深基坑综合支护技术研究

2013-08-15

中国新技术新产品 2013年2期

（广西华蓝设计（集团）有限公司,广西南宁 530011）

1 工程概况

某小区工程占地面积8.106 公顷，地上30 层，地下3 层，主楼为剪力墙结构，建筑结构形式为框架剪力墙结构，基础形式为平板筏基;其中，基坑西北角槽底标高为-21.320，此部分北侧距结构外墙线8m 处有待建的3 层办公用房，支护结构范围内土类分别为：杂填土，粘性土，粉土，粘性土，粉土，中砂，圆砾，粘性土和中砂。

2 基坑综合支护技术

2.1 综合支护方案

按照设计原则及设计依据，考虑本工程现状及需要着重解决的问题，根据本工程基坑的具体情况，该基坑支护结构形式为:上部4.0m 土钉墙，下部护坡桩+预应力锚杆。

⑴土钉墙支护结构

土钉墙放坡坡度为1：0.2，设计考虑的边坡附加荷载为20Kpa，土钉水平间距为1.6m，竖向间距1.4m，土钉墙下口线距护坡桩为500mm，土钉水平面夹角为10°；土钉采用人工洛阳铲成孔，成孔直径110mm；土钉端头处弯一长度为200mm 的"L"钩，以便与单道Φ18 横向加强筋连接，土钉所采用钢筋均为Ⅱ级钢筋。

土钉墙面层采用φ6.5 的钢筋编制成@200 ×200 的钢筋网，并与土钉焊接牢固，土钉墙面层喷射厚度为80～100mm 的C20 碎石混凝土，注浆材料采用水灰比为0.5 的水泥浆，水泥浆强度等级为15Mpa；施工时遇到较差的土层，地下管线或其他影响边坡稳定和安全的情况可采取设置背拉筋、加长土钉或增加预应力土钉等方法进行处理。

（2）护坡桩（混凝土灌注桩）+预应力锚杆支护结构

护坡桩直径800mm，桩间距1.6m，设计桩长21.75m，有效桩长21.25m，其中嵌固段长5.5m，桩数约为52 根,采用湿作业成桩工艺进行施工。

护坡桩中心线距土钉墙下口线900mm，距结构外墙线1.4m，护坡桩主筋配筋为 18Φ25，箍筋为 φ8@200mm，架立筋为φ16@2000mm，钢筋笼长22.10m，桩主筋应插入连梁内875mm（35d，d 为桩主筋直径），护坡桩主筋为Ⅱ级钢筋，箍筋和架立筋为Ⅰ级钢筋，护坡桩的混凝土标号为C25，主筋混凝土保护层厚度为50mm。

桩身范围内设置三道预应力锚杆，第一道锚杆标高为-4.200，三桩两锚（间距为2.4m）。锚杆成孔直径150mm，水平倾角为15°，锚杆的垫板规格为330mm ×300mm ×30mm；第二道锚杆标高为-9.700，一桩一锚（间距为1.6m）。锚杆成孔直径150mm，水平倾角为20°，锚杆的垫板规格为360mm ×330mm ×30mm；第三道锚杆标高为-15.200，一桩一锚（间距为1.6m）。锚杆成孔直径150mm，水平倾角为15°，锚杆的垫板规格为360mm ×330mm ×30mm。

预应力锚杆采用锚杆钻机干作业配合湿作业成孔，预应力锚杆锁定拉力均为设计拉力的70%。

2.2 土钉墙施工

土钉墙施工也是整个基坑开挖的关键之一，整个基坑从上到下需分层进行,按人工洛阳铲成孔。

⑴修坡：基坑边土体开挖时，预留10cm 厚土体，进行人工修坡，在坡面进行喷射砼支护前，要清除坡面虚土；当遇有上层滞水影响时，要在坡面上每隔1 米插放一个导流管，疏导上层滞水。

⑵编扎钢筋网：修坡后按顺序编扎钢筋网，钢筋接头采用焊接，为了保证钢筋网的整体性及有利于传力，上下层的竖向钢筋搭接长度应大于一个钢筋网格长度，钢筋网编结要均匀，最大间距不超过250mm，平均间距不得超过200mm，上下段钢筋网搭接长度大于300mm，否则搭接处需点焊。

⑶造孔：采用人工洛阳铲造孔，造孔直径为110mm。

⑷土钉制作与安放：土钉定位于孔的中心位置，每隔1.5m 焊上定位支架。

⑸注浆：土钉抗拔力的大小取决于注浆质量，注浆材料采用水泥浆，水灰比为0.5，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O 42.5；注浆前应将孔内清除干净，注浆开始或中途停止超过30分钟时应用水润滑注浆泵及其管路，此外，向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1。

⑹土钉端部焊接：土钉均采用土钉端部与加强筋、钢筋网相互焊接的形式。

⑺喷射混凝土：采用C20 喷射混凝土，其初定配比为：水泥：砂：石：水＝1：2：2：0.5，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O 42.5，采用干净的中、粗砂，含水量宜为5%～7%，采用干净的砾石，粒径不宜大于15mm；喷射混凝土机的工作压力为0.3～0.4Mpa，喷层厚度80mm～100mm；喷射砼时，喷头与受喷面要保持垂直，距离保持0.6～1.0m，作业面的喷射顺序应是自下而上，从开挖层底部开始向上施喷。

2.3 护坡桩施工

采用泵吸反循环及旋挖钻进成孔工艺，主要施工顺序如下：

⑴测量定桩位

根据桩位平面图中计算的各护坡桩位置,桩位点采用钢钎撒白灰标识，施工中保护好已测放的桩位点，如有其它施工机具碾压桩周边土体，则桩位点需重新量测。

⑵挖设护筒、泥浆池

孔口处埋设铁护筒，护筒上部开设1～2 个溢浆孔，护筒内径大于钻头直径100mm，壁厚 4～8mm，护筒埋置深度为1.0～1.5m 埋设铁护筒时，以桩位为基准，护筒周围用粘土分层回填夯实，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，严格保持护筒的垂直度以防止泥浆流失及位移、掉落；如果护筒底层土层不是粘性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实300～500mm 厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方；钻进过程中冲洗液和泥浆护壁主要采用孔内自然造浆的方法，泥浆比重应控制在1.10-1.15。

(3)钻机就位

钻机就位时将路基垫平填实，做到"三点一线"。

(4)护坡桩成孔

为保证孔壁稳定，应保持泥浆柱液面高度，随泥浆漏失及孔深增加，应及时向孔内补充泥浆；钻遇硬土层，如发现每次钻进深度太小，钻斗内碎渣量太少，可换一个较小直径的筒形齿状钻头，先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔。

(5)清孔、钻机移位钻进至设计深度后，应认真做好清孔工作，在清孔后，孔底沉渣不得大于200mm，并将孔口处杂物清理干净，方可进行下一道工序。

(6)钢筋笼加工

钢筋笼主筋主筋连接采用滚扎直螺纹机械连接，接头等级为Ⅰ级，位置应错开，每个截面的接头数量不大于钢筋总面积的50%；主筋搁在加强箍筋外侧，并保持相互垂直，先进行点焊固定，再进行统一焊接；钢筋笼主筋与加强箍筋点焊连接，焊接牢固严禁咬肉，在钢筋笼吊点处应加强，避免出现吊放时开焊，箍筋与主筋在每个交点处用火烧丝绑扎牢固。

(7)安设灌注导管、测孔底沉渣、二次清孔

采用汽车吊或用反循环钻机自身的提升设备进行导管吊放，各节导管间采用螺丝扣连接，导管在使用前或灌注完4～6 根桩后，要检查导管密封圈的密封性，并每次在使用后，应立即冲洗干净，以防粘在侧臂上的混凝土过多造成堵管；下完钢筋笼及导管后，应该丈量孔深及孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超标，应采用相关措施，直至厚度合格方能进行混凝土灌注。

(8)水下灌注混凝土

混凝土灌注中要保证混凝土初次灌方量以及连续灌注，灌注过程中始终保持导管埋在混凝土面以下几点：灌注混凝土，首浇混凝土必须保持埋管深度不小于800mm，在实际操作中，投入球胆，连续浇筑混凝土；提管时，不可一次提的过高，应徐徐上提。

(9)起拔导管、钢护筒

浇筑完毕后，利用汽车吊将埋在混凝土中的余下导管分节拔出，最后起起拔出孔口钢护筒。钢护筒在灌注结束，混凝土初凝前拔出，起吊护筒时要保持其垂直性。

2.4 预应力锚杆施工

在土方施工的同时，留设张拉锚杆工作面（锚位以下500mm），预应力锚杆的施工采用干作业或湿作业两种工艺，锚杆主要穿过砂卵石的尽量采用湿作业成孔工艺，而穿过粘性土层的尽量采用干作业成孔工艺，根据现场条件进行相应调整。

⑴杆体制作

按照设计要求制作锚杆体，保证杆体长度；隔离架（定位支架）间距2.0m设置一个。注浆管与锚杆体应用火烧丝绑扎牢靠。

⑵钻孔

干作业成孔：钻进时应根据工程地质情况，控制钻进速度，防止蹩钻，遇到异常情况或障碍物应及时停钻，查看原因，采取相应措后施方可再钻进，当钻至设计深度后，为了减少拔钻杆时的阻力，应该空钻缓慢出土。

湿作业成孔：钻孔采用带有护壁套管的钻孔工艺，套管外径为150mm，保证钻杆的水平投影垂直于坑壁，经检查无误后方可钻进；钻进时应根据工程地质情况，控制钻进速度。遇到异常情况或障碍物应及时停钻，弄清情况，然后采取相应措施后再钻进；当钻至设计深度后，先用清水冲洗套管内壁，在钻孔内灌浆后方可将护壁套管拔出。

（3）杆体插入孔内

插筋时应抬起后部使之与孔成一个角度徐徐插进，防止碰坏孔壁；筋插入孔时应留出锚筋外露部分的长度以满足张拉要求；插入钻孔内的杆体应达到设计要求深度，若达不到深度要求，则先拔出杆体查明原因，然后采取处理措施后，再次插入。

（4）灌浆

注浆材料采用水泥浆，水灰比为0.5，选用优质灌浆管，灌浆管出口应位于离杆体底端200mm 处，浆液由孔底开始浇注并向外返出，边注浆边向外缓慢拔管，直至浆液溢出孔口后停止注浆。浆液必须在初凝前连续不断一次注完，第一次注浆完毕后，过半小时再补浆一次，如渗浆严重可补浆二至三次，如有必要可以采取二次高压灌浆。

（5）张拉锁定

为使各单元锚杆受力均匀，每层锚杆施工时都要对各单元锚杆进行试验性张拉，再进行工程锚杆的张拉，在本工程试验性张拉中，每层选择3 根预应力锚杆，张拉值为设计荷载的110%，锁定值为设计荷载的70%；锚杆锁定后48小时内，检查锚杆预应力损失，若发现有明显的预应力损失时，应进行补偿张拉。