深基坑支護(hù)中排樁支護(hù)體系研究

阮仕超 張磊奎

摘要：排樁支護(hù)施工較易，造價較低，適用于土質(zhì)較好的地區(qū)。但對于軟土地區(qū)，排樁必須附加止水帷幕，此時應(yīng)充分考慮止水效果以及失效后的風(fēng)險。本文分析了深基坑支護(hù)中排樁支護(hù)體系相關(guān)技術(shù)，并以實際工程為例探討了其施工要點。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；排樁支護(hù)體系；施工技術(shù)

一、深基坑支護(hù)中排樁支護(hù)體系

基坑開挖，對不能放坡或由于場地限制而不能采用攪拌樁支護(hù)，開挖深度在6～10米左右時，即可采用排樁支護(hù)。排樁支護(hù)可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁或鋼板樁。排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：柱列式排樁支護(hù)、連續(xù)排樁支護(hù)、組合式排樁支護(hù)。

（一）排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇

排樁支護(hù)是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注樁作為主要擋土結(jié)構(gòu)的一種支護(hù)形式。柱列式間隔布置包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。柱列式灌注樁作為擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)有很好的剛度，但各樁之間的聯(lián)系差必須在樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土帽梁加以可靠聯(lián)接。為了防止地下水并夾帶土體顆粒從樁間孔隙流入（滲入）坑內(nèi)，應(yīng)同時在樁間或樁背采用高壓注漿，設(shè)置深層攪拌樁、旋噴樁等措施，或在樁后專門構(gòu)筑防水帷幕。灌注樁施工簡便，可用機械鉆（沖）孔或人工挖孔，施工中不需要大型機械，且無打入樁的噪聲、振動和擠壓周圍土體帶來的危害，成本較地下連續(xù)墻低。同時，灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在建筑主體結(jié)構(gòu)外墻設(shè)計時也可視為外墻中的一部分參與受力（承受側(cè)壓），這時在樁與主體之間通常不設(shè)拉結(jié)筋，并用防水層隔開。排樁支護(hù)可分為懸臂式和支錨式，而支錨式又分單點支錨和多點支錨。大多數(shù)情況下，懸臂式柱列樁適用于三級基坑，支錨式柱列樁適合于一、二級基坑工程。

（二）基坑降水方案

降水方案在總體上考慮應(yīng)分為坑內(nèi)降水和坑外降水這兩種：坑內(nèi)降水是將降水點布置在基坑范圍以內(nèi)，井點位置與基坑中央水位最高點的距離最近，降水效率最高；但對放坡開挖的方案，坑內(nèi)降水形式坡腳處水位低，坑外水流向坑內(nèi)形成的動力水不利于邊坡的穩(wěn)定，且坑外水位也同時下降，影響周圍環(huán)境。對于設(shè)置了圍護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕的基坑，坑內(nèi)降水不會影響坑外水位的變化，有利于環(huán)境保護(hù)，適用于有相鄰建筑物和市政管線對沉降要求較高的情況，但由于坑外水位沒有下降，因而，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水壓力比較大，基坑的工程費用比較高。對于環(huán)境保護(hù)要求不高的基坑工程或降水引起沉降不大的地區(qū)可以采用坑外降水方案。這是比較經(jīng)濟(jì)的一種方法，對于放坡開挖的情況，坑外降水有利于邊坡的穩(wěn)定。

（三）鋼支撐施工技術(shù)要點

為了保證施工的安全性，可以用由圍護(hù)樁和鋼支撐結(jié)合而成的基坑空間受力結(jié)構(gòu)體系來承受基坑之外存在的巨大壓力和其他多項荷載。所以，質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就在于圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的支撐，支撐的受力結(jié)構(gòu)軸心是鋼管支撐，而支撐則是直接撐在鋼圍檁或冠梁上，通過鋼圍檁來支撐排架樁傳遞而來的外力或土地荷載，從而可以保護(hù)圍護(hù)樁的部位的移形、變形。在支撐的一端可以安置調(diào)節(jié)應(yīng)力的裝置，以控制調(diào)節(jié)支撐的軸力。圍護(hù)樁墻和圍檁應(yīng)緊貼在一起，中間如有縫隙可用混凝土來填充。另外，施工中出現(xiàn)角撐時，不僅要在圍護(hù)樁墻和圍檁的接合部位安裝特定的斜支座，還要在它們中間設(shè)置有傳遞剪力的裝置。安裝完支撐后，應(yīng)馬上按照設(shè)計時的數(shù)值第一預(yù)應(yīng)力在支撐的兩端或其中一頭，然后檢查接頭并擰緊螺栓。鋼支撐的拆除應(yīng)當(dāng)分層完成，而且當(dāng)基坑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工到鋼支撐部分時，待結(jié)構(gòu)混凝土的強度達(dá)到75%的時候，即可拆掉鋼支撐。但是，在拆掉鋼支撐之前，要預(yù)先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加試驗，之后卸去鋼楔，將支撐軸力放散，最后，將鋼支撐吊出并解除鋼圍檁。

二、深基坑支護(hù)中排樁支護(hù)體系應(yīng)用

（一）工程概況

某商業(yè)大廈樓高110m，總建筑面積13萬平方米，設(shè)四層地下室，基坑開挖深度16.15m，局部17.85m.基坑南側(cè)、西側(cè)為交通繁忙的城市道路，北側(cè)緊鄰大酒店。無放坡余地，經(jīng)多方案比較，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑?xùn)|側(cè)與廣場同時施工挖通。該場地質(zhì)條件自上而下依次為人工填土層，厚約1.4m，埋藏植物層厚0.5m，第四紀(jì)沖洪積層，包括粘土層，厚約4m，礫砂層，厚約4m，圓礫砂層，厚約3m，第四紀(jì)殘積層粉質(zhì)粘土，厚約2.5m.其下為硅化凝灰質(zhì)砂礫巖，地下水位埋深0.6-3.6m。具體支護(hù)方案為：（1）考慮到場地地下水位高，水量豐富，基坑開挖深度大以及施工作業(yè)上的方便，在基坑周邊設(shè)降水井，降水井間距約10m；（2）由于場地條件的限制，基坑南、北、西三側(cè)只能垂直開挖。護(hù)坡樁采用人工挖孔灌注樁，直徑1.2m，樁間距2.0m，護(hù)坡樁利用2-3排20m長預(yù)應(yīng)力錨桿作背拉處理。

（二）施工技術(shù)

1、降水施工

基坑開挖前，需將坑內(nèi)的地下水位降低并排除，使坑內(nèi)土體在基坑開挖時，通過排水固結(jié)達(dá)到一定強度，提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量；增強基坑底部穩(wěn)定性，減少坑底土體的隆起。本出入口結(jié)構(gòu)范圍地層地下水主要為：（1）上層滯水，位于地面下3～4m，含水層為人工填土層和粉土層，透水性弱；（2）潛水，位于地面下8～9m，含水層為粉質(zhì)粘土層和粉土層，透水性一般；（3）承壓水，位于地面下12m以下，含水層為粘土層、粉砂、中粗砂和砂礫層，透水性強。基坑降水采用管井+滲井方式，降水早于基坑開挖前20天開始。降水過程中對臨近建筑物和地下管線的安全進(jìn)行觀察監(jiān)測，同時在坑外地面設(shè)回灌井，必要時應(yīng)采取回灌措施，確保周邊建筑物安全。

（二）基坑開挖

基坑的土方施工包括定位放線、土方挖運、驗槽與地基的局部處理等。放線是根據(jù)定位確定的軸線位置劃出基坑開挖邊線?；由峡诔叽绲拇_定應(yīng)按開挖方案設(shè)計的要求。本工程的土方采用兩臺反鏟挖掘機開挖，自卸汽車運土，人工配合清槽的方法。這種作業(yè)方式可以減輕勞動強度，加快工程進(jìn)度。嚴(yán)格按造支護(hù)設(shè)計深度開挖，并應(yīng)注意逐層開挖，第一層開挖2米深，然后分層開挖，直至開挖到設(shè)計標(biāo)高?；油练介_挖采用機械開挖和人工清挖相配合，開挖順序按先四周排水溝、后中間挖方區(qū)域的原則?；娱_挖機械不得碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，嚴(yán)禁碰撞、擠壓、拖動工程樁。

（三）基坑圍護(hù)施工

基坑四周設(shè)800mm混凝土灌注排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁間距1.0～1.2m，轉(zhuǎn)角部位局部加強。圍護(hù)樁采用旋挖鉆機成孔，導(dǎo)管法水下澆注混凝土成樁。鉆孔施工時，為減少對鄰樁的干擾，保證成樁質(zhì)量，采用隔三打一的辦法施工（即每隔三根樁施工一根樁）。

冠梁將圍護(hù)樁連接成整體排架，使全體圍護(hù)樁形成共同受力體系，抵抗外部土體或圍巖側(cè)向荷載。圍護(hù)樁施工完成后，立即進(jìn)行冠梁開挖和樁頂混凝土鑿除清理，圍護(hù)樁主筋錨入冠梁，冠梁采用與圍護(hù)樁同標(biāo)號混凝土現(xiàn)場澆注，澆注時同時安裝預(yù)埋鋼板，滿足下部鋼支撐安裝需要。

（四）鋼支撐

鋼支撐和鋼圍檁均采用工廠制作，現(xiàn)場安裝時支撐必須直順無彎曲，接頭緊密牢固。圍檁與圍護(hù)樁墻必須密貼，若有間隙須用速凝細(xì)石混凝土填實；當(dāng)有角撐時，圍檁或圍護(hù)樁墻的連接處除設(shè)專門的斜支座確保支撐軸心受力外，還應(yīng)在圍檁與圍護(hù)樁墻間設(shè)置剪力傳遞的措施。鋼支撐安裝后立即按設(shè)計值在支撐一頭或二端施加第一次預(yù)應(yīng)力，并檢查接頭擰緊螺栓。一般在第一次施加預(yù)應(yīng)力后12h內(nèi)監(jiān)測預(yù)應(yīng)力損失及圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移情況，并復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計值。

結(jié)束語

施工完成后，基坑監(jiān)測顯示護(hù)坡樁樁頂最大位移13mm，護(hù)坡樁鋼筋最大應(yīng)力為66.5MPa，鎖口梁鋼筋最大應(yīng)力59.65MPa，錨桿最大拉力為264.8kN，沒有出現(xiàn)任何安全問題。證明該工程采用樁錨支護(hù)方案是成功的。

參考文獻(xiàn)：

[1]方光秀，王少東，趙石范.高層建筑深基坑人工挖孔排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工[J].建筑技術(shù)，2014年3期.

[2]李靜，李明洋.內(nèi)撐式與錨拉式排樁相結(jié)合的深基坑支護(hù)技術(shù)[J].施工技術(shù)，2012年7期.