小议深基坑支护及混凝土施工技术

奚传忠

提要：就高层建筑地下室深基坑支护及大体积混凝土施工技术进行了简单的探讨，并提出了大体积混凝土裂缝控制措施，以供同仁参考。

关键词： 基坑支护 混凝土施工 裂缝控制

前言

本文根据我公司承建的深圳科兴科学园二期工程实例，就深基坑支护及大体积混凝土施工技术进行了简单的探讨，并提出了大体积混凝土裂缝控制措施。深圳科兴科学园二期工程，位于深圳市南山区科技园内，东侧为科苑大道，南侧为高新中二道，西侧为科技中三路，北侧为高新中一道。由南通四建集团有限公司施工总承包，本人为施工方项目负责人。该工程框架剪力墙结构，屋面标高为43.150米-72.350米，总建筑面积223531.72平方米，包括A栋、B栋、C栋及地下室三层，地下室面积152423.6平方米，采用框架结构，用于车库及设备房。（负一、二、三层车库及设备房），基础采用DN500高强预应力管桩。

1.支护工程概况

本工程基坑面积约81649.3平方米，基坑周长约1145.3米，基坑深度约3.4～7.1米。根据场地地质和周边环境条件，采用搅拌桩+土钉墙或复合土钉墙支护，搅拌桩为止水帷幕兼超前支护。基坑安全等级为二级。基坑正常使用期限为1年。在基坑坡顶、坡底及时修砌排水沟和沉砂池或集水坑，及时将坑内的地下水抽进排水沟汇入沉砂池，经沉淀后再排入相邻的市政下水管内。

2.护坡及支护

2.1 搅拌桩

搅拌桩设计桩径为φ550mm，桩径偏差不得大于4%。搅拌桩桩位偏差不得大于50mm，垂直度偏差不得超过0.5%。搅拌桩采用喷浆法四搅四喷的施工工艺，每米掺入32.5复合硅酸盐水泥不少于60公斤。搅拌桩相邻桩施工时间不应超过24小时，如间歇时间太长无法搭接，应在设计单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。

2.2 预应力锚索

（1）锚杆锚筋采用3股7Φ5高强度低松弛钢绞线，钢绞线标准强度为1860MPa；锚筋按图纸要求设置自由段，自由段锚筋涂凡士林外套软塑料波纹管，波纹管两端用铁丝扎紧，锚固段锚筋按图纸要求设置对中支架；锚筋下料时应预留张拉段，严格按设计要求下料，允许误差不大于50mm。

（2）预应力锚杆成孔直径为Φ150mm，钻孔深度应超过锚杆设计深度0.5米，成孔时必需带护壁套管钻进，不得采用泥浆护壁，成孔完毕后在套管内安装锚筋并逆向进行一次注浆，然后才能拔出套管，拔出套管后利用一次注浆管进行一次补浆，补浆量为一次注浆量的50%。

（3）锚杆注浆时采用42.5早强型普通硅酸盐水泥；一次注浆及补浆时水灰比0.40-0.45，常压注浆，注满全孔，锚固体设计强度不低于25MPa；二次注浆时水灰比0.50-0.60，二次注浆压力不小于2.5MPa，注浆量不少于一次注浆量。

（4）锚杆锚固体强度达到25MPa后，可进行逐根锁定，锁定时张拉荷载为设计荷载的1.05倍，稳定10分钟后卸荷，安装夹片后张拉至锁定荷载锁定。

2.3 土钉

（1）土钉设计荷载为每米8KN，在填土层正式施工前必须进行基本实验，实验根数为3-5根。土钉必需由上至下分层施工，每层开挖深度为该层土钉头标高向下0.5米，严禁超挖或欠挖。

（2）土钉成孔直径不小于Φ100mm，成孔时可采用人工洛阳铲成孔或机械成孔，如采用机械成孔时不得采用泥浆护壁，成孔深度应超过土钉设计深度0.3米，成孔后及时放置锚筋并进行注浆，以防孔内泡水或塌孔。

（3）土钉注浆时采用42.5早强型普通硅酸盐水泥，浆液水灰比0.40-0.45，常压注浆，注满全孔，注浆第二天应从孔口补浆。注浆管应与锚筋一起放入钻孔，注浆管内端距孔底500mm。

2.4 钢筋网喷射混凝土

（1）喷射混凝土施工前应人工修坡至坡面平整，修坡后及时喷射第一层素混凝土厚30-40mm。

（2）坡面初喷后绑扎钢筋网和焊接加强筋，钢筋绑扎和焊接必需符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求，加强筋完成后复喷至设计厚度，土钉头位置可喷射成拱形以保证钢筋保护层厚度。钢筋净保护层厚度不少于30mm。

（3）喷射混凝土设计标号为C20，粗骨料粒径不宜大于15mm，施工前应进行配合比试验。添加外掺料后的喷射混凝土性能必需满足设计要求。

（4）喷射混凝土干混合料应随拌随用，无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2小时，干混合料掺速凝剂后，存放时间不应超过20分钟，混合料不干燥时，不得掺入速凝剂。喷射混凝土终凝2小时后，应喷水养护，养护时间不少于7天。

2.5 基坑监测

1. 基坑变形需进行第三方专门监测，锚索轴力监测允许值为设计抗拔力，预警值为设计抗拔力的80%。

2. 本基坑设水平观测点39个，沉降位移观测点40个，锚索监测3组4根锚索，监测数据要及时形成报告并及时通知有关单位，保证围护结构安全，达到信息化施工的目的。

3. 坡顶水平位移和沉降不能超过允许值，变形观测成果及时交送设计单位，达到警戒值时应及时通知相关人员采取防范措施。

3. 大体积混凝土基础施工

3.1 测量定位

（1） 建筑物定位及施工测量

依据现场引桩坐标点和总平面图确定建筑红线以及拟建建筑物外轮廓线，从而给建筑物定位。经校核无误后，把轴线桩引测到距基坑2m 以外，做成永久性桩妥善保护。为了控制长328.15m、宽276.16m基础平面尺寸位置准确，施工时在纵横方向共设置了4 条控制线，呈“井”字形布置。

根据现场条件优先选用工程水准测量成果BM1 、BM2（由测绘院提供） 做为基准点。BM1 位于西侧辅路马路牙上，绝对高程4.11m；BM2 位于东侧原有建筑物上，绝对高程4.17m。本工程高程控制点设在现场周围的墙上和稳定的现有建筑物上，做8个±0.1000 控制点。

（2） 基底标高控制

在挖出工作面之后，人工清槽前，先钉出距槽底1m的控制桩，校测现场高程控制点。两点间实测高差与名义高差±3mm以内，取中为后视，改变仪器高度重复上述过程，如±2mm以内，即可使用。并在基坑壁上做好标记。在基坑内形成标高控制网，便于人工清槽，确保槽底标高正确无误。允许误差- 20mm，即许低不许高。

（3） 基础平面位置控制

根据现场引桩点（现场各桩点为方向线） 用经纬仪把轴线引测到坑底来确定建筑物垫层范围并撒上灰线，灰线宽度不大于15mm。除了垫层上的轴线需放线以外，还应根据现场实际情况由轴线向内引测施工控制线，具体尺寸依现场情况而定。

底板下皮放线经验收合格后，用经纬仪挑至槽顶，定桩。木桩距槽边不得小于1m，做好保护。从底板上皮至首层，用经纬仪穿下此线，以此作为基准线，再放细部线。

4. 控制温度和收缩裂缝的技术措施

为了有效地控制裂缝的出现和发展，我们从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面进行了全面的考虑，尤其值得一提的是我们采用了新型复合外加剂。

（1） 降低水泥水化热 优先选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土；充分利用混凝土的后期强度，减少水泥的用量；尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料，掺加粉煤灰等掺合料，或掺加外加剂，改善和易性、降低水灰比，以达到降低水泥用量、降低水化热的目的。

（2） 加强施工中的温度控制.混凝土浇筑后，做好混凝土的保湿养护和外保温，缓缓降低温度，充分发挥徐变特性，降低温度应力，采取覆盖塑料布紧包加双层草帘被保温覆盖，避免发生急剧的温度梯度变化，将内外温差严格控制在25 ℃以内，从而有效的控制了裂缝的出现。采取长时间的养护，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应；合理安排施工顺序，控制混凝土在浇筑过程中的均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大。在结构完成后及时回填，避免其侧面长时间暴露。

（3） 改善约束条件，削减温度应力.采取分层分块浇筑大体积混凝土，设置后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减小应力。

（4） 提高混凝土的极限拉伸强度.选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转角处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝出现。