深基坑支护施工技术的应用

2018-02-17农其

建材与装饰 2018年30期

农其

（广西建工集团基础建设有限公司广西南宁 530000）

如今，工程项目的基坑深度越来越大，这样既增大了施工难度，又对深基坑支护提出了更高的要求。在施工中为保证施工质量与安全，需要采用合理可行的技术措施进行支护，其中最常用且有效的方法为采用桩基础。

1 工程概况

某高层建筑总高度为104m，由主楼和裙楼组成。工程基坑长度与宽度分别为180m和72m，主、裙楼基坑深度分别为9.2m和6.75m。基坑的北侧有一条市政道路，与基坑边缘相距11m，基坑西北侧为桥梁，桥台和基坑边缘相距25m，基坑西侧为河流，与基坑边缘相距8m。

经地质勘查，场地范围内地层情况复杂，主要力学参数为：①素填土，层厚为 4.1m，r值为 18.6kN/m，c值为 18.8kPa，内摩擦角为 13.4°；②淤泥质土，层厚为 1.1m，r值为 18.0kN/m，c值为9kPa，内摩擦角为 5°；③粉土，层厚为 4.0m，r值为 18.8kN/m，c值为27.4kPa，内摩擦角为 31.8°；④粉砂夹粉土，层厚为14.35m，r值为19kN/m，c值为15.8kPa，内摩擦角为27.4°。从工程实际情况看，深基坑周围存在既有建（构）筑物，且地层情况复杂，深基坑的开挖与支护可能对周围既有建（构）筑物造成影响，从而引起安全问题，所以必须做好协调安排，保证施工安全。

2 深基坑支护设计

根据现场实际环境，对场地范围内地层进行深入分析，经研究决定采用桩基技术对深基坑进行支护，即“高悬臂钻孔灌注桩+双排深层搅拌桩”。同时，为缩短悬臂的实际长度，桩顶部降低到地面下部2m，悬臂长度确定为7.2m。基坑东侧与西侧的场地较为宽阔，通过双排深层搅拌桩的应用，能与南、北两侧形成可靠的密封，同时进行二级放坡，在边坡的表面辅以喷锚混凝土[1]。

因所用支护结构体系的悬臂长度为7.2m，而基坑的深度为9.2m，所以在进行结构设计时，需要对以下方面进行充分考虑：

（1）因基坑南、北侧5m外有车辆行驶，故在破坏棱体长度范围内的地面荷载按照均布荷载进行计算，其中，匀布荷载的取值为15kPa。

（2）对于支护工程，根据土压力平衡基本原理来设计和计算。对于土压力与水压力，均采用合算的方法。

（3）按照相关资料，在有效降水区域内，内摩擦角能提升10%左右，在土体固结情况下，充分考虑支护结构和土体侧摩阻力之间的影响，C值也能提升10%左右。

（4）对被动土压力予以修正，修正系数取0.5。结构设计过程中的计算与验算内容包括：土压力改进计算、桩长计算、桩强度计算、允许位移量计算、通过验算确定基坑底部渗透稳定性[2]。

3 施工工艺与相关技术措施

按照以上深基坑支护与桩基础施工技术路线，实际施工过程中，为保证施工质量，需要编制严格且具体的质量标准及控制措施。

3.1 钻孔灌注桩

在深基坑工程中，钻孔灌注桩用于承受桩侧范围内的土压力，在施工过程中应重点考虑下列几个方面：

（1）沿基坑边缘布置的钻孔桩，其桩位直线最大偏差应控制在50mm以内。

（2）在施工中切实做好各项控制工作，通过有效的控制杜绝缩颈与塌孔，并确保桩身垂直度的最大偏差在1%以内。

（3）桩基施工过程中采用每间隔一个桩位进行跳打的方法。

（4）对钢筋笼实际安装高度与具体钢筋布置方向进行严格控制。

（5）对桩身混凝土实际浇筑施工进行严格控制，保证浇筑施工的连续性，以免发生断桩等施工质量问题和事故[3]。

（6）对成桩桩顶的实际标高进行严格控制，为桩顶连系梁施工作业奠定良好基础。

3.2 深层搅拌桩

在深基坑工程中，深层搅拌桩作用在于止水，效果显著，完成处理后可成桩、成墙。如果地下水具有一定侵蚀性，施工前应通过试验来确定该施工方法是否具有适用性与可行性，此外，在冬季施工中，还应特别注意低温可能造成的影响，并采取合理可行的处理措施，以保证最终的施工效果能够达到预期。

在施工过程中应重点考虑下列几个方面：

（1）做好三通一平，查清场地范围内地下管线具体位置，以免施工使其破坏。根据设计图纸进行放线，准确确定每个搅拌桩的具体位置；桩位用竹片进行定位。若需改动位置，则应取得设计单位与监理单位的审核认可，不可私自执行。做好一切施工准备，如供水供电，临时便道，材料、机具堆放等。施工中需要用到的材料必须提前进场，水泥和外加剂应有齐全的合格证明，水泥必须送试验室检验确认合格后才能在施工中使用。

（2）施工中执行好四搅与二喷工艺，确保水泥土的搅拌能达到均匀。对四搅与二喷工艺而言，它主要对应以下工艺流程：持续搅拌并下沉→持续注浆并搅拌提升→提升至孔口时第二次搅拌并下沉→第二次注浆并搅拌提升[4]。

（3）场地地表土性质较差，在浅层范围内存在较多杂物，使深层搅拌桩实际施工有很大困难，易产生不同程度的机械设备故障，相邻两个桩身的施工有很长时间间隔，产生深层搅拌的接头，无法形成稳定可靠的止水帷幕。在施工过程中，如果有接头产生，则应通过压力灌浆来进行处理。

（4）对成桩的实际标高进行严格控制，为桩顶连系梁实际施工创造良好条件，做好施工检查和记录，及时发现与处理潜在的问题。

4 原位观测与信息反馈

在施工中布置应力和位移检测元件，对土体压力及沉降进行实时观测，为土压力实际分布及桩身弯矩的研究提供理论依据。

（1）对支护方案参数选取是否可行进行验证。通过实际测量可得，深度和土压力为线性关系，同时按桩长范围内土体性能指标，采用加权平均值直接取代土压力强度。如果采用这一方法得出的土压力结果和设计值之比为0.8与0.83，则可使用加权平均值取代分层土压力。

（2）通过桩身内力与桩顶变位实际测试可知，桩身实际弯矩和桩身实际位移基本匹配。在部分地段，桩身实际变位可以达到121mm，此时使圈梁发生拉裂，缝宽在2mm以上。通过分析可知，根据变形裂缝控制基本要求，在使用钢筋后缝宽将停止增加。如果产生裂缝，则说明支护结构可能产生失稳，桩身依然处在弹性状态[6]。

（3）对周边建（构）筑物实际沉降进行观测。从实际观测结果可知，在设有止水帷幕的深基坑当中，由于降水与开挖造成的沉降，不会对周边环境造成影响和安全威胁。

（4）采用爆破的施工方法对桩头进行截除时，对支护结构体系造成的影响。在土建施工过程中，需要对主楼深基坑范围内的桩头进行截除，施工方法为爆破法。通过现场观测可知，爆破前，支护位移保持在3mm范围内，在爆破之后，由于冲击力作用，会使支护结构体系实际问题增加至67mm，大于设计值。在及时反馈后，停止了现场的爆破施工。在之后的截断施工过程中，由人工采用空压机的方法有效减小了变形，使施工过程中的结构位移总量始终没有超出设计要求。