高層建筑深基坑支護施工的技術(shù)研究

劉登軍

摘要：本文通過筆者多年的相關(guān)工作經(jīng)驗，針對高層建筑基坑支護工程施工技術(shù)進行了闡述，供同行參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；基坑支護；施工技術(shù)

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0012-02

引言

隨著我國城市建設的發(fā)展，建筑物越來越密集，基坑開挖深度不斷加大，基坑降水深度不斷增加，對基坑支護和降水工程的要求也更加嚴格。建筑工程基坑雖是臨時性的，但若不采用合理的支護體系有可能導致嚴重的后果。因此，其支護投資較大，通常沿基坑周邊每沿米需上萬元如何在確保安全可靠的基礎上，根據(jù)不同的土質(zhì)條件和施工技術(shù)、設備水平，選擇合理，經(jīng)濟的支護結(jié)構(gòu)方案，一直是深基坑支護問題研究的一個重要內(nèi)容。因此，科學、合理地組織基坑支護與開挖工程施工，是施工企業(yè)提高施工效率、保證工程質(zhì)量及施工進度的重要舉措。下面列舉我公司曾作的一個綜合樓工程來探討建筑基坑工程支護施工技術(shù)在工程實際中的應用，供同行借鑒。

1 概述

1.1 基坑支護體系及重要性

基坑支護作為一個結(jié)構(gòu)體系，應要滿足穩(wěn)定和變形的要求，基坑支護型式的合理選擇，是基坑支護設計的首要工作，應根據(jù)地質(zhì)條件，周邊環(huán)境的要求及不同支護型式的特點、造價等綜合確定。一般當?shù)刭|(zhì)條件較好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可以采用柔性支護，如土釘墻等；當周邊環(huán)境要求高時，應采用較剛性的支護型式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。同樣，對于支撐的型式，當周邊環(huán)境要求較高地質(zhì)條件較差時，采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，應采用內(nèi)支撐型式較好；當?shù)刭|(zhì)條件特別差，基坑深度較深，周邊環(huán)境要求較高時，可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強的支護型式?；又ёo最重要的是要保證周邊環(huán)境的安全。

1.2 地質(zhì)條件

該工程緊鄰主要馬路，施工場地非常狹小。該綜合樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下一層，地上21層，地下室層高4.5m，抗震設防烈度為Ⅶ度，基礎采用樁基承臺式，建筑物基坑深度為5m，為自然地面至地下室底板素混凝土墊層。

擬建場地在勘探深度范圍內(nèi)，地層由雜填土、硬殼層粘土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粘土、礫砂混卵石等九個工程地質(zhì)層和十三個亞層組成，牽涉到本工程基坑支護與開挖的土層為：

①雜填土：雜色，由碎塊石、磚瓦礫混砂土、粘性土等組成，局部有生活垃圾分布，成分復雜，均一性差，土性呈濕、稍密，層頂高程為0.29～5.30m，層厚0.4～4.1m，全場分布。

②粘土：灰黃、灰色，可～軟塑，含鐵錳質(zhì)斑點及少量腐植物，底部逐漸向淤泥過渡，層頂高程1.90～4.20m，層厚0.30～2.10m，局部分布。

③，淤泥：青灰色，流塑，含零星貝殼碎片、腐植物，不均勻夾粉細砂薄層，局部含量較高。層頂高程-0.46～3.07m，層厚11.60～15.10m，全場分布。

1.3 基坑工程分析與評價

1.3.1 有關(guān)基坑設計、施工巖土計算參數(shù)

基坑圍護深度內(nèi)地層為①雜填土；②粘土；③淤泥，現(xiàn)將基坑深度范圍內(nèi)該土層的基坑設計和施工所需的巖土參數(shù)建議如表1。

1.3.2 地下水

場地第四紀地層地下水屬潛水，其水位受降雨、地表水等因素影響有所變化，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗下水位變動幅度小，勘察期間測得鉆孔的地下穩(wěn)定水位埋深為0.1～2.2m。

本場地雜填土、粘性土中的砂夾層、礫砂混卵石、風化基巖裂隙帶透水性強，一般粘性土層微弱透水性。據(jù)區(qū)域水質(zhì)資料分析，地下水無環(huán)境污染，對混凝土及建筑材料不具侵蝕性。

2 土方開挖工程施工技術(shù)

在土方開挖工程施工方案確定時，為了減少送樁深度，節(jié)約業(yè)主投資，建議采用二次開挖措施進行基坑開挖，即在原自然地面挖土約1.5m后，再進行打樁施工，打樁完成再進行第二次土方開挖，具體施工技術(shù)措施如下：

（1）根據(jù)市測繪大隊提供坐標點及設計圖紙，施工測量定位，并繪制基坑平面圖后，進行土方開挖。

（2）土方開挖采用機械化施工，由3部1.2～1.4m³反鏟挖掘機完成；機械達不到部位及承臺、地梁基底土方修整采用人工配合完成。

（3）為確?；舆吰掳踩?，基坑開挖采取先淺后深、先邊坡支護后基礎土方、循序漸進措施。

（4）土方運輸由10部自卸汽車完成，運輸過程汽車司機必須服從指揮，嚴格按照指定施工通道行駛，并按指定地點卸土。（本工程為場內(nèi)運輸）

（5）土方開挖時應嚴格控制開挖深度，測量人員負責跟蹤測量，及時匯報開挖深度情況，配合挖掘機挖土作業(yè)，并做好記錄。

（6）土方開挖時，應避免碰撞水泥攪拌樁，樁周圍500mm左右采用人工配合挖土。開挖前應先作好樁位標志。

3 基坑支護工程施工技術(shù)

根據(jù)場地地面標高，基坑分兩次開挖至地下室底板下約35m。設定的施工方案為：基坑邊坡采用放坡+錨噴網(wǎng)擋土墻支護結(jié)構(gòu)，地下室底下電梯井周邊采用水泥攪拌樁重力式擋土墻支護結(jié)構(gòu)。

3.1 放坡+錨噴網(wǎng)擋土墻支護施工技術(shù)

施工工藝流程：

挖土修坡一初噴封閉一錨桿孔定位一成孔一安放錨桿一錨孔灌漿一安裝鋼筋網(wǎng)及焊接加強筋一終噴。

3.1.1 施工要求

（1）桿體采用φ22鋼筋及φ48鋼管，錨頭焊φ14拉筋，面筋φ6@200雙向；

（2）32.5R普硅水泥，水灰比0.5，固結(jié)強度20MPa；

（3）錨桿孔徑φ110mm，錨桿長5m（鋼管長7m），縱橫間距1.5m，傾角5～15°；

（4）土體噴射C20細石混凝土，100mm厚。

3.1.2 施工技術(shù)

（1）挖土修坡時錨噴工人要和挖土司機協(xié)同作業(yè)，挖土高度視土質(zhì)而定。本次挖土施工分二次挖土，采用人工修坡，盡量將坑壁修整平順，以便噴射混凝土作業(yè)，挖土至設計標高時，沿基坑四周設置排水溝，以便盡快排除積水；

（2）坡頂處理：在坡頂上500mm范圍內(nèi)，每隔1.5m打長2mφ22鋼筋的摩擦錨桿，掛φ6@200雙向鋼筋網(wǎng)，并噴射混凝土，外圍設置排水溝；

（3）成孔作業(yè)盡量采用干作業(yè)，增加錨固體與土體的摩擦力，增加臨時穩(wěn)定性，并采用人工洛陽鏟成孔；

（4）為保證桿體φ22鋼筋安放在錨孔中心，防止拉桿產(chǎn)生過大撓度和插入土體時不攪動土壁，增加拉桿與錨固體的握裹力，在每根錨體底部每隔2m設一對中器，對中器由三根φ6鋼筋組成；

（5）灌漿漿液采用32.5R普硅水泥制成純水泥漿，灌漿時要求注漿管管口距孔底200mm，待孔口返出水泥漿后，方可拔出注漿管，并隨即補漿至孔口；

（6）當錨桿孔水泥漿有一定強度后，可安裝鋼筋網(wǎng)及焊接加強筋，加強筋節(jié)點壓錨頭；

（7）噴射混凝土作業(yè)時，混凝土由水泥、5～10mm細石、中砂組成，配合比1：2：1.5，終噴混凝土厚度100mm。

3.2 重力式擋土墻支護

施工工藝流程：

定位-預拌下沉-提升噴漿攪拌-重復攪打下沉-重復攪拌上升-完畢。

3.2.1 施工要求

（1）加固料采用32.5R普硅水泥，滲入比15%，水灰比0.5；

（2）樁徑φ500mm，樁距400mm，樁間搭接100mm，樁深6.5m，樁身傾斜小于1%，相鄰樁不留施工縫；

（3）施工前對施工機械進行全面檢查，排除各種故障。

3.2.2 施工技術(shù)

（1）就位：當深層攪拌機到達指定位置后，對中就位，并使樁機保持水平，鉆桿垂直；

（2）預攪下沉：當深層攪拌執(zhí)冷水循環(huán)正常后，開始下沉作業(yè)，如下沉速度太慢、可以用輸漿系統(tǒng)補給清水以利鉆進；

（3）制備水泥漿：當深層攪拌機下沉到一定深度后，開始按設計配合比制備水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入集料斗。水泥漿在運輸過程中不得出現(xiàn)離析現(xiàn)象；

（4）提升噴漿攪拌：當深層攪拌機下沉到設計深度后，開始啟動灰漿泵將水泥漿液壓入地基中，并邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)，同時嚴格控制攪拌機提升度。壓漿工藝施工要連續(xù)，不允許出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象；

（5）重復上下攪拌：為了使軟土和水泥漿攪拌均勻，應再次將己提升到地面的攪拌機再次攪拌下沉，此時不再噴漿，下沉至設計深度后提升攪拌機至地面；

（6）清洗：往集料斗注入清水，啟動灰漿泵，清洗輸漿管路中殘余的水泥漿，直至基本干凈，并將枯附在攪拌頭上的泥漿清洗干凈。

3.3 降低地下水位施工技術(shù)

（1）在基坑邊坡頂600mm外，沿基坑外圍布設磚砌排水明溝，溝凈寬300mm，深300～600mm，溝底C10混凝土墊層，溝壁用M5水泥砂漿Mu7.5紅磚砌240mm厚。每隔30m設一個600mm×600mm流沙井，要求井底比溝底深400mm，做法同排水明溝。

（2）在基坑邊坡底600mm外，沿基坑內(nèi)圍于地下室底板墊層下布設磚砌降水明溝，溝凈寬300mm，深400～600mm，在溝底寬度1m范圍內(nèi)鋪設200mn厚20～40mm碎石墊層，溝壁用M5水泥砂漿Mu7.5紅磚砌筑240mm厚。每隔欲30m設一個1200mm×1200mm降水兼排水井，井深不小于1500mm，做法同降水明溝。排水井通過潛水泵抽水排至基坑邊坡排水明溝。

（3）為了更有效降低地下水位，于地下室內(nèi)增設降水井，位置原則上在地下室底板集水井位置處布設。降水井做法：在設計集水井下方，再挖深1.2m以上，然后放人一個800mm×800nnn帶網(wǎng)鋼筋籠，周邊用20～40mm碎石填塞，然后再放人一個φ500mm的帶網(wǎng)鋼筋籠，在內(nèi)外鋼筋籠的空隙處，用20～40mm碎石填至設計墊層下標高，上面用油氈紙覆蓋二層。鋼筋外籠采用12φ+16做豎筋，φ6@200鋼筋做箍筋，內(nèi)籠采用6φ16做豎筋，φ6@200鋼筋做箍筋，鋼筋籠的底及外壁用兩道2mm網(wǎng)眼的鋼絲網(wǎng)包裹，內(nèi)籠要求露出墊層不少于50mm。每個降水井均由一臺潛水泵配備自動水位控制裝置抽水外排。降水井最終封閉采用法蘭盤。

4 基坑監(jiān)測及成果分析

為確保整個工程的安全，為結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造條件，從土方開挖開始的施工過程中要嚴格監(jiān)測基坑周邊的變形，及時反饋及分析，及時采取相應的搶救措施，使基坑不發(fā)生意外破壞和變形，確保工程順利施工。

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

①護坡樁水平位移；②護坡樁傾斜程度；③錨桿變形；④沉降觀測。

4.2 觀測點設置

（1）測距點在距基坑36m相對穩(wěn)定地方沿基坑邊線延長方向設置；

（2）護坡樁水平位移觀測點在土釘墻上布設，測點間距8～10m，點位用水泥釘固定；

（3）護坡樁傾斜觀測在己開挖后的土釘墻及樁上下各設一點，間距10～15m，用水泥釘固定；

（4）錨桿變形觀測點設置在錨桿錨頭上，用紅漆作標記；

（5）沉降觀測標在基坑內(nèi)側(cè)沿基坑高度5～6m分層設置，水平間距20～30m，用水準儀進行觀測。

4.3 成果分析

分析方法及處理原則：

（1）分階段每7d進行變形觀測，并隨施工進度、季節(jié)變化及天氣惡劣等有可能引起變形異常時根據(jù)實際情況縮短觀測周期。每次觀測后將數(shù)據(jù)記錄匯總，并前后對比。

（2）對觀測結(jié)果數(shù)據(jù)表進行討論，分析變形是否過大及是否趨于穩(wěn)定，并和監(jiān)理共同確定是否需采取補救措施。

觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表見附件，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)沉降及水平位移均未出現(xiàn)異常，護坡樁最大位移監(jiān)控值未超過50mm：地面最大沉降量未超過30mm，滿足設計要求。

5 結(jié)語

該工程基坑緊鄰主要馬路，施工場地非常狹小給樁基施工開孔及護壁成孔帶來了一定的難度，但由于本工程采取了先進的施工工藝、性能良好的專用大型設備和完善的技術(shù)保證措施，土方開挖與邊坡支護同步進行，不占用關(guān)鍵工序，給提前插入結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，基坑邊壁穩(wěn)定，保證了工程竣工和工期的要求。