高層建筑深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工技術(shù)

王成鋮

（北京市遠(yuǎn)達(dá)國(guó)際工程管理咨詢有限公司，北京 100089）

0 引言

深基坑施工是高層建筑工程施工中一個(gè)重要項(xiàng)目，由于在基坑開挖施工過(guò)程中會(huì)對(duì)巖土層造成一定的破壞，打破原有的力學(xué)平衡，在不采取任何措施的情況下，很容易發(fā)生坍塌事故，對(duì)承建方來(lái)說(shuō)會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了保證高層建筑深基坑施工過(guò)程中地層的穩(wěn)定性與施工安全性，通常情況下會(huì)采取一些支護(hù)措施，對(duì)高層建筑深基坑地層進(jìn)行加固，提高深基坑周圍巖土層的穩(wěn)定性。現(xiàn)代高層建筑工程中深基坑具有開挖深度大，周邊地質(zhì)條件比較復(fù)雜的特點(diǎn)，對(duì)深基坑支護(hù)施工的要求越來(lái)越高。

錨索—雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在高層建筑深基坑施工項(xiàng)目中比較常見，是一種剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于這種支護(hù)結(jié)構(gòu)橫向剛度比較大，在施工過(guò)程中容易受到外界因素影響。雖然錨索—雙排樁支護(hù)效果比較好，但是現(xiàn)有的施工技術(shù)還不夠成熟，在實(shí)際工程中往往達(dá)不到預(yù)期的支護(hù)效果，不僅錨索—雙排樁位移變形比較大，而且深基坑周圍地層沉降量也比較大，基坑的穩(wěn)定性與安全性沒(méi)有得到有效的保障。現(xiàn)行的支護(hù)施工技術(shù)還存在較大的優(yōu)化空間，為此提出高層建筑深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工技術(shù)。

1 工程概況

以某高層建筑工程為工程背景，該高層建筑工程為商業(yè)樓建筑，建筑數(shù)量為3 棟，建筑總占地面積為1 526.24 m2，樓層數(shù)量為8 層，總建筑面積為7 895.45 m2，其中包括地上6 層和地下停車場(chǎng)2 層，屬于商業(yè)、辦公一體化大型樓盤。該工程主要施工內(nèi)容包括地上施工與地下施工，用于修建地下停車場(chǎng)的深基坑開挖深度為15.62 m，深基坑邊線周長(zhǎng)為614.23 m，該工程為軟土地基，施工環(huán)境比較復(fù)雜，考慮到深基坑開挖施工中的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)深基坑采取錨索—雙排樁支護(hù)施工。

2 深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工

2.1 施工準(zhǔn)備

為了保證錨索—雙排樁支護(hù)施工質(zhì)量，首先，做好設(shè)備和材料的施工準(zhǔn)備，主要包括HFAR-A7F7 鉆機(jī)、FAH-ASF 混凝土攪拌機(jī)，施工材料主要為鋼筋、水泥、碎石料，根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)所有材料設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)場(chǎng)使用。其次，將施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，將場(chǎng)內(nèi)垃圾、障礙物等清理干凈，保持施工現(xiàn)場(chǎng)整潔。

2.2 深基坑鉆孔注漿成樁

根據(jù)該工程實(shí)際情況，此次采用邊開挖邊支護(hù)方式開展錨索—雙排樁支護(hù)施工。該工程深基坑開挖分為3 層，在開挖施工之前對(duì)深基坑地層進(jìn)行鉆孔注漿施工，生成排樁；每完成第一層開挖施工后，對(duì)雙排樁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索錨固一次，直至深基坑開挖施工完成。具體施工技術(shù)如下：

（1）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，主要包括深基坑高程、深度等。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)雙排樁鉆孔進(jìn)行布設(shè)。樁孔深度為15.15 m，樁孔直徑為1.15 m。梅花狀對(duì)雙排樁布設(shè)，橫向兩個(gè)排樁間距為5.5 m，縱向兩個(gè)排樁間距為7.5 m。在鉆孔過(guò)程中將鉆桿與深基坑地表呈15.55°夾角，轉(zhuǎn)速為1500 r/min，不宜過(guò)快或過(guò)慢。轉(zhuǎn)速過(guò)快容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速過(guò)慢會(huì)影響到施工效果。采用跳樁施工法，兩鉆孔間隔不小于7.5 m。并且在鉆孔施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制孔斜，誤差不能超過(guò)1.5°，如果超出該限值，則需要通過(guò)提桿立即調(diào)整鉆孔角度。

（2）鉆孔施工完成之后，將水、水泥、細(xì)集料、添加劑按照1∶3∶3∶1 的比例制備水泥砂漿。將水泥和粗細(xì)集料投放到攪拌機(jī)中，對(duì)材料進(jìn)行干拌，使混合料材料分布均勻，將砂率控制在52%左右。隨后向攪拌機(jī)中加入水，對(duì)混合料進(jìn)行濕拌20 min。最后在混合料中加入添加劑，增加水泥砂漿的力學(xué)性能。將制備好的水泥砂漿噴灌到樁孔內(nèi)，在灌漿過(guò)程中為了避免出現(xiàn)溢漿現(xiàn)象，要將灌漿壓力嚴(yán)格控制在2.45 MPa 左右。注漿完成后對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔處理，至此完成深基坑鉆孔注漿成樁施工。

2.3 預(yù)應(yīng)力錨索錨固

為了進(jìn)一步提升深基坑巖土支護(hù)加固效果，對(duì)深基坑雙排樁之間的巖層進(jìn)行錨鎖支護(hù)。將穿過(guò)滑面進(jìn)入中風(fēng)化巖石的2.5 m 設(shè)定為錨索錨固段，對(duì)錨固段進(jìn)行鉆孔注漿。錨孔直徑為0.45 m，深度為4.5 m，相鄰兩個(gè)錨孔間距為3.5 m。采用高壓空氣對(duì)錨孔內(nèi)石屑清理干凈，每個(gè)2.5 m 布設(shè)一個(gè)定位裝置，確保錨索居中。將水泥砂漿由壓漿管將其送到錨孔底，注漿壓力嚴(yán)格控制在0.45 MPa 左右。當(dāng)錨孔內(nèi)水泥砂漿強(qiáng)度超過(guò)95%時(shí)，對(duì)錨索進(jìn)行張拉，預(yù)應(yīng)力錨索張拉順序需要嚴(yán)格按照編排順序。為了保證錨索對(duì)雙排樁之間巖土錨固的效果，在使用張拉設(shè)備對(duì)錨索張拉之前，取設(shè)計(jì)張拉荷載35%～40%對(duì)錨索進(jìn)行預(yù)拉，預(yù)拉次數(shù)為1～2 次。預(yù)拉的作用是將錨索的各個(gè)部位緊密接觸，將錨索的鋼絞線完全拉直。對(duì)錨索進(jìn)行正式張拉，第1 次正式張拉為4 級(jí)張拉，第2 次錨索張拉為3 級(jí)張拉。每次錨索張拉時(shí)間應(yīng)超過(guò)20 min 且小于30 min，每次張拉的拉力要不斷增加，拉力遞增梯度為錨索預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值的1/3。當(dāng)張拉力達(dá)到錨索預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值時(shí)，同時(shí)不能超過(guò)設(shè)計(jì)值的10%。令錨索張拉力恒載15 min，恒載期間內(nèi)如果錨索沒(méi)有發(fā)生變化，對(duì)錨索進(jìn)行鎖定，并使用C45混凝土進(jìn)行封錨處理，以此完成深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工。

3 施工效果檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工技術(shù)方案的可行性與可靠性，對(duì)施工效果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。首先對(duì)雙排樁位移進(jìn)行檢測(cè)，深基坑鄰邊為貨物運(yùn)輸車輛通行道路，道路一側(cè)邊線位于雙排樁頂上，貨車在道路上來(lái)回行駛會(huì)對(duì)雙排樁產(chǎn)生動(dòng)態(tài)荷載，動(dòng)態(tài)荷載直接作用在深基坑錨索—雙排樁上，在動(dòng)態(tài)荷載影響下錨索—雙排樁會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)時(shí)空效應(yīng)，影響高層建筑深基坑的穩(wěn)定性與安全性，因此將其作為測(cè)試環(huán)境。隨機(jī)選擇8 個(gè)錨索—雙排樁作為測(cè)試對(duì)象，使用KHDA-2511 水平儀對(duì)錨索—雙排樁樁頂初始空間位置進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量3 次，取3 次平均值作為實(shí)測(cè)結(jié)果，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)確定錨索—雙排樁水平方向位移與垂直方向位移。考慮測(cè)試過(guò)程中錨索—雙排樁最不利工況下，要求樁水平方向最大位移不能超過(guò)11.5 mm，垂直方向最大位移不能超過(guò)12.5 mm，將其作為深基坑錨索—雙排樁穩(wěn)定性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，本次雙排樁位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 錨索—雙排樁位移實(shí)測(cè)結(jié)果 mm

從表1 可以看出，在貨車行駛產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)荷載作用下，錨索—雙排樁水平方向最大位移僅為2.03 mm，垂直方向最大位移為1.25 mm，符合規(guī)范要求，說(shuō)明在錨索—雙排樁支護(hù)下高層建筑深基坑穩(wěn)定性良好。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本次提出施工技術(shù)方案的適用性，對(duì)高層建筑深基坑周圍地層移動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，在距離深基坑0～10 m 范圍內(nèi)，每隔2 m 布設(shè)一個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，在基坑開挖施工過(guò)程中，使用IHFA-4F45 水準(zhǔn)儀觀測(cè)深基坑周圍地層沉降值，相關(guān)規(guī)范規(guī)定高層建筑深基坑周圍地層沉降值不得超過(guò)10.5 mm，否則將視為支護(hù)施工無(wú)效。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，繪制深基坑周圍地層沉降量曲線如圖1 所示。

圖1 深基坑地層沉降量曲線

從圖1 可以看出，地層沉降量隨著距深基坑距離的增加而不斷增長(zhǎng)，距深基坑12 m 地層沉降量?jī)H為6.03 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大沉降量限值，符合規(guī)范要求。因此說(shuō)明，在錨索—雙排樁支護(hù)施工下，高層建筑深基坑地層具有良好的穩(wěn)定性，本次采取的施工技術(shù)具有良好的支護(hù)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

支護(hù)施工作為高層建筑深基坑施工過(guò)程中必不可少的一個(gè)施工環(huán)節(jié)，此次結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料以及實(shí)際工程案例，提出了一套深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工技術(shù)方案。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證了該方案的可行性與可靠性，為深基坑錨索—雙排樁支護(hù)施工提供了技術(shù)支撐，也為實(shí)際工程提供了參考依據(jù)，有效保證了高層建筑深基坑的穩(wěn)定性與安全性。由于本次提出的施工技術(shù)僅針對(duì)個(gè)別工程，具有一定的針對(duì)性，在實(shí)際應(yīng)用中還需結(jié)合實(shí)際情況作出改變和調(diào)整，以此保證施工質(zhì)量。