深基坑工程中多种支护形式的组合和施工初探

周　瑜（广州市花都第一建筑工程有限公司，广东 广州 510800）

深基坑工程中多种支护形式的组合和施工初探

周瑜
（广州市花都第一建筑工程有限公司，广东 广州 510800）

摘要：本文通过工程实例阐述了放坡、钢花管土钉、深层搅拌桩水泥土挡墙、钻孔灌注桩以及预应力锚索等多种施工技术在深基坑支护中选型、组合及施工对策，分析了各工法综合应用的优势并论述其施工重难点。

关键词：基坑支护；深层搅拌桩；预应力锚索；施工工艺；监测

1　前言

基坑支护作为现代高层建筑施工中最重要也是最基础的环节，对充分利用地下空间，节约土地资源以及确保地上建筑顺利施工具有举足轻重的作用，合理选用支护结构不仅能保证作业人员的安全，还能起到节能降耗，减少成本的作用。因此，从技术先进性和经济合理性方面考虑，多种支护形式的组合可以优势互补，值得在具体工程中尝试和推广。

2　工程概况

某地下室工程建筑面积96806.1㎡，为二层停车场，设计±0.00m对应的绝对高程为7.50m，其中场地西北侧部分（一期）地下一层基坑已开挖建设，东侧接近已建管涵。拟建场地较为平整，平均高程（黄海绝对高程，以下同）约为4.00m，基坑北侧地面标高约为4.5m~5.5m。地下二层底板高程为-4.00m，基坑支护深度约为8.0m~9.5m。支护长度约为511.6m。地下一层和二层之间高差为4.0m，支护长度约为251.5m。

图1　

3　基坑支护选型及施工要点

3.1支护设计及选型

通过分析现场施工环境、地质水文条件和现有机械和人力配备，拟定采用放坡加土钉挂网喷面，结合灌注桩和深层搅拌桩水泥土墙作为支护和止水帷幕，具体设计如下：

基坑南侧比较开阔，基坑开挖深度约为8.0m，采用1：2比例分二级放坡，坡面采用钢花管土钉+挂网喷面进行支护（其中出土口坡道采用多排深层搅拌桩水泥土墙加固支护）；

基坑东侧有一钢筋混凝土箱涵，为保护箱涵，该侧2m以上采用1：2比例放坡，坡面挂网喷砼，以下部分采用Φ800@1100钻孔灌注桩+单排预应力锚索支护。

北侧邻近较多管线，放坡空间有限，上部约1.0m~2.5m采用1：1比例分二级放坡，以下部分采用Φ800@1100钻孔灌注桩+预应力锚索支护；地下一层和二层之间支护深度为4.0m，采用双排深层搅拌桩+双排钢花管土钉支护，基坑内侧一排每根搅拌桩芯处插入一根Ф48δ3.5，L=6000mm钢管，搅拌桩顶设置钢筋混凝土冠梁。

除北侧采用在钻孔灌注桩桩间设置2根Ф600@400单排双管旋喷桩作止水帷幕，其余采用Φ550@400×400双排深层搅拌桩作止水帷幕。旋喷桩须穿过粗（砾）砂层，进入隔水层不少于1.5m，或桩端到基岩面。

图2　

3.2各工序施工要点

基坑支护总体施工流程：

第一层土方开挖至第一道锚索标高→第一道锚索施工→冠梁施工→喷射砼施工→第二层土方开挖至第二道锚索标高→第二道锚索施工→腰梁施工→喷射砼→第三层土方开挖至第三道钢管土钉施工→钢管土钉施工→土方封层开挖并进行钢管土钉施工→最终土方开挖至基坑底标高以上300mm→人工修平。

（1）放坡+钢花管土钉+挂网喷面

基坑放坡施工主要针对地质条件较好，具有较大的空间，施工机械简单，技术要求不高，适宜进行大开挖，并能迅速组织施工。本项目南侧为出土口，周边空旷，选用放坡结合土钉在保证基坑稳定的前提下可大大降低施工成本。而基坑周边1~2m高程内，通过放坡也能进一步对支护结构卸荷，有利于支护桩的稳定。

控制要点：

①采用管壁厚Φ48×3.5钢管制作成滤管，入土端加工成桩尖状，滤水孔轴向间距500mm，孔眼前端（造管尖侧）焊接Φ12×2.0钢筋，交角30°构成孔前保护块；②采用土钉机将钢管按设计角度及位置对正，将钢花管击打入土中到设计长度。Φ60钢花管锚杆长度较长（L=14m），采用开孔机进行钻孔，然后再将钢管插入孔中；③通过高压注浆管安接在钢管头上，采用低压慢灌工艺，压入用32.5R水泥，按水灰比0.6~0.7配制水泥浆液，浆体中掺入早强剂，灌浆压力达到300~500kPa压力，并稳压3min~5min时间，即可停止注浆；④钢花管端头与Φ16加强钢筋双面焊接牢固。钢筋网采用φ6.5@200×200，钢筋网片的绑扎采用梅花形布点用铁丝扎牢。钢筋网横向每隔400mm或600mm设置Φ16钢筋短钉固定，竖向800mm或1000mm上下加设Φ16加强钢筋。

砼喷射前应对机械设备、水管、电线等进行全面检查及试运转，确保运行正常后方可施工。喷层厚度为80mm，强度C20。喷射混凝土自下而上按两层分段分片进行喷射。喷头应与受喷面垂直，并保持0.6m~1.2m的距离，控制好水灰比，力保砼面平整，无干斑式滑移流淌现象。砼喷射前应用水泥袋或其它物体将泄水管封堵以免堵孔，砼喷射完毕后将其取出。

（2）钻孔灌注桩+预应力锚索

利用钻孔灌注桩和预应力锚索的组合，可以充分发挥钻孔灌注桩的抗弯和抗剪性能，同时利用预应力锚索强大的抗拉性能对支护结构进行卸荷，避免支护过程中土压力过大引起支护结构的剪切破坏和过大变形。荷载传递方式明确简单：浅层土体→支护桩→锚头→非锚固段锚索→锚固段锚索→深层土体。

钻孔灌注桩控制要点：

①护筒采用4mm的钢板卷制而成，护筒内径应大于钻头直径100mm，为防止钻进施工中护筒外圈返浆造成坍孔和护筒脱落，护筒埋入自然地面以下1.5m，进入原状土0.3m-0.5m，且高出泥浆面200mm。②钻孔灌注桩全部采用泵吸反循环成孔工艺，吊车与导管灌注成桩；③根据桩孔施工地层特点及以往施工经验钻进技术参数为：压力10kN~30kN，转速30r/min~60r/min，泵量1500L/min~ 1800L/min。桩孔上部地段钻进时轻压慢转，尽量减小桩孔超径。在易缩径的粘土层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径。对“硬土层”采用大压力慢转速钻进，以提高钻进效率。砂层中则用中等压力、慢转速并适当增加泵量；④测定孔底沉渣，应用测锤测试，测绳读数一定要准确，用3-5孔必须校正一次。清孔结束后要尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30min；⑤混凝土强度C25，塔落度18cm~22cm。浇筑采用导管法，使用8’规格导管下至距孔底0.2m处。使用前需经过通球和压水试验，确保无漏水、渗水时方能使用，导管接头联结处须加密封圈并上紧丝扣。

预应力锚索控制要点：

①孔位允许偏差为水平方向100mm，垂直方向50mm，成孔直径不小于150mm，要求跟管钻进成孔，预应力锚索钻孔倾角为30°，孔深应超过设计长度0.5m，终孔后应认真清孔；②预应力锚索下料时应注意预留张拉段长度，安装前应认真清除锚索表面的油污和铁锈；③水泥浆采用42.5R普通硅酸盐水泥拌制，水灰比为0.50~0.55；④二次注浆成锚，第一次采用常压注浆，第二次注浆压力不小于2.0MPa，二次注浆时间间隔可根据现场试验确定；⑤锚索的张拉要求在腰梁和锚索锚固体强度达到设计强度70%后方可进行张拉锁定，采用QM15-5型锚具。

深层搅拌桩+双管旋喷桩

选用深层搅拌桩和双管旋喷桩作为止水帷幕，可以充分发挥土体固结后的止水性能，节约资源和成本，施工操作简单可靠并能形成一定的抵抗力，与钻孔灌注桩共同作用，对桩后土体起一定的应力隔断作用，减少应力并分担支护桩土压力，进而减少位移和变形。

本工程双管旋喷桩设计直径为600@ 400mm，布置在北侧作止水帷幕，相邻桩施工间隔时间不超过2h。

施工工艺采用高压旋喷施工，浆液压力不小于22MPa，提升速度不大于12cm/min~15cm/min，旋喷速度不超过20r/min，每米水泥用量不小于220kg，参数可根据试喷结果调整。桩体采用32.5R普通硅酸盐水泥浆灌注，水泥浆水灰比1.0，可加入0.01%的三乙醇胺。旋喷桩成桩14天后，方可进行相应处的土方开挖。

深层搅拌桩止水帷幕采用Φ550@ 400×400双排深层搅拌桩，L=14.5m；部分采用Φ550@450双排深层搅拌桩，L=8.0m；出土口坡道加强区域采用Φ550@450×450四排深层搅拌桩，L=12.0m；

深层搅拌桩施工技术要求：

①搅拌桩水泥用量不小于55kg/m，水泥采用32.5R，水灰比0.55~0.65；②采用四喷搅拌成桩，提升速度≤70cm/ min；③桩位允许偏差为50mm，垂直度偏差为1%，相邻桩施工间隔时间不超过2h，若因具体情况搅拌桩不能连续施工，应注意预留榫头；④若钻机困难，可减少桩径和桩间距，需保持搭接宽度不变，且最小桩径不得小于500mm。每减少桩径50mm，水泥用量可减少5kg/m；⑤若减少桩径，深层搅拌桩仍无法钻进，可改用单管旋喷桩加固帷幕。

3.3 基坑监测

为了了解基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确施工对原始地层的影响程度以及可能产生失稳的薄弱环节，分析支护结构的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价，这些离不开基坑监测。

本次监测可分为基坑工程主体监测和周围环境监测，施工监测项目和内容有：水位观测、水平位移观测、沉降观测和测斜观测。

布置桩顶（冠梁顶）水平位移监测点19个，坡顶水平、沉降位移监测点21个，周边建（构）筑物、道路沉降位移观测点12个，支护桩内力测点9个，预应力锚索监测点14个，水位观测井兼回灌井6个。

监测工作于基坑开始开挖施工时起至基坑回填完成时止，相邻两次的观测时间间隔不宜超过两天或每开挖一层（开挖深度1.2m）观测一次；基坑开挖支护结束一个月后观测时间间隔不宜超过10d；若出现基坑变形过大等特殊情况，则需加密监测次数。

基坑周边变形警戒值：当累计变形总量≥允许值的85%，或每天发展超过3.0mm，连续5天每天发展1mm以上，应立即停止开挖并加密人工巡视，严重的应考虑相关应急措施。

4　总结体会

通过制定周密的施工组织设计，合理布置机械和人工，该项目在90个日历天内顺利完工，同时监测数据显示基坑支护结构及周边建筑沉降和变形均在允许范围。通过粗略核算，采用放坡+土钉+挂网喷面、放坡+搅拌桩+锚索+止水帷幕等多种工法组合施工比单一采用最保守支护结构可减少约20%以上成本。因为西侧和南侧采用了部分放坡，施工难度大大降低，在土方开挖和汽车外运土方过程中，工期得到保障，也进一步促进了成本的缩减。

放坡施工简单快速，土钉墙实用可靠，排桩结构止水和受力均比较合理，具体应用中进行组合，充分利用各种结构抗弯、抗拉和抗剪等性能，扬长避短可以起到事半功倍的作用。

参考文献

[1] JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S]．

[2]罗桂红．土钉墙与排桩内支撑联合支护的设计及应用[J]．城市勘测，2006（06）．

[3]郝胜利，赵维．多种支护技术在复杂深基坑工程中的综合应用实例[J]．城市勘测，2007（06）．

中图分类号：TU753

文献标识码：A