樁（圍護(hù)樁）采用隔兩樁施工（隔樁間距≥4d），并在灌注混凝土24h后進(jìn)行鄰樁成孔施工。正式施工前應(yīng)進(jìn)行成孔工藝試驗(yàn)，數(shù)量不少于2個(gè)孔，檢測(cè)所選設(shè)備、施工工藝及標(biāo)高要求是否適當(dāng)[3]。其總體施工流程如圖3所示。

圖3 灌注樁施工總流程圖

3.1.1 埋置護(hù)筒

護(hù)筒一般采用鋼材，其作用主要是固定樁位以及對(duì)鉆頭起到導(dǎo)向作用，同時(shí)還對(duì)地面水進(jìn)行隔離，防止其流入，保證成孔質(zhì)量。

大笑有時(shí)候會(huì)引起肚子疼，其實(shí)和跑步時(shí)側(cè)腹痛的原因類似：膈肌運(yùn)動(dòng)。人們大笑時(shí)會(huì)吸入大量的氣體，雙肺膨脹，向下推擠膈肌；大笑同時(shí)還會(huì)收縮腹肌，也就是會(huì)向上推擠膈肌——這樣向上向下地反復(fù)推擠膈肌，會(huì)引起肌肉痙攣，也就是肚子疼。為了避免肚子疼，我們不妨在大笑期間嘗試緩慢地深呼吸，以緩解膈肌肌肉的痙攣狀態(tài)。

①護(hù)筒的要求：護(hù)筒選用整體式鋼制護(hù)筒，壁厚10mm，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大100～200mm（1400mm），每節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)度1.5～3.0m，上部開(kāi)設(shè)1～2個(gè)溢漿孔。護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm。為了防止護(hù)筒在使用過(guò)程中產(chǎn)生變形而造成沖孔質(zhì)量問(wèn)題，在其上口和中部的外側(cè)各焊一道加勁肋以增加護(hù)筒的整體剛度。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，應(yīng)高出地下水位2m以上，樁內(nèi)泥漿液面應(yīng)保持高于地下水位0.5m以上。

②護(hù)筒的埋設(shè)：一般情況采用旋挖鉆機(jī)靜壓法來(lái)完成護(hù)筒的埋設(shè)。首先把鉆機(jī)安裝在設(shè)定位置，使得機(jī)體、鉆桿和樁位鋼筋在豎直平面上保持一致，隨后采用吊車吊起護(hù)筒使用旋挖鉆將其垂直壓入土體內(nèi)[4]。護(hù)筒埋設(shè)深度：在粘性土中不小于1.0m；填土、砂土中不小于1.5m。

3.1.2 下導(dǎo)管

①進(jìn)行水下灌注的混凝土應(yīng)采用直徑為200mm的導(dǎo)管，導(dǎo)管的每個(gè)節(jié)段應(yīng)控制在3～4m。并隨時(shí)對(duì)其密閉性進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。在導(dǎo)管使用前，還需對(duì)其在0.3MPa的水中進(jìn)行封閉水試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)為15分鐘不漏水。

②采用吊車將導(dǎo)管放入孔內(nèi)，其長(zhǎng)度控制在距離孔底0.5m左右。當(dāng)全部導(dǎo)管放入后，一并將其觸底核對(duì)導(dǎo)管長(zhǎng)度以及孔深，隨后向上提起30～40cm。

3.1.3 澆灌水下混凝土

水下混凝土的灌注是樁基施工中最重要的一道程序，也是質(zhì)量問(wèn)題多發(fā)的一道程序，因此必須對(duì)其進(jìn)行分析。混凝土充盈系數(shù)不得小于1.15，也不宜大于1.3。

②混凝土進(jìn)行拌合時(shí)，其坍落度控制在18～22cm，并且需將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿進(jìn)行排除。

③導(dǎo)管底部距樁底的距離為0.25～0.4m，而第一次灌注的混凝土必須將底部導(dǎo)管埋深達(dá)到0.8～1.2m，因此在進(jìn)行混凝土灌注前，必須對(duì)混凝土的量進(jìn)行計(jì)算，料斗內(nèi)的混凝土量必須滿足計(jì)算需求，且施工時(shí)導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)充滿混凝土。

④在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，導(dǎo)管的埋深應(yīng)保持在2～6m范圍內(nèi)，最小深度不應(yīng)小于1m，最大深度不應(yīng)大于7m，若超過(guò)7m容易造成導(dǎo)管產(chǎn)生堵塞等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)質(zhì)量事故。將導(dǎo)管拔起時(shí)，首先對(duì)混凝土面的高度進(jìn)行測(cè)量，隨后應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管埋入混凝土的深度確定拔出的階段數(shù)。

⑤基樁的混凝土必須采用水下灌注且應(yīng)連續(xù)灌注，不得中斷，每根樁的灌注時(shí)間應(yīng)按初盤(pán)混凝土的初凝時(shí)間控制，中斷時(shí)間不超過(guò)30分鐘。

⑥基樁的澆筑過(guò)程應(yīng)配備專人對(duì)澆筑時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，防止因?qū)Ч艿奶嵘霈F(xiàn)事故，從而造成斷樁。

⑦當(dāng)混凝土進(jìn)行最后一次澆筑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行超澆筑，使得基樁高于設(shè)計(jì)0.5m，待其凝固后對(duì)超高部分進(jìn)行鑿除并要保證露出部分的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

⑧超高部分混凝土待強(qiáng)度達(dá)到70%后鑿除，鋼筋（縱向主筋）錨入冠梁≥35d，樁頂嵌入冠梁100mm，樁身不得出現(xiàn)裂縫、縮頸、斷樁等現(xiàn)象。

3.2 冠梁、腰梁施工工藝

①冠腰梁開(kāi)挖至要求的高程后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行底面找平，澆注100厚C15素混凝土墊層，墊層的頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)與整體支撐系統(tǒng)底面的設(shè)計(jì)標(biāo)高相同，在進(jìn)行標(biāo)高核對(duì)時(shí)，應(yīng)按照軸線位置保證模板的安裝位置的準(zhǔn)確性。水平支撐體系的頂面標(biāo)高處在同一水平面上，標(biāo)高、水平位置的允許偏差控制在±20mm以內(nèi)，保證支護(hù)樁水平力的正常傳遞[5]。

②混凝土灌注時(shí)應(yīng)進(jìn)行水平分層澆筑，在進(jìn)行混凝土卸落時(shí)，應(yīng)采用輔助工具進(jìn)行，防止其因高度過(guò)大造成混凝土產(chǎn)生離析。同時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗時(shí)，應(yīng)采用插入振搗棒的形式，為保證混凝土振搗的質(zhì)量，振搗棒之間的間距不應(yīng)超過(guò)作用混凝土范圍的1.5倍。振搗棒的位置選擇應(yīng)盡量避免鋼筋所在位置，防止其產(chǎn)生磕碰。振搗完成后，振搗棒的拔出速度不應(yīng)過(guò)快。其振搗合格的標(biāo)準(zhǔn)為：混凝土停止下沉，無(wú)氣泡上升，表面平坦、無(wú)翻漿[6]。冠、腰梁配筋圖如圖4、圖5所示。

圖4 冠梁配筋圖

圖5 腰梁配筋圖

4 結(jié)論

本文以廈門(mén)某園區(qū)初雨轉(zhuǎn)輸項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目周邊環(huán)境較為復(fù)雜，基坑外埋藏著較多地下管線與管道，對(duì)于該類危險(xiǎn)性較大的地下工程，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、施工、專家及代建單位等各項(xiàng)論證后，決定采用灌注樁+冠、腰梁支護(hù)方案和整體分層開(kāi)挖的方案，對(duì)于地下水的控制，則采用高壓旋噴樁止水帷幕結(jié)合集水明排措施，并對(duì)其關(guān)鍵性的施工工藝進(jìn)行探討。最終該工程深基坑順利開(kāi)挖，結(jié)果表明，該項(xiàng)開(kāi)挖技術(shù)較好地符合該處復(fù)雜條件的開(kāi)挖工作，擬為相關(guān)類似工程提供參考。