公元时代城深基坑支护工程设计与施工技术

游宇

摘要：公元时代城基坑围护工程占地约为7400m2，最大开挖深度为17.55米。本基坑支护采用钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩止水帷幕作为基坑支护的结构体系。考虑到对周边道路和既有建筑的保护，基坑内部还是用了预应力锚杆、扩孔锚杆、土钉墙等施工工艺进行联合防护，保证了该项目深基坑的施工安全，合理控制了工期，节约成本，取得较好的效果。

关键词：基坑支护;止水帷幕;深基坑;土方开挖

1工程概况

公元时代城项目整个项目为综合性建筑，主楼地下三层，地上28层。基坑长108米，宽66.8米，最大开挖深度14.6米，核心筒位置局部17.55米。该建筑位于下元商业区核心地带，南侧距迎泽大街15.9米，距迎泽大街地下通道9米，西侧距和平路20米，北侧距西矿街13米，东侧距离某单位宿舍楼最近距离为5.3米。建筑物的位置决定了基坑稳定性的重要性。

2基坑特點

本工程地貌单元为虎峪河北岸一级阶地，开挖深度范围内有建筑垃圾杂填层，粉土层、砂土层等，在勘探深度范围之内揭露地下水类型上部为孔隙潜水，下部为微承压水。地下水位基本稳定在3.1米-5.1米左右，地下水主要由大气降水和河流侧向径流补给，水位随季节性变化较大，丰水期约为1.5米。

3支护工程重点、难点

本工程位于市中心商业地段，西侧、南侧、北侧有市区主干道路，东侧紧邻既有建筑。如何保证基坑开挖、锚杆施工等施工工艺对周边环境特别是民宅的影响控制在合理范围之内是本工程的重点。由于灵敏性粉土层、砂土层厚度大，承压水位高，对涉及到支护桩、帷幕桩、降水井、预应力锚杆、旋喷锚杆、土钉墙等施工工艺带来很大的困难。三轴搅拌桩止水帷幕垂直度、搭接长度、水泥掺量及搅拌顺序和搅拌时间控制，包括可能的局部漏水、涌水问题处理是本工程的难点。

4应对措施

在施工过程中充分考虑现场的土层情况、基坑不同区段周边环境，选择合适的施工工艺，进行合理的施工部署。为了重点保护东侧既有建筑的安全，采用混凝土内支撑支护方式，可有效限制邻近土体的位移，保证建筑物安全。东侧高楼距基坑护坡桩最近约为5.3米，对本区域采用混凝土内支撑支护，护坡桩桩径加大，护坡桩按照静止土压力计算配筋均匀布置。为减少锚杆施工对地层的扰动，特别是对含水分土层的扰动，采用双套管锚杆钻机，减小孔内水对孔壁的冲刷，降低水土流失。由于锚杆穿孔，不可避免穿透帷幕桩，因此必须采取加膨胀水泥对洞口予以封堵的有效措施，防止水土从孔洞中流失。考虑到本工程粗砂层较厚，具有微承压性，普通锚杆难以施工，对于粗砂层中的锚杆采用旋喷锚杆工艺，保证锚杆成孔、注浆质量。同时加强对该侧基坑本身及建筑物的位移观测，及时汇总分析监测数据，分析变形规律，如遇数据异常，需立即停止施工，待找出原因形成解决方案后继续施工。

5基坑综合支护设计

本工程采用钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩止水帷幕作为基坑支护结构，上部采用土钉墙加桩锚支护，部分区域采用混凝土内支撑，第二施工阶段二层地下室部分采用帷幕桩内插型钢。

5.1土钉墙

土钉采用钻孔注浆，孔径100mm，孔深6m，水平夹角10°，浆液水灰比0.45-0.5，注浆压力为0.4-0.6MPa。土钉墙喷射混凝土面板厚80mm，内置φ6.5@250钢筋网片，喷射完面层混凝土强度达到C20。

5.2预应力锚杆

预应力锚杆成孔采用双套管跟进工艺，成孔直径不得小于150mm，锚杆的杆体采用φs15.2钢绞线，锚杆采用纯水泥浆注浆，水灰比0.45-0.5。锚杆采用二次压力注浆，待锚固结石体强度达到设计强度后，进行锚杆张拉锁定。

5.3护坡桩间土支护

机械开挖后辅以人工修平、板内采用成品钢筋网片，桩土界面竖向间隔1米设置膨胀螺栓与护坡桩连接，表面喷射80mm厚细石混凝土，在有地下水的部位插入塑料管将水引出。

5.4护坡桩、冠梁

护坡桩纵向主筋采用上下段与基坑内外侧不均匀配筋，桩径0.8米，桩间距1.4米，局部位置桩径1米，桩间距1.6米，桩长从17.9米-25.5米不等，混凝土强度等级为C30。冠梁截面尺寸为1000*600，混凝土强度等级为C30。

5.5基坑止水帷幕

三轴水泥搅拌桩悬挂帷幕直径850mm，间距600mm，按照实际图纸及现场施工情况实行双控措施，采用P.S.A32.5水泥，水泥参合两不得小于18%，28天无侧限抗压强度不得小于1.5MPa。

6支护工程施工

6.1护坡桩施工要点

根据内业计算数值采用极坐标法将桩的中心点投测到现场，保证桩位准确。利用钻机旋挖斗将护筒压人土中，以穿越杂填土层为宜，为泥浆护壁施工的灌注桩提供孔内水头和定位导向。将钻机定位开始钻孔至设计深度后，静置20min左右待沉渣沉至孔底后用钻头捞渣。清孔完毕并验孔后，下钢筋笼，导管下放，开始浇筑混凝土。在清孔完毕至混凝土浇筑之前至混凝土浇筑前，应该控制在1.5-3小时内，超过4小时应重新清孔。混凝土应连续浇筑不得中断，孔内混凝土面进入钢筋笼2米左右适当提升导管，灌注至设计标高后必须超灌80-100cm，以保证凿去桩头后的混凝土强度。

6.2土钉墙施工

土方开挖至工作面后，修正边坡后喷射第一层混凝土，机械钻孔后将安设土钉，注浆管插入孔底，在注浆过程中缓慢撤出，保证孔内气体全部溢出。绑扎钢筋网片后，喷射第二层混凝土后应及时养护。

6.3预应力锚杆

钻机就位后校正钻孔位置及角度，钻至设计深度后空钻排出虚土，将钢绞线和注浆管插入孔内。把搅拌好的水泥将压人孔内，直到孔内液体和气体全部排出，孔口溢出新鲜浆液为宜。在锚索浆体初凝之前及时进行孔口补浆，确保锚固段浆体充实。一次注浆强度达到5MPa时进行二次高压注浆，达到劈裂注浆，提高界面摩阻值，达到设置预应力锚索的目的。锚杆注浆3天后悬挂钢腰梁，施加预应力对锚索张拉，上紧锚头锁定。

6.5护坡桩间土支护

当基坑土方开挖至一定深度后，将桩间土修整平，将制作好的钢筋网片用铆钉固定在护坡桩上面，喷射混凝土面。在有地下水的部位，插入塑料管引出地下水。

6.6三轴搅拌桩

三轴搅拌桩使用套接一孔法施工，二搅二喷工艺施工。测量定位后，开挖沟槽，清理建筑垃圾杂填土，设置导向定位型钢。桩机就位后，校正复合完桩机水平和垂直度开钻。开启空压机将拌制好的水泥浆液送至桩机钻头，钻头喷浆并切割土体搅拌。钻头喷浆并提升至设计标高后施工完毕进入下一组搅拌桩施工。施工过程中出现冷缝或遇到闭合情况，采取在冷缝处围复打三轴搅拌桩。

7基坑支护工程使用效果

基坑支护工程施工结合土方开挖，采用分层施工法，直至分层开挖支护结束。在地下三层结构施工过程中，结合施工进度，施工工况，进行全方位的基坑位移观测。在基坑开挖和使用过程中，周边道路与既有建筑物及防护体系的不良变形均控制在允许范围之内，基坑没有出现严重渗水现象，基坑维护工程达到预期的设计效果。