高灵敏度土基坑支护施工探讨研究

史 智 强

(山西五建集团有限公司,山西 太原 030013)

高灵敏度土基坑支护施工探讨研究

史 智 强

(山西五建集团有限公司,山西 太原 030013)

根据高灵敏度土基坑支护的要求，对支护方案的选择及支护原理进行了介绍，主要阐述了基坑支护的形式及施工工艺要点，并分析了采用不同支护形式进行深基坑施工的社会经济效益，以供参考。

深基坑，支护形式，施工

0 引言

近年来，随着城市经济的快速发展，现有建筑对地下空间的利用率有了更高的要求。

旧城改造项目本身地处闹市，周边环境复杂，紧挨规划道路，地下管线错综复杂，邻近建筑物、构筑物较多且距改造项目较近，不同的建筑物、构筑物对改造项目基础施工的影响呈现出复杂性和多样性。

为应对不同情况下基础施工复杂多样化，在基坑支护设计中往往采用多种基坑支护形式相互结合的方法，来保证整个支护结构在施工过程中的安全,要在消费比较合理的情况下，控制结构和其周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑及地下公共设施等)的安全。

1 支护方案选择及原理

1)针对周边环境及地下管线复杂，水位较高且地下土层为高灵敏度土及液化土层的情况，在基坑周边采用三轴搅拌桩形成止水帷幕，减少基坑降水量，采用坑内深井降水与坑外回灌相结合的降水方案，有效减小对周边环境的影响。

2)在离建筑物及管线较近的坑壁，若有坡道并且为二次施工的地方，基坑深度局部加深时，加深的地方设双排桩+双排桩+对撑进行支护，双排灌注桩支护结构是由平行的钢筋混凝土桩及桩顶的冠梁把前后排连接起来沿基坑长度方向形成空间门式围护体系，整体刚度比较大，结构稳定性比较好,空间效应强,致使结构的侧向水平位移小,能有效控制结构变形。在阴角部位，无法进行多排灌注桩支护施工时，在双排灌注桩桩顶设冠梁，加斜钢支撑进行支护形成一个整体的受力构件，可有效控制支护结构桩顶的水平位移，减小该处冠梁的弯矩。为稳定坡道土层，在坡道标高较高处加设土钉进行支护。在挖坡道土层时，内侧双排桩至设计标高后，在外侧灌注桩上和已完的主体结构同一水平处焊接钢板，加设对撑形成的支护结构和主体相结合的作法来保证基坑的变形和位移。

3)在离建筑物较远的坑壁采用钻孔灌注桩加预应力锚索进行支护，支护桩是承担土压力的主体，加设土层锚索一方面改善了桩的受力状态，降低了桩的弯矩，减少了桩顶位移，保证了周围建筑物与道路的安全；另一方面，减短了桩长，降低了支护体系的造价。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程：测量、放线定位→止水帷幕桩→灌注桩→挖土→冠梁→钢支撑→土钉墙→挖土→预应力锚索→挖土→基础结构→钢支撑。

2.2 施工操作要点

2.2.1 测量放线定位

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出帷幕中心线角点坐标(或转角点坐标)，利用测量仪器精确放样出帷幕中心线，并进行坐标数据复核，同时做好支护桩，做好工程测量复核单，提请甲方验收。其他支护桩依次进行测量放线，再进行施工。

2.2.2 止水帷幕桩施工

施工工艺流程：开沟槽→搅拌机就位、对正→喷搅拌下沉(制备水泥浆)→喷搅拌上升→移位进行下一幅。

针对液化及高灵敏度土层，搅拌桩施工时采用套接一孔法(如图1所示)，二搅二喷工艺。

2.2.3 双排灌注桩+双排灌注桩+对撑施工

1)施工时，首先在止水帷幕桩(三轴桩)达到设计强度后，开始隔一打一和隔三打一施工第一道和第二道双排灌注桩。针对高灵敏度及液化土层，灌注桩孔无法成形，在选择套筒时比传统施工时套筒要长，长度约5 m，钻孔时孔内保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力。采用泥浆(水、膨润土和添加剂)拌成的混合物进行护壁，在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，若还是无法成形时，用粘土全部回填捣实后重新钻进。

2)土方进行开挖至内侧双排桩顶标高时，凿出桩钢筋，设一道连系梁，梁的钢筋与凿出的桩钢筋和格构柱分别焊接，浇筑混凝土，连系梁起到支撑的作用。

3)在内外侧双排桩施工完后，对固定格构柱的立柱桩进行施工，图2所示格构柱与桩中钢筋笼焊接成为一体且重叠3 m，随最后一节钢筋笼一起放入，安放好钢筋笼后，浇筑混凝土至设计标高。

4)基础结构施工完后，开始支护桩和结构的对撑施工，首先把钢管与冠梁上预埋的钢板进行焊接，并经格构柱与基础结构(±0.000处)顶板中框梁中预埋的钢板进行焊接，这样支护体系与结构形成了一个整体，保证基坑的变形和位移。

2.2.4 双排灌注桩+斜钢支撑施工

1)支撑桩在支护桩施工时同时施工。

2)钢管支撑及装配构件的制作。

由于钢支撑较长，需分段加工，现场组合。制作时应分组编号，现场拼装为成型单根支撑。

3)钢支撑的架设。

每节段分层开挖至钢支撑架设的高度后，立即放出支撑位置线和各支撑构件的中心线。

施工时采用一台20 t吊车，起吊点在构件两端1/3处，然后轻放在事先打好的支撑桩钢立柱的牛腿支架上(如图3所示)。

2.2.5 土钉施工

施工时，严格控制基坑开挖深度，在施工第一道锚栓前，对已开挖的边壁土体进行喷锚构筑第1层混凝土面层,而后,击入注浆钢管,再喷射第2层钢筋网混凝土面层,待面层达到一定强度后进行土钉注浆,注浆应从底部开始,其注浆压力由低到高缓慢加压,若加压过大或过快可能会加速软土变形,严重时甚至会引起面层崩裂,对支护十分不利。注浆完后，立即用水泥袋将锚钉端部进行封堵。

2.2.6 锚索施工

1)锚索、制浆管制作。

锚索拉杆结构构造由专人制作，要求顺直。为保证拉杆有足够水泥浆保护层，沿杆体轴线方向每隔1.5 m设置一个支架，支架孔中穿两长一短三根塑料管，两根与钢绞线同长为注浆管，另一根管为封口管大约4 m～6 m。自由段涂黄油，用波纹塑(或塑料)管加套，并与自由段末端捆扎严实，保证自由段钢绞线在预加应力时自由拉伸。

二次注浆：将二次注浆管放在支架中间，第二次注浆管端部距孔底距离不大于500 mm，在距锚杆末端2L/3范围内设置注浆孔，孔径6 mm～8 mm，孔距500 mm，每个注浆截面的注浆孔2个，孔眼用防水胶带缠紧(软管前端要封闭)，自由端用直径22焊接钢管，前端与软管连接，外端套丝与高压胶管连接。

锚索钢绞线长度为设计有效长度(锚固段+自由段)+加强肋梁高度+加强垫板厚度+张拉设备工作长度。

2)钻机选择。

应选用大功率冲击钻机、等长钻杆和套管进行施工。

钻机就位后，要按照设计要求校正孔位的垂直、水平和角度

偏差。锚索的钻孔深度应超过设计长度0.5 m～1.0 m。

3)钻孔。

锚索成孔直径200 mm，成孔深度比设计杆体长度长0.5 m，采用清水钻孔套管跟进工艺，隔三打一的跳打法施工。

钻进时，先启动水泵，使冲洗液(泥浆)从钻杆中心流向孔底，在一定水压力(0.15 MPa～0.30 MPa)下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与套管的孔隙处排出。钻进时要不断供浆冲洗，始终保持孔口水位，因高灵敏度土不易成孔，必须控制好钻进速度，在钻进过程中随时注意出水速度、钻杆压力的变化，及时调整钻进速度。

4)拔出钻杆。

待钻至规定深度后，立即拔出钻杆。

5)插入锚索。

钻杆拔出后插入锚索，插入时将锚索有定位支架的一面向下放，在插入锚索第一次注浆完毕后将套管拔出，为保证自由段可以自由伸长，锚索自由段用塑料(或波纹塑)管包裹，与锚固体连接处用铅丝绑牢。

6)注浆。

桩锚预应力锚索用二次注浆和两次补浆工艺，第一次注浆采用孔底注浆方法，一次注浆充满后，将套管拔出，浆液会下降，要及时补充注满(填补套管缝隙)，注满浆的锚索孔口及时用草袋封堵，用钢筋(钢管)捣实至孔口不再泛浆为止。间隔4 h后，锚索孔口水泥浆初凝后，再次压力(0.5 MPa～1 MPa)补浆(增强锚索穿透止水桩缝隙水泥浆的密实度)。

7)腰梁加工及安装。

支护桩锚索腰梁采用钢筋混凝土腰梁。

8)预应力张拉锁定。

a.当锚索纯水泥浆固结体强度和腰梁的混凝土试块强度达到设计强度75%后，进行预应力筋张拉。b.装上千斤顶，开动油泵，对预应力筋进行张拉。每根锚索张拉锁定均要分级张拉，张拉至设计荷载的0.9倍～1.0倍后再按设计要求锁定。并认真记录各级张拉钢绞线的弹性伸长量。

3 效益分析

3.1 社会效益

针对高灵敏度土及液化土层复杂地质情况下，深基坑支护施工时，不同的周边环境采用不同的支护形式，不仅安全可靠，经济合理，而且施工方便，加快了施工进度。在基坑变形监测中，无论是桩顶的水平、竖向位移，桩身深层水平位移还是对周边建筑物、构筑物的变形监测，变形都在可控范围内，确保了基坑支护结构的稳定。

3.2 经济效益

该工艺由于因地制宜地采用支护形式，大大缩短了工期，节约了人工，材料等，可有效地降低施工成本，取得了一定的经济效益，为基础、主体的顺利施工提供了保证，安全性比较高，值得推广。

Study on support construction of high-sensitivity soil foundation

Shi Zhiqiang

(Shanxi5thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

According to high-sensitivity soil foundation support demands, the paper introduces support scheme selection and support principles, mainly describes foundation support forms and construction technology points, and analyzes social and economic benefits of deep foundation construction by applying various support forms, with a view to provide some guidance.

deep foundation, support form, construction

2015-05-22

史智强(1976- )，男，工程师

1009-6825(2015)22-0085-02

TU463

A