型钢斜支撑组合支护技术在深基坑工程中的应用

许业勇 （安徽省第二建筑工程公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

宣城利华世纪新城三期基坑支护工程属于临时性工程，基坑东、南、北安全等级为二级，西侧为一级。开挖深度为9.1～10.3m，主要采用灌注桩+坑内斜支撑，灌注桩上部自然放坡宽度为1.5m，采用高压旋喷桩作为止水帷幕，面层采用土钉、锚管，挂网喷射混凝土。工程最终得以高质量顺利竣工，型钢斜支撑组合支护技术在其中发挥着较为关键的作用。

1 场地工程地质条件

1.1 土层分布

工程拟建场地微地貌单元属河间地块，场地地形平坦，对基坑支护工程产生影响的土层自上而下主要包括杂填土、淤泥及淤泥质土、粉质粘土、粉质粘土夹粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、中细砂夹砾石、砾卵石夹砂、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩。

1.2 地下水类型

结合勘探资料，工程拟建场地地下水类型可分为两类，分别为上层滞水与承压水，上层滞水主要处于杂填土、淤泥及粉质粘土上部孔隙之中，填土厚度、地势高低直接影响水量。由于场地填土普遍厚度较大，场地上层滞水的水量较为丰富，补给源主要为大气降水、地表水，渗入低洼处及蒸发为主要排泄途径。场地无统一地下水位，勘探期间测得静止水位标高处于9.84～11.60m区间，地下水年变化幅度约为2m；承压水主要分布于淤泥质粉质粘土所夹粉土、粉细砂、中细砂夹砾石、砾卵石夹砂、强风化泥质砂岩孔隙中，水利丰富。承压水补给源为地下径流，直接受到水阳江河水水力影响，该层承压水头为3～4m，水位标高处于7.5～8.5m区间，水位年变化幅度约为2m。结合试验资料，可确定场地地下水、土层对混凝土结构及其内部钢筋存在微腐蚀性[1]。

2 支护结构与止水帷幕

工程东北角、西北角采用了灌注桩+水平角支撑支护，这一部分施工本文不做讨论，其他部分则采用了灌注桩+坑内斜支撑，并同时选择了高压旋喷桩作为止水帷幕，这部分施工属于本文研究的关键。深基坑支护的总体施工顺序可概括为：“钻孔灌注桩→止水帷幕→冠梁→截水沟→斜撑系统→土方开挖→土钉、锚管→混凝土面层挂网喷射→排水沟→集水井→坑底垫层→地下结构→回填土→拆除斜支撑系统”。

工程共使用411根钻孔灌注桩，其中包括承台支座桩，桩径分别为 φ900mm（有效桩长 5m）、φ1200mm （有效桩长分别为16m、17m、18m）、φ1000mm（有效桩长分别为 13m、13.5m、14m），数量分别为166根、144根、95根，坡面桩间距均为2m。采用C30强度等级的混凝土，保护层厚度为50mm，采用HRB400级钢筋作为钢筋笼钢筋，需保证轴线和垂直轴线方向偏差、垂直度偏差分别控制在50mm、0.5%范围内；采用长度为10170mm、550×550格构式斜撑的斜撑系统，采用Q345钢的钢支撑，焊缝高度hf≥10mm，焊接节点处均为满焊。施工过程中需保证斜撑焊死前的预应力施加最小为300kN，并保证临时支撑架无晃动位移且较为牢固；高压旋喷桩止水帷幕设置于钻孔灌注桩中间，采用二重管高压旋喷桩，桩径、桩中心距、有效桩长、相邻桩搭接分别为600mm、400mm、9～12m、200mm，桩偏差需控制在50mm以内，垂直度偏差需控制在1%内，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1，水泥掺量需不低于30%，注浆压力、水泥用量分别为10-20MPa、200kg/m[2]。

3 支护方案及具体施工要点

3.1 钻孔灌注桩工艺流程

钻孔灌注桩工艺流程可简单概括为：“测放桩位→埋设钢护筒→砌筑泥浆池→钻机就位→配置泥浆→钻进→泵入泥浆→钻进至设计桩底标高→检测孔斜率、孔深、孔径→清孔→沉碴测定→钢筋笼安放→灌注混凝土”，具体施工要点如下：①成孔施工。需采用泥浆护壁，并在具体施工前做好机械设备的检查维修及调试。旋挖过程中需保证钻头中心、钻杆轴线始终处于同一铅垂线上，并时刻关注土层变化，与地质剖面图核对，桩的倾斜率需控制在1%以内，并基于抽查保证泥浆满足护壁要求。②钢筋笼制作及吊装。采用箍筋成型方法制作钢筋笼，需全部焊接加强箍筋与主筋，且保证主筋内缘保持光滑、钢筋笼下端垫齐，采用双面电弧焊进行主筋焊接。采用10d长度的单面搭接焊进行主筋搭接，这一过程需保证主筋同心度，采用四点吊装法进行钢筋笼吊装。③水下混凝土灌注。采用常规垂直导管提升法进行施工，需保证导管在0.6MPa水压下不漏水且矢弯≤1‰，同时还需要保证混凝土灌注过程中接头不会出现断裂问题，导管内径为φ250mm。水下混凝土灌注需在二次清孔完毕、工程师检查签字后进行，灌注过程需一气呵成，并重点做好混凝土顶面标高控制，保证超灌高度控制在1m左右。灌注过程的连续性、节奏性需得到保障，导管埋深需控制在2～6m。

3.2 高压旋喷桩工艺流程

高压旋喷桩工艺流程可简单概括为：“配置水泥浆→桩机就位→对中→调平→钻进下沉→喷浆提升→复喷→管路清洗→进入下一循环施工”，具体施工要点如下：①桩机就位。需严格按照防渗墙轴线进行旋喷桩机定位，机座的调平需基于桩机上的连通管，并保证桩机偏斜率、桩位对中偏差分别控制在5%、50mm内。②钻进下沉。先后启动浆泵、主机，保证其正向转动，接钻杆直至设计深度。③喷浆提升。到达设计深度后，施工人员需通过反向旋转实现钻杆的提升，为保证孔口微微返浆，需同时启动高压泵注浆。在到达设计桩顶后，提升即可停止，但为保证桩头密实均匀，仍需旋转、喷浆数秒，图1为高压旋喷桩工艺示意图[3]。

图1 高压旋喷桩工艺示意图

3.3 坑内斜支撑工艺流程

应用型钢斜支撑组合支护技术的坑内斜支撑工艺流程可概括为：“放样→加工钢梁→挖土→钢梁校正就位→预加应力→焊接”，具体施工要点如下：①钢梁加工。采样氧气切割方式，切割前需进行污物、铁锈清理，切割后则需要做好飞溅物、端口边缘熔瘤的清理，并消除1mm以上的缺楞与裂纹以及毛刺。为保证焊接平整度，焊接前需校正焊接平台，全面焊接需在点焊检查无误后进行。②斜撑土方开挖。需结合图纸设计，并在具体施工中在斜撑两侧增加0.5～0.8m的工作面，由此开展放线挖土施工。在基槽深度达到1.5m时，即可进行放坡施工，按照1∶1.5的比例进行放坡，同时需保证基槽内存在可靠的系统。③斜撑校正。斜撑的焊接位置需在承台预埋件或腰梁上标明，斜撑吊送需使用吊车，并配合临时钢管架的搭设固定斜撑、校正就位。

4 型钢斜支撑组合支护技术应用要点

4.1 结合土方开挖工况

为保证型钢斜支撑组合支护技术更好服务于深基坑工程，施工单位必须保证整个支护体系施工工艺密切配合，且自上而下分层进行土方开挖，每层开挖按照由中间到两侧的顺序进行，开挖、支护均基于分段、分层开挖展开，以此保证型钢斜支撑组合支护技术的应用能够获得足够的每层土方开挖厚度支持。为保证基坑稳定，需保证每步开挖预留土台，以此控制基坑土体位移，下步施工需在达到设计要求后进行。

4.2 严格开展检查与验收

为保证型钢斜支撑组合支护技术的应用质量，坑内斜支撑施工的检查与验收必须得到重视，具体施工过程中，需保证所有焊缝均得到严格的外观检查，焊接尺寸也需要同时得到测量及记录。还应严格遵循《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）要求进行构件的外形尺寸测量，并进行记录。为满足监理部门复检需要，需结合质保体系中的测量表格要求和形式进行测量记录，并保证在现场进行所有构件的验收。

5 结论

综上所述，型钢斜支撑组合支护技术可较好服务于深基坑工程施工，在此基础上，本文涉及的钻孔灌注桩工艺流程、高压旋喷桩工艺流程、坑内斜支撑工艺流程、结合土方开挖工况、严格开展检查与验收等内容，则提供了可行性较高的型钢斜支撑组合支护技术应用路径，而为了更好发挥技术优势，位移监测的高质量开展、支护过程中的安全保障同样需要得到重视。