深基坑綜合支護(hù)技術(shù)在施工中的應(yīng)用分析

黃文輝 （中鐵四局集團(tuán)第三建設(shè)有限公司，天津 300163）

1 引言

深基坑綜合支護(hù)技術(shù)在建筑工程中是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)，如何選擇支護(hù)方案及施工方案是實(shí)現(xiàn)基坑穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。某綜合管廊新建工程，基坑開(kāi)挖深度8.0～8.5m，同時(shí)道路紅線(xiàn)內(nèi)北側(cè)包含了電力管線(xiàn)、熱力管線(xiàn)等多處管線(xiàn)，如何在北側(cè)放坡不影響既有管線(xiàn)的同時(shí)，保證南側(cè)支護(hù)的穩(wěn)定性是本項(xiàng)工程的關(guān)鍵。為了解決這一問(wèn)題，基坑支護(hù)方案采用單側(cè)灌注樁、預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)錨索支護(hù)，開(kāi)挖側(cè)則采用預(yù)留平臺(tái)法進(jìn)行放坡開(kāi)挖。在保證基坑穩(wěn)定的同時(shí)，一定程度上減小了工程規(guī)模。

2 工程概況

2.1 管廊概況

某工程為新建綜合管廊建設(shè)，綜合管廊全長(zhǎng)約4.0km，位于新建道路南半幅下方。現(xiàn)狀道路寬度為5m，道路北側(cè)有現(xiàn)狀引水渠，距基坑約30～40m。擬建基槽開(kāi)挖深度8.0～8.5m，開(kāi)挖深度h〈10。同時(shí)道路紅線(xiàn)內(nèi)包含多條現(xiàn)狀管線(xiàn)，既有管線(xiàn)主要包含架空電力影響基坑圍護(hù)樁施工，現(xiàn)狀熱力影響基坑開(kāi)挖，現(xiàn)狀電力、電信及軍纜影響圍護(hù)樁及基坑開(kāi)挖，現(xiàn)狀雨水、上水、中水、污水影響圍護(hù)樁及基坑開(kāi)挖。

圖1 管廊位置示意圖

2.2 施工標(biāo)準(zhǔn)

主體結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為100 年。基坑側(cè)壁安全等級(jí)，土釘墻及自然放坡為三級(jí)，護(hù)坡樁為二級(jí)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)。

3 水文地質(zhì)情況

勘察單位揭露地層最大深度為36.0m，按地層沉積年代、成因類(lèi)型，將本工程場(chǎng)地勘探范圍內(nèi)的土層劃分為四大類(lèi)。按地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步分為五個(gè)大層，擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)地層由上至下分類(lèi)如下。

人工堆積層（Qml）層底標(biāo)高為51.43～72.36m，主要地層情況為黏質(zhì)粉土填土①層，雜填土①1層。

新近沉積層（Q42+3al+pl）層底標(biāo)高為53.78～65.66m，主要地層情況為卵石②層，砂質(zhì)粉土黏質(zhì)粉土②1 層、粉質(zhì)黏土重粉質(zhì)黏土②2層、細(xì)中砂②3層。

第四紀(jì)全新世沖洪積地層（Q4）層底標(biāo)高31.62～34.72m，主要地層情況為卵石③層，黏質(zhì)粉土③1 層、粉質(zhì)黏土③2 層、細(xì)中砂③3 層。卵石④層，砂質(zhì)粉土④1層、粉質(zhì)黏土重粉質(zhì)黏土④2層。

第四紀(jì)晚更新世沖洪積層（Q3）主要地層情況為卵石⑤層，細(xì)中砂⑤1 層，本次鉆探未穿透此層。

4 基坑支護(hù)方案

4.1 支護(hù)方案

支護(hù)段采用單側(cè)灌注樁、預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)錨索支護(hù)和單側(cè)放坡。

灌注樁。基坑圍護(hù)墻體采用Φ 800@1500 灌注樁，樁間土設(shè)Φ8@150x150 掛網(wǎng)鋼筋和C20 噴射混凝土護(hù)壁。

預(yù)應(yīng)力錨索。預(yù)應(yīng)力錨索采用鋼絞線(xiàn)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa，低松弛鋼紋線(xiàn)。錨桿成孔直徑150mm，注漿采用二次壓力注漿，注漿選用42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5。

冠梁。冠梁截面尺寸800mm×1000mm（斜面），混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。

腰梁。采用I25a雙拼工字鋼。

4.2 安全等級(jí)

基坑側(cè)壁安全等級(jí)。北側(cè)放坡側(cè)為三級(jí)、南側(cè)樁錨側(cè)為二級(jí)。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.0。

5 基坑施工技術(shù)方案

5.1 鉆孔灌注樁

5.1.1 施工流程

將施工場(chǎng)地整平并根據(jù)施工圖及現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，使用全站儀測(cè)定樁位，以“十字交叉法”引導(dǎo)四周用短鋼筋做好護(hù)樁。

護(hù)筒采用整體式鋼護(hù)筒，直徑1m，埋深3m。筒的中心應(yīng)與樁中心重合，其偏差不得大于20mm，垂直度偏差不大于1%，同時(shí)其頂部高出地面不少于0.3m。

成孔后根據(jù)規(guī)范要求制作、安裝鋼筋籠。鋼筋籠安裝固定，且隱蔽工程驗(yàn)收合格后立即進(jìn)行水下混凝土澆筑。

5.1.2 泥漿制備及循環(huán)

三個(gè)施工區(qū)段內(nèi)各布置一個(gè)泥漿池，凈尺寸為4m×10m×2.5m，泥漿池內(nèi)有帶孔的中隔墻，將泥漿池分為沉淀池和造漿池兩部分，回收泥漿先排入沉淀池沉淀后，再排入造漿池。專(zhuān)人隨時(shí)使用比重計(jì)測(cè)量泥漿比重，確保泥漿比重在1.15～1.20之間。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況試驗(yàn)確定配合比例，參考配比指標(biāo)如表1所示。

表1 配比指標(biāo)表

5.2 樁頂冠梁施工

基坑灌注樁樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，與灌注樁連接成整體。冠梁土方開(kāi)挖應(yīng)分段進(jìn)行，隨開(kāi)挖一段施工一段，每段施工長(zhǎng)度不大于40m。冠梁溝槽開(kāi)挖深度為1.5～2.5m，開(kāi)挖過(guò)程中采取兩側(cè)1:0.5放坡開(kāi)挖，先開(kāi)挖圍護(hù)樁外側(cè)土體，再開(kāi)挖圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)土體，最后開(kāi)挖灌注樁鋼筋籠上方土體。冠梁底標(biāo)高以上15～20cm采用人工開(kāi)挖。

用風(fēng)鎬鑿除灌注樁樁頂混凝土至冠梁底標(biāo)高以上5～10cm，再用鑿子剔鑿至標(biāo)高處，清除表面浮漿、松動(dòng)的混凝土碎塊等。樁頂整平后進(jìn)行測(cè)量放樣，在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置5cm 厚的墊層作為底模。

混凝土澆筑完成并達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后進(jìn)行模板拆除，并按規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。冠梁達(dá)到一定程度后進(jìn)行溝槽回填，夯實(shí)找平。

5.3 基坑開(kāi)挖方案

本標(biāo)段采用明挖法施工，分為三個(gè)施工區(qū)域。基坑北側(cè)采用預(yù)留平臺(tái)法進(jìn)行放坡開(kāi)挖，開(kāi)挖坡度為1：1，機(jī)械土方放坡開(kāi)挖基本成型，人工配合修坡后，立即進(jìn)行坡面的防護(hù)錨噴。

覆蓋前一般每年翻耕2次。翻耕以機(jī)械作業(yè)為佳，既能切斷霉變及殘弱鞭，也能將嫩鞭梢頭切除，而且不傷及壯齡鞭，可使壯齡鞭提早萌芽、出筍。翻墾撫育措施與冬筍早出型模式基本相同。

①測(cè)量放樣定出中心樁、槽邊線(xiàn)及堆土堆料界線(xiàn)，界線(xiàn)至開(kāi)挖線(xiàn)的距離應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖深度確定，并不小于5m。

②基坑開(kāi)挖時(shí)采用機(jī)械分層開(kāi)挖方式為主，人工開(kāi)挖方式為輔的挖土方式。開(kāi)挖應(yīng)分層、分段依次進(jìn)行，形成一定坡度，以利排水。開(kāi)挖時(shí)不允許破壞溝底原狀土，若溝底原狀土被破壞時(shí)，必須用原土夯實(shí)平整。

③正常段溝槽開(kāi)挖

第一步土方開(kāi)挖到錨索下0.5m 位置，開(kāi)挖深度滿(mǎn)足錨桿施工高度要求，待錨桿及鋼腰梁安裝并張拉完畢，再進(jìn)行下步土方開(kāi)挖。

第二步土方開(kāi)挖深度為2～3m，開(kāi)挖過(guò)程中根據(jù)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)北側(cè)放坡開(kāi)挖預(yù)留1.8m寬二級(jí)臺(tái)階。

第三步土方開(kāi)挖深度為3m，開(kāi)挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.2～0.3m 的原狀土，人工清理至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

④雙層錨桿段

溝槽開(kāi)挖時(shí)首先開(kāi)挖至第一層錨索下0.5m 位置，施工預(yù)應(yīng)力錨索。第二次向下開(kāi)挖至第二道錨索以下0.5m 位置，進(jìn)行第二道錨索施工，最后下挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

圖3 基坑分層開(kāi)挖示意圖

5.4 錨索施工方案

錨索施工緊接基坑土方開(kāi)挖進(jìn)行，基坑土方開(kāi)挖采取分層開(kāi)挖，當(dāng)每層土方開(kāi)挖至錨索孔位下0.5m 高程時(shí)，平整開(kāi)挖面后進(jìn)行錨索施工。

測(cè)量放點(diǎn)定出錨索孔位后，于孔位上支設(shè)鉆孔機(jī)，調(diào)整好角度，開(kāi)孔直徑為150mm。錨位開(kāi)孔與鉆進(jìn)同步進(jìn)行，以確保錨索施工進(jìn)度。

錨索開(kāi)孔施工完成后，即可進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆機(jī)采用套管跟進(jìn)水沖法作業(yè)，機(jī)內(nèi)配置高壓泵及可沖擊鉆頭，土壤在高壓水沖擊鉆頭及推進(jìn)力的作用下沖散成孔，泥漿及水沿套筒周邊涌出，反復(fù)沖擊，形成擴(kuò)大頭錨桿，能更有力地保證錨索的支撐作用。終孔后清孔要徹底，并立即插入錨索灌漿。

為了提高錨索受力，一次注漿與二次注漿都使用純水泥漿，強(qiáng)度不小于20MPa。水灰比經(jīng)試驗(yàn)確定，本工程的注漿水灰比為0.5，攪漿用水為自來(lái)水，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

錨索固體的強(qiáng)度大于15MPa，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)，可進(jìn)行錨索張拉鎖定。錨索正式張拉前，取0.1～0.2軸向拉力設(shè)計(jì)值對(duì)錨索預(yù)張拉1～2 次，使錨索桿體完全平直，各部位接觸緊密。張拉荷載為鎖定值的1.1 倍，穩(wěn)定5～10min后退至鎖定荷載鎖定。

6 基坑監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

為了保證本項(xiàng)目工程安全，需進(jìn)行基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括坡頂位移監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、巡視等。

6.1 監(jiān)測(cè)布置

①坡頂位移監(jiān)測(cè)

在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置位移和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，位移和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)合二為一。

②巡視

檢查內(nèi)容有地表、支護(hù)結(jié)構(gòu)有無(wú)裂縫及其出現(xiàn)的位置、發(fā)生時(shí)間，地面發(fā)生鼓脹、沉降的位置、形態(tài)、面積、幅度及發(fā)生時(shí)間等。

6.2 監(jiān)測(cè)周期

支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移和錨桿拉力監(jiān)測(cè)在基坑開(kāi)挖穩(wěn)定前每天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，結(jié)構(gòu)底板完成前每3 天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，至回填土完成前每15 天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移監(jiān)測(cè)頻率分別為4天一次、10天一次和30天一次。

基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線(xiàn)、道路沉降巡視頻率在基坑開(kāi)挖穩(wěn)定前為2天一次，結(jié)構(gòu)底板完成前為3 天一次，至回填土完成前為15 天一次，安全巡視在基坑穩(wěn)定前2 天進(jìn)行一次，結(jié)構(gòu)底板完成前為1天一次。

6.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警值

①坡頂位移監(jiān)測(cè)

坡頂水平位移控制值為20mm，報(bào)警值為14mm。坡頂豎向位移控制值為20mm，報(bào)警值為14mm。水平位移速率預(yù)警值為3mm/d（或連續(xù)3d 超過(guò)該值70%），豎向位移速率預(yù)警值為3mm/d（或連續(xù)3d超過(guò)該值70%）。

②巡視

查看支護(hù)體系各部位是否出現(xiàn)裂縫、滲漏等，必要時(shí)應(yīng)拍照或錄像，對(duì)變形強(qiáng)烈地段要設(shè)立連續(xù)觀測(cè)點(diǎn)，如發(fā)生異常現(xiàn)象，經(jīng)復(fù)查后，應(yīng)立即報(bào)告。

7 結(jié)語(yǔ)

深基坑作為工程建設(shè)中的基礎(chǔ)內(nèi)容，具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、復(fù)雜性高的特點(diǎn)，是工程建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。選擇合適的支護(hù)形式能使深基坑工程達(dá)到節(jié)省材料、安全施工、綠色施工、高效率施工的效果。本工程深基坑綜合支護(hù)技術(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，選擇單側(cè)灌注樁配合預(yù)應(yīng)力錨索的形式進(jìn)行支護(hù)，可有效控制深基坑的變形和保障基坑及周邊環(huán)境的施工安全，同時(shí)最大限度縮短了基坑開(kāi)挖的工期和結(jié)構(gòu)施工工期，提高了施工效率。