探討國家圖書館后勤服務(wù)樓改擴(kuò)建工程深基坑施工技術(shù)

林俊飛，張澤林，白 宇

（國家圖書館，北京 100081；中國新興(集團(tuán))總公司，北京 100036 ）

1 工程概況

國家圖書館后勤服務(wù)樓改擴(kuò)建工程（以下簡(jiǎn)稱本工程）是在北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街33號(hào)院內(nèi)。本工程分為南端（1軸至1/9軸）和北段（10軸至19軸），總建筑面積26666.59平方米，建筑檐口高度為27.8米。南端地上六層、局部地下一層，結(jié)構(gòu)類型為鋼桁架+鋼框架，基礎(chǔ)采用樁基；北段地上六層、地下三層，結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架，采用鋼筋混凝土梁板筏基礎(chǔ)。本工程±0.00相對(duì)標(biāo)高對(duì)應(yīng)的絕對(duì)標(biāo)高為53.00m，自然地面相對(duì)標(biāo)高為-0.80m。北段深基坑北側(cè)槽底相對(duì)標(biāo)高為-14.85m，南側(cè)槽底局部相對(duì)標(biāo)高為-16.00m。深基坑面積2378平方米，周長197m，基坑開挖深度分別為11.35m、12.50m和14.05m。本工程于2012年7月土方開挖，2012年10月北段地下結(jié)構(gòu)施工完成。

2 深基坑周邊情況

本工程北段深基坑?xùn)|側(cè)為二期地下車庫和地下熱力站，其中二期地下車庫距離基坑邊線約2.5m，二期地下車庫基坑支護(hù)為復(fù)合土釘墻；地下熱力站距離基坑邊線約7m，地下熱力站基坑支護(hù)為樁錨支護(hù)。西側(cè)為紫竹院公園，無放坡工作面。南側(cè)為帶地下室的冷凍機(jī)房，基礎(chǔ)埋深約3m，距離深基坑約6m。北側(cè)為住宅樓，埋深約6m，距離基坑邊線約18m?；铀闹芫鶠榇罅康叵鹿芫€。

從本工程巖土勘察報(bào)告得知，深基坑場(chǎng)地27m深度范圍內(nèi)未見上層滯水，深基坑邊坡土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土素填土①層、雜填土①1層、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土②層、粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土②1層、粉砂、細(xì)砂②2層、粉砂、細(xì)砂③層、粉質(zhì)粘土③1層、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土③2層及圓礫④層。其中人工填土層工程性質(zhì)差，容易坍塌；粉土層和砂土層遇水飽和也易失穩(wěn)。鋼筋混凝土梁板筏基礎(chǔ)位于土層圓礫④層上。

3 深基坑支護(hù)方案

根據(jù)本工程深基坑土層情況和周邊環(huán)境，采用樁-錨-土釘墻支護(hù)方案，詳見基坑支護(hù)平面布置圖。

圖1 基坑支護(hù)平面布置圖

基坑支護(hù)共分為五個(gè)剖面，具體如下：

1-1剖面：基坑南側(cè)，基坑深度11.35m，采用樁錨支護(hù)。護(hù)坡樁為φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁，樁身及冠梁砼強(qiáng)度等級(jí)C25;護(hù)坡樁主筋、加強(qiáng)筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋為Ⅰ級(jí)盤圓鋼筋；鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。護(hù)坡樁成孔工藝可采用旋挖鉆機(jī)成孔。護(hù)坡樁頂以下3.5m、7.5m各設(shè)置一道錨桿，均為一樁一錨。第一道錨桿位于土層，成孔可采用普通錨桿鉆機(jī)；第二道錨桿位于圓礫層，成孔須采用水鉆錨桿鉆機(jī)。錨桿孔內(nèi)注入水灰比為0.5的純水泥漿。護(hù)坡樁頂設(shè)一道800mm×600mm連梁。

2-2剖面：基坑南側(cè)，基坑深度12.50m，采用樁錨支護(hù)。護(hù)坡樁為φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁，樁身及冠梁砼強(qiáng)度等級(jí)C25;護(hù)坡樁主筋、加強(qiáng)筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋為Ⅰ級(jí)盤圓鋼筋；鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。護(hù)坡樁成孔工藝可采用旋挖鉆機(jī)成孔。護(hù)坡樁頂以下4m、8.0m各設(shè)置一道錨桿，均為一樁一錨。第一道錨桿位于土層，成孔可采用普通錨桿鉆機(jī)；第二道錨桿位于圓礫層，成孔須采用水鉆錨桿鉆機(jī)。錨桿孔內(nèi)注入水灰比為0.5的純水泥漿。護(hù)坡樁頂設(shè)一道800mm×600mm連梁。

3-3剖面：基坑西側(cè)及北側(cè)，基坑深度14.05m，采用土釘墻加樁錨支護(hù)。上部2.7m(標(biāo)高-3.5m以上)按1：0.3進(jìn)行放坡，做土釘墻；下部(標(biāo)高-3.5m以下)為樁錨支護(hù)。護(hù)坡樁為φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁，樁身及冠梁砼強(qiáng)度等級(jí)C25;護(hù)坡樁主筋、加強(qiáng)筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋為Ⅰ級(jí)盤圓鋼筋；鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。護(hù)坡樁成孔工藝可采用旋挖鉆機(jī)成孔。護(hù)坡樁頂以下3.0m、7m各設(shè)置一道錨桿，均為一樁一錨。第一道錨桿位于土層，成孔可采用普通錨桿鉆機(jī)；第二道錨桿位于圓礫層，成孔須采用水鉆錨桿鉆機(jī)。錨桿孔內(nèi)注入水灰比為0.5的純水泥漿。護(hù)坡樁頂設(shè)一道800mm×600mm連梁。

4-4剖面：基坑?xùn)|側(cè)，與現(xiàn)有二期地下車庫相鄰，基坑深度14.05m，采用單排支點(diǎn)樁進(jìn)行支護(hù)，護(hù)坡樁為Φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁，樁身及冠梁砼強(qiáng)度等級(jí)C25;護(hù)坡樁主筋、加強(qiáng)筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋為Ⅰ級(jí)盤圓鋼筋；鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。同時(shí)，在距離護(hù)坡樁6m處設(shè)置張拉φ1000短樁，短樁長度2.0m，與護(hù)坡樁通過張拉連梁相連。護(hù)坡樁頂設(shè)一道800mm×600mm連梁，連梁主筋保護(hù)層厚度為30mm，護(hù)坡樁與張拉短樁之間設(shè)置一道400mm×400mm連梁。護(hù)坡樁成孔工藝采用人工挖孔工藝成孔。

5-5剖面：基坑?xùn)|側(cè)，與地下熱力站相鄰，基坑深度14.05m，采用雙排樁進(jìn)行支護(hù)。前排護(hù)坡樁為Φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁，樁身及冠梁砼強(qiáng)度等級(jí)C25;護(hù)坡樁主筋、加強(qiáng)筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋為Ⅰ級(jí)盤圓鋼筋；鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。利用原有地下熱力站施工時(shí)的基坑護(hù)坡樁（Φ800@1600鋼筋混凝土灌注樁）作為后排樁，將原有的樁頂連梁鑿除，并將原有樁體及主筋接長至基坑支護(hù)樁同一標(biāo)高。兩排樁之間的距離約為5.5m。護(hù)坡樁頂設(shè)一道800mm×600mm連梁，連梁主筋保護(hù)層厚度為30mm，；支護(hù)樁與張拉短樁之間設(shè)置一道600mm×400mm連梁。護(hù)坡樁成孔工藝采用人工挖孔工藝成孔。

4 深基坑施工

4.1 人工挖孔樁施工工藝流程

放線定位→開挖土方→支設(shè)護(hù)壁模板→澆筑護(hù)壁混凝土→檢查樁位（中心）軸線及標(biāo)高→架設(shè)垂直運(yùn)輸架→拆除模板繼續(xù)下一段施工→第二節(jié)護(hù)壁支護(hù)模板→澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土→逐層往下循環(huán)作業(yè)→檢查驗(yàn)收→鋼筋籠沉放→澆筑樁身混凝土

4.2 旋挖鉆機(jī)成孔施工工藝流程

4.3 預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程

4.4 土釘墻施工工藝流程

4.5 深基坑監(jiān)測(cè)

本工程基坑屬于一級(jí)基坑，在土方開挖和地下結(jié)構(gòu)施工過程中應(yīng)對(duì)基坑和周邊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)行信息化施工，確保安全。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）要求，國家圖書館委托的第三方監(jiān)測(cè)單位從2012年7月15日開始進(jìn)場(chǎng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2012年7月16日完成深基坑周邊地表沉降、地下管線沉降、樁頂水平位移、樁頂沉降、周邊建（構(gòu)）筑物沉降等測(cè)項(xiàng)的初始值測(cè)量，2012年7月18日開始嚴(yán)格按照《國家圖書館后勤服務(wù)樓基坑工程第三方監(jiān)測(cè)方案》規(guī)定的監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)（基坑開挖期間H≤5m，1次/3天；5m10m，1次/天；基坑開挖完成以后1-7天，1次/天；7-15天，1次/2天；15-30天，1次/3天；30天以后，1次/周經(jīng)數(shù)據(jù)分析確認(rèn)達(dá)到基本穩(wěn)定后1次/月）。至2012年10月31日（工程施工至相對(duì)標(biāo)高±0.00）測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定后停止監(jiān)測(cè)。本工程按三級(jí)預(yù)警制度進(jìn)行管理?？刂浦笜?biāo)包括預(yù)警值（控制值的70%）、報(bào)警值（控制值的80%）、控制值。共計(jì)監(jiān)測(cè)次數(shù)為54測(cè)次，監(jiān)測(cè)數(shù)值均未達(dá)到預(yù)警值。在監(jiān)測(cè)期間，還對(duì)基坑和周邊環(huán)境進(jìn)行了日常安全巡視。

4.6 深基坑施工注意事項(xiàng)

（1）挖掘機(jī)挖土過程中，應(yīng)避免護(hù)坡樁和錨桿等臨時(shí)支護(hù)構(gòu)件被挖掘機(jī)鏟斗碰損。

（2）人工挖孔樁施工過程中，挖出的土不能堆放在孔口四周1m范圍內(nèi)；施工人員下孔前，必須確?？紫驴諝饬魍ǎ踩雷o(hù)措施到位。

（3）旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，一要控制鉆速，二要注意土層變化，三要進(jìn)行泥漿調(diào)配；成孔后要注意清孔速度和泥漿指標(biāo)。

（4）在錨桿施工過程中，錨固段強(qiáng)度應(yīng)大于15MPa并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可張拉。

（5）土釘墻施工過程中，對(duì)于破碎、滑移的土體應(yīng)立即進(jìn)行初噴和硬化。

（6）在土方開挖和地下結(jié)構(gòu)施工過程中，加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)和日常安全巡視，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)值接近或超過預(yù)警值時(shí)，應(yīng)立即分析原因，采取相應(yīng)的對(duì)策，確?；影踩煽俊?/p>

結(jié)語

結(jié)合本工程案例，筆者認(rèn)為在處理建筑深基坑工程問題時(shí)，一定要因地制宜，制定出可行的深基坑支護(hù)方案，采取技術(shù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)和施工快捷的施工工藝，加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)和日常安全巡視，確保施工安全。