排樁支護在深基坑施工中的應(yīng)用

周昕映

摘要：排樁支護結(jié)構(gòu)所采用的是特定施工方法，它會在基坑周邊的土體中設(shè)置排樁，并將樁頂位置與鋼筋混凝土連梁相連接，形成支護結(jié)構(gòu)并保證較高的側(cè)向剛度，有效限制基坑變形。文章介紹了排樁支護的基本結(jié)構(gòu)體系、特點和所存在的優(yōu)缺點，并以工程實例例證排樁支護在深基坑施工中的具體技術(shù)應(yīng)用流程。

關(guān)鍵詞：排樁支護；深基坑施工；結(jié)構(gòu)體系；工程項目；安全監(jiān)測 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU463 文章編號：1009-2374（2017）08-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.038

考慮到節(jié)約成本和施工進度，目前工程項目的深基坑開挖施工都會采用放坡開挖施工工藝，但是在城市建筑相對密集的區(qū)域則一般不具備這種放坡開挖條件，因此必須采用另一種方式——支護結(jié)構(gòu)保護來輔助進行基坑垂直開挖過程，以確保施工流程能夠安全順利開展。

1 排樁支護的相關(guān)理論分析

1.1 排樁支護結(jié)構(gòu)的基本概述

目前許多城市都會采用深基坑排樁支護結(jié)構(gòu)，而且已經(jīng)取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。從施工過程來看，排樁支護結(jié)構(gòu)的布置形式多以三角式、丁字式、矩形結(jié)構(gòu)、梅花式為主。另外，在連梁方面也有許多種不同結(jié)構(gòu)形式，而且根據(jù)連梁結(jié)構(gòu)形式的不同，它們的剛度也各不相同，這里可以將連梁剛度視為是能夠影響排樁支護體系性能的重要因素之一。因此，總的來說，要根據(jù)工程需求的不同來合理選配連梁形式，確保樁梁連接處擁有較高的施工質(zhì)量。

1.2 排樁支護結(jié)構(gòu)的基本特點

排樁支護結(jié)構(gòu)體系擁有諸多特點，具體來講包括以下四點：第一，排樁支護結(jié)構(gòu)存在排樁與連梁，二者相互作用能夠?qū)崿F(xiàn)對土體側(cè)向變形的有效約束，降低樁身內(nèi)力作用，確?；拥陌踩_挖；第二，排樁支護結(jié)構(gòu)存在排樁與連梁所共同組成的超靜定結(jié)構(gòu)，所以它從某種程度上也強化了支護結(jié)構(gòu)自身的整體穩(wěn)定性與剛度；第三，在排樁支護結(jié)構(gòu)中，其樁土作用會形成簡單的土拱效應(yīng)，這一效應(yīng)能夠改變側(cè)向土分布壓力，同時全面強化深基坑支護效果；第四，一般工程中會采用懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)，這種支護結(jié)構(gòu)就不需要專門設(shè)置支撐，它對機械挖土與工人施工作業(yè)非常有利，簡便、快捷、安全。從較為復(fù)雜多變的外荷載作用情況來看，懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對基坑整體結(jié)構(gòu)的自動調(diào)整，并平衡支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力作用。考慮到某些基坑中荷載條件復(fù)雜且難以預(yù)計，所以可以借助排樁代替樁-錨支護結(jié)構(gòu)來代替懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)，這種支護結(jié)構(gòu)在施工工藝方面相對簡單快捷且造價相對較低。

1.3 排樁支護結(jié)構(gòu)的缺點分析

排樁支護結(jié)構(gòu)雖然全面但是依然存在諸多缺陷，例如目前我國還沒有一套完整的計算排樁支護結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一計算模型，難以實現(xiàn)對排樁前后樁間土壓力大小的相互作用受力機理，且十分欠缺對工程實測數(shù)據(jù)的實時化分析過程。

再一方面，排樁支護結(jié)構(gòu)對施工現(xiàn)場存在一定要求，如果是施工現(xiàn)場較為狹小的基坑工程，支護結(jié)構(gòu)整體形式可能會受到嚴重限制，不利于相關(guān)技術(shù)的有效發(fā)揮。

總的來看，只要施工現(xiàn)場場地條件允許，排樁支護結(jié)構(gòu)的基本特點就能體現(xiàn)出來，它可以有效限制坑壁土體的側(cè)向變形，也能在地下水位偏高時起到一定的止水擋土作用。就目前來看，排樁支護結(jié)構(gòu)在我國一些沿海地區(qū)城市較為常見，且該技術(shù)體系還在不斷發(fā)展延伸過程中。

2 工程實例分析

2.1 工程項目概況

某地區(qū)石化公司要建設(shè)低溫取水井群，它的10座地下泵房所采用的都是鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，泵房結(jié)構(gòu)尺寸為11.6×9.8×7.4m，基坑開挖深度確定在10m左右。按照施工現(xiàn)場及鄰近場地的揭露地層開挖結(jié)果來看，在基坑開挖深度范圍內(nèi)，其自上而下分別為素填土、細砂、卵石層等，且它的地下水埋藏深度較深，水位基本位于基坑坑底設(shè)計標高以下位置。

考慮到基坑開挖會受到周邊施工場地限制，所以該工程采用了一面放坡、三面排樁支護結(jié)構(gòu)的垂直開挖施工方法。其排樁所選取的是鉆孔灌注樁，排樁的規(guī)格為樁徑￠900mm，樁間距1.5m，有效樁長為15m，樁頂還設(shè)置了1.0×0.5m的鋼筋混凝土冠梁，其樁間位置掛有200mm的鋼筋網(wǎng)片和80mm厚的噴射混凝土進行面層防護。該工程的基本流程如下：

鉆孔灌注樁施工→基坑第一層土方開挖→基坑監(jiān)測→鑿樁頭→冠梁→第二層土方開挖→掛網(wǎng)噴護→第三層土方開挖→掛網(wǎng)噴護→第四層土方開挖→掛網(wǎng)噴護→底層土方開挖→掛網(wǎng)噴護→墊層。

2.2 鉆孔灌注樁的施工

該工程施工中的鉆孔灌注樁主要采用了泥漿護壁，沖擊鉆等較為成熟的成孔工藝，它的主要施工工序為：測量放線→護筒埋設(shè)→成孔→安放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→灌注水下混凝土。

護筒埋設(shè)。工程中所采用的是直徑為900mm的鋼護筒（比排樁樁徑大100mm），埋深深度在1m以上，其頂端則高出地面0.4m。它的圍土分層較為夯實，這也是為了牢固埋設(shè)排樁支護結(jié)構(gòu)，在鋼護筒的中心與樁位中心選擇重合式設(shè)計，并將其偏差控制在50mm以內(nèi)。

成孔。該工程選擇的是CZ-30沖擊型鉆機，在開鉆前首先對樁位進行復(fù)核，保證鉆頭確切對準鋼護筒中心位置（要求偏差不能大于20mm）。在鉆進過程中，主要采用小沖擊低錘來進行密擊，錘高高度控制在0.4～0.7m，同時配合黏土泥漿護壁保證孔壁能夠擠壓密實。另外，當沖擊型鉆機達到鋼護筒3～4m以下位置時，要加快成孔速度，加大沖程，并同時將錘提高到1.5～2.0m以上位置，逐漸轉(zhuǎn)入正常的連續(xù)沖擊節(jié)奏。在沖孔過程中要做到對泥漿密度的隨時測量與控制，保證孔內(nèi)殘渣被徹底排除出孔外。排渣過程該工程主要采用了排渣筒法，基于孔內(nèi)補充泥漿來避免由虧漿所造成的孔內(nèi)坍塌事故。

在成孔以后，還要利用測繩來檢查實際孔深深度，在孔深深度核對無誤后才開始進行清孔工作。清孔還是采用排渣筒來反復(fù)掏渣，盡可能將孔底的淤泥、沉渣都清理干凈。對于一些密度較大的泥漿要利用水泵清水來實施置換，并時刻保證泥漿密度被控制在1.15～2.5范圍內(nèi)。

混凝土澆筑。該工程主要利用鋼筋籠來實施混凝土灌注，配合導(dǎo)管在水中部分進行澆筑。在灌注設(shè)備的選擇上，其導(dǎo)管主要選擇了內(nèi)徑為200mm的無縫鋼管，管節(jié)控制在2.5m長度，同時配合0.5m的短管來作為配管，用來調(diào)節(jié)導(dǎo)管安裝長度。導(dǎo)管在安裝使用之前要進行試拼裝及試壓實驗，要根據(jù)孔深實際深度來配置導(dǎo)管。工程中盡量將導(dǎo)管下端距離孔蒂高度設(shè)計在0.2～0.4m，其目的是為了確保導(dǎo)管下到孔底位置以后，能夠適當提起一定高度用以井架固定于孔口位置，并且在安裝以后要確保導(dǎo)管置于鉆孔中心位置。導(dǎo)管的總長度與頂部露地面高度采用了不同長度的短管進行調(diào)節(jié)控制，這樣更有利于混凝土灌注作業(yè)的順利實施。另外在排樁支護結(jié)構(gòu)下方還設(shè)計了一段長導(dǎo)管，這樣能有效減少導(dǎo)管拔管時的阻力作用，同時減小導(dǎo)管掛碰鋼筋籠的可能性。因此在導(dǎo)管連接安裝過程中需要加墊一層密封圈或橡膠墊，然后上緊螺栓，保證導(dǎo)管安裝后應(yīng)用絕對安全。

混凝土灌注。工程在灌注之前特意對孔底沉渣厚度進行了復(fù)查，確保清孔流程無誤。在反復(fù)清孔并檢查合格以后，對排樁支護結(jié)構(gòu)進行水下混凝土灌注，并保證灌注時間間隔在30min以內(nèi)?；炷猎诔跗诠嘧⑦^程中盡量不要停頓，這是為了確保首盤混凝土在初凝以后能夠完成全樁澆筑。另外，在灌注過程中要注重觀察孔內(nèi)可能存在的泥漿返出現(xiàn)象，適當上升測繩測量混凝土面上升高度，保證混凝土灌注正常。在混凝土灌注過程中如果出現(xiàn)導(dǎo)線卡掛鋼筋籠問題，則要轉(zhuǎn)動導(dǎo)管，保證混凝土能夠快速脫開鋼筋籠，并再次進行提升。在混凝土灌注過程中始終要做好數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)記錄指導(dǎo)來進行相應(yīng)的導(dǎo)管拆卸工作，確保所測量混凝土深度能夠匹配混凝土的實際灌注方量，同時嚴格檢查所測量混凝土面位置是否準確。

2.3 基坑土方的開挖施工

在排樁施工完成以后，就要實施混凝土冠梁澆筑施工過程。基坑開挖施工主要在樁體混凝土強度達到75%以上后才進行。該工程基坑開挖所采用的是反鏟挖掘機，它自上而下進行分層深入施工，并配合人工修整過程。在基坑開挖方面，要確保每層開挖深度都不超過2m，這樣更有利于隨后的逐層掛網(wǎng)噴護施工。最后需留200mm厚的土方，采用人工釬土的方式，不得采用機械直接挖除。

2.4 掛網(wǎng)噴護施工

掛網(wǎng)噴護主要基于基坑開挖邊坡修整后來展開，該工程所采用的是規(guī)格為200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)，并配有B14橫向加強筋，再用3.0m長錨管進行固定，確保鋼筋與錨管端頭被成功加固焊接。在面網(wǎng)鋼筋制網(wǎng)方面，要確保面網(wǎng)鋼筋被均勻拉伸調(diào)直，并嚴格按照工程設(shè)計尺寸來進行全面布網(wǎng)，其網(wǎng)點位置利用到了綁絲，對其焊接扎牢即可。該工程要求鋼筋網(wǎng)的每一邊搭接長度不小于一個網(wǎng)格的邊長長度，同時對最底層鋼筋網(wǎng)也有要求，要保證其插入坑底深度在20cm以上。噴射混凝土?xí)r，要注意混凝土的級配需滿足設(shè)計要求，另外噴射的混凝土厚度需滿足設(shè)計要求，不能偏薄，也不能偏厚。

2.5 基坑監(jiān)測

為了確保深基坑開挖過程安全，該工程也根據(jù)實施地質(zhì)觀測信息反饋來指導(dǎo)施工過程，做到信息化施工。同時基于工程結(jié)構(gòu)特點來實施坡頂水平位移相關(guān)觀測，這里工程所采用的是視準線方法，配合經(jīng)緯儀對深基坑內(nèi)進行觀測，并在基坑周圍中點位置設(shè)置了若干觀測點。對觀測點的布置主要基于變形敏感中點位置進行布設(shè)，同時施工過程中還采用了埋設(shè)鐵件，保證每一段觀測點與基坑工作基點形成一條準直線，確保在施工過程中對所有工作基點進行有效觀測。以位移變形觀測為例，它就從開挖第一次土方開始實施每周一次的觀測工作，確保觀測過程中支護樁結(jié)構(gòu)的位移變形量保證在3～20mm范圍內(nèi)。如果排樁相鄰位移量偏小，則可以相應(yīng)延長觀測時間，從原來的每周觀測一次變?yōu)槊績芍苡^測一次。如果變形較大，需加大觀測的頻率，增加至一天一次甚至一天兩次。

3 結(jié)語

本文主要針對深基坑垂直開挖工程中的排樁支護施工相關(guān)技術(shù)理論及實踐過程進行了分析，分析及總結(jié)了該支護形式所擁有的利弊特點。當然，考慮到排樁支護結(jié)構(gòu)之于深基坑施工投入成本較高，施工工期與技術(shù)也相對漫長和復(fù)雜，所以在選擇該技術(shù)時也應(yīng)該首先考慮經(jīng)濟成本，確保適時合理運用該技術(shù)。特別是如果在地下水位較高的地區(qū)，采用這種支護結(jié)構(gòu)形式還需考慮止水措施，比如需設(shè)置水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁作為止水帷幕；如果開挖深度較深或地層土質(zhì)不好時，需設(shè)置內(nèi)支撐，這都需要增加成本投入，延長工期，增加施工難度和風險。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）