“联合支护法”在超深基坑施工中的应用

周拥军

(马钢张庄矿业公司 安徽六安 237400)

1 工程概况

安徽马钢张庄铁矿地处六安市霍邱县周集镇，东距G105国道约50m，是我国少有的尚未开发的特大型铁矿床，矿床资源储量丰富，可选性好，采、选生产工艺技术先进，装备大型化、自动化。选矿系统由16个单体组成，拟建“深井底流泵房”建筑面积3042m2，由深井底流泵房、地下通廊、锥形浓缩池三部分组成，其中深井底流泵房钢筋砼筏板基础设计标高-16.10m、地下钢筋砼斜通廊标高-14.50mm-7.65m、锥形浓缩池直径50m设计坡面标高-5.00mm-7.65m，该工程基坑最大开挖深度-17.12m。

2 周边环境条件

本工程东南侧为已建主厂房，距泵房地下室外墙线19m左右，基坑放坡后相距8.5m，基坑其余各侧相对空旷，由于地下室较深，受施工工艺及东南侧地域狭窄限制，全放坡施工虽然工艺简单，但挖、填方量大、工期长且危及主厂房及周边建筑物的安全。

3 水文、地质条件

(1)场地土层自上而下依次为:①杂填土，呈稍湿、松散状态，下部为素填土，主要为耕植土，层厚0.50mm-3.10m;②粉质粘土，可塑状态，层状分布，层厚0.50mm-2.00m;③粉质粘土，可塑呈透镜体状、似层状分布，层厚0.50～17.10m以下，本次钻探未揭穿。

(2)场地范围内第①杂填土层:具有一定渗透性，但补给量有限;第②～③粘性土层:具有弱透水性，属相对隔水层。地下水属上层滞水，地下水的水力联系较弱，未见强渗透性的含水层，上层滞水主要受大气降水、附近居民生活用水及施工用水的渗透补给，水量不大，但施工时仍需采取排水措施。

4 基坑开挖及支护方案

结合现场周围条件、水文地质情况、技术可行性、造价、施工安全等因数综合分析，本工程采用“放坡+排桩+钢支撑+预应力锚索”联合支护法施工。见平面布置图1。

5 施工流程

(1)土方开挖(0.00-5.00m):

①测量定位→②距基坑边线外1.0m布设排水沟→③土方开挖(1:1放坡，开挖至-5.0m)→④沿-5.0m坑底布设第2道排水沟;

(2)排桩、冠梁施工:

①桩机就位(钢筋笼制作)→②钻孔→③排渣(清孔)→④吊放钢筋笼→⑤插入砼导管→⑥清底→⑦灌注砼→⑧砼桩养护→⑨桩顶冠梁施工及养护;

(3)锚索施工及土方开挖(-5.00mm-16.10m):

①第一道锚索施工(采用间隔跳打方式)→②土方开挖(不放坡，开挖至-9.60m)→③第二道锚索施工→④土方开挖(不放坡，开挖至-13.10m)→⑤第三道锚索施工→⑥土方开挖(不放坡，开挖至-16.10m)→⑦清底→⑧坑底砼垫层封闭。见基坑开挖断面图2。

6 技术要求

(1)坑底留土:机械开挖至离设计标高200mm-300mm处采用人工挖土;

(2)灌注桩桩径偏差≤50mm，垂直偏差 ＜0.5%，桩位偏差≤50mm，桩底沉渣≤100mm;

(3)钢筋笼制作偏差:主筋间距≤10mm，箍筋间距或螺旋筋螺距≤20mm，钢筋笼直径≤10mm，钢筋笼长度≤50mm;

(4)灌注桩砼塌落度16cm-20cm，骨料≤4cm;

(5)锚索钻孔水平方向孔距在垂直方向误差≤100mm，倾斜度≤3%，锚索抗拔力280kN-350KN;

(6)锚索杆体长15m-18m，设置3排，水平间距3.2m(上部2排隔桩1锚、下部1排一桩一锚)，水泥注浆:水灰比0.5-0.6，一次注浆压力0.5-1.0MPa，初凝后二次注浆压力3MPa;

(7)预应力施加:注浆锚固强度达到15MPa(10～15天)进行张拉，张拉至设计荷载1.0-1.1倍退至锁定值进行锁定;

(8)锚杆外端固定:第一道锚索采用冠梁支座，第2、3道锚索采用2根25槽钢背对背组合腰梁，腰梁外侧安放钢垫板及楔形钢块形成支座;

(9)基坑转角处均加设型钢支撑，同冠梁预埋件刚性连接;见基坑支护断面图3。

7 主要工序和做法

(1)土方采用分层、分块开挖，分块间采用1:1.0放坡，小范围土层高差控制在1m内;

(2)分层开挖深度:内支撑或锚索下0.3m，分段开挖长度小于20m，施工过程中仔细核对开挖标高，开挖最后8～12小时连续浇筑垫层混凝土;

(3)上下层开挖时间间隔:内支撑完成后养护10天;上层锚杆完成后养护10天，张拉紧固力完成后;

(4)排桩支护开挖时间:桩体养护28天后进行土方开挖;

(5)坑顶、底布设排水沟，坑顶水沟要求反坡5%，开挖过程中及时排水，坑内不得带水施工;

(6)灌注桩采用跳打工艺，跳打间距间隔1桩，间隔时间≥24小时;

(7)灌注桩导管埋入深度1.0m≤h≤5.0m，抽拔导管速度不宜过快，要于混凝土落入量相适应;

(8)锚索钻孔严禁带水作业，必须干钻、跳打方式，待相邻锚索灌浆结束24小时后，方可施工本根锚索成孔作业;

(9)结合本工程地质情况，采用挂设“双层柔性尼龙网”结合简易轻型井点降水措施对桩间土进行封闭(常规做法“锚网喷浆”、工期长、成本高);

8 基坑监测

8.1 监测控制点布置

(1)监测点布置在基坑边缘以外2倍基坑深度范围内的建、构筑物、道路、地下管线上;

(2)支护桩顶水平及竖向位移布置间距≤20m，没边≥3点，设于冠梁顶部，对应的支护桩后部地表竖向位移点设于桩以外2m处;

(3)周围建筑物竖向位移观测点布置在建筑物四周拐角，每间隔15m设置1个且没边不少于3点，水平位移观测点结合竖向位移共同设置。

8.2 基坑检测要求

(1)发生基坑涌砂、突水、垮塌及雨后必须观测;

(2)水平位移:桩顶20mm，相对于基坑深度控制值0.3%，变化速率:3mm/d，连续2天;

(3)竖直位移:桩顶15mm，相对于基坑深度控制值0.2%，变化速率:3mm/d，连续2天;

(4)最大沉降:临近建筑物15mm，变化速率:3mm/d，连续 2 天;倾斜:2/1000，变化速率，0.1H/1000(H为建筑物承重结构高度)

(5)达到上述值80%为预警值，超过报警值时，立即停工查找分析原因并采取措施，待监测稳定或收敛后方可继续进行。

(6)施工监测过程应持续整过基坑至回填结束、支护退出工作为止，土方开挖期间，每天监测≥3次。

8.3 基坑沉降观测成果(见图4)

9 安全措施

(1)该工程属大型深基坑开挖，应由技术人员编制专项方案，企业技术负责人审批，专家组论证，上报总监理工程师审批、签证后，下发实施;

(2)基坑坡顶12m宽范围内禁止超堆荷载(包括弃土)，禁止荷载＞20KPa的车辆通行;

(3)坑边1.5倍基坑深度范围内严禁堆大于1m的土方或相对于该重量的其他材料;

(4)基坑边界周围设置排水沟，避免渗水、漏水进入基坑;

(5)基坑开挖时，边坡四周安排专人进行安全巡视，设定报警信号方式，指定机械和作业人员撤离路线;

(6)反铲在平台作业，履带应T形站位，作业前端用枕木或石块挡住，防止机械侧翻;

(7)备好遇险设施和物资(堵漏材料、回填材料、机械设备等)。

9 结语

施工中要严格控制各施工程序，按工艺要求作业，加强基坑排水管理，开挖期间做好应急排险预案并加强巡视，确保基坑开挖安全，为下道工序施工创造条件，本工程由于方案正确、组织得力“安全、质量、工期、造价”均取得了预期效果。同时也得出这样的认识:该支护方法工期短、安全系数高，适用于受区域限制的大型超深基坑开挖与支护。

［1］叶观宝.地质处理［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997

［2］刘俊岩.深基坑支护工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2001

［3］JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程

［4］GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范

［5］JGJ31-2013.建筑深基坑工程施工安全技术规范