多支护模式的深基坑支护施工关键技术

王平勋，李林焘

(中国五冶集团有限公司第一工程分公司，四川成都 610000)

随着城市的快速发展，出现了大量的城市高层建筑和超高层建筑，与此同时，深基坑支护规模也越来越大。陆小利[1]结合国内外深基坑支护的经验，设计了深基坑桩-锚支护体系；王宇等[2]采用斜撑对深基坑进行支护，通过理正软件进行方案设计和验证，优化了深基坑施工方案；樊娟莹[3]对微型钢管桩加锚索在深基坑项目中的实际施工应用进行了说明。本文对某深基坑不同区域采用了三种不同支护方式，并加强场地硬化和基坑防排水工作，从而达到了安全、经济、节省工期的目的。

1 工程概况

1.1 项目概况

该项目位于成都市锦江区喜树街以东，芙蓉中街以南，椿树街以西，新规划道路以北，交通方便，位置优越，总建筑面积约32×104m2。拟建建筑物由商业附属裙楼及高层住宅楼组成，包括4个地块，商业裙楼为1～3层，高层住宅楼为18～30层不等，下设2～3层地下室，由于地形起伏较大，地下室局部架空，基坑开挖深度在4.2～12.0 m，具体如表1所示。

表1 地下室及基坑开挖深度情况

1.2 工程地质条件

在基坑开挖深度范围内，根据钻探揭露，场地地层从上至下依次为第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系中下更新冰水堆积层(Q1+2fgl)和白垩纪灌口组(K2g)组成，具体情况如表2所示。

1.3 水文地质条件

场地内存在的地下水为赋存于人工填土、黏土裂隙以及含卵石黏土层中的上层滞水、埋藏于白垩系灌口组泥岩裂隙中的基岩裂隙水。上层滞水受大气降水和地表水渗透补给，水量不大，以蒸发方式排泄。

表2 工程地质情况

2 基坑支护总体设计方案

城市建筑施工时，由于邻近建筑物较多，深基坑支护应当考虑多方面的因素[4]，比如开挖深度、地质水文条件、施工机具等，并应当加强施工期间的变形监测。对深基坑支护方式的选择作了一些建议:

(1)放坡。当基坑开挖深度不大，并且地下水位较低，土体稳定性较好，周边开阔，可进行放坡施工。

(2)排桩。基坑开挖风险较小，开挖深度不大于5 m，地下水位低于基坑底面时，可采用排桩支护，必要时可采用双排桩[5]。

(3)钢桩+锚索。当基坑深度较大，地层稳定性较差，需要多种支护方式共同支护，如钢桩、锚索共同支护[6]，锚索类型及长度根据施工实际确定。

(4)钢筋网+喷射混凝土。这种支护主要是为了保证边坡稳定性，常常结合放坡施工及其它支护方式共同采用。

本项目分为四个地块，每个地块开挖深度、周边环境和施工条件存在差异，在综合安全、工期和经济的考虑下，采用了“放坡+网喷”“放坡+排桩”和“排桩+囊式扩大头锚索”三种支护方式，具体支护方式的选择见表3。

表3 支护方式的选择

3 支护施工关键技术

3.1 场地地表硬化处理

本项目位于成都东郊三级阶地，场地内黏性土为膨胀性岩土，为防止地表水长期侵泡土壤，影响护壁安全，对场地内地表采用C15混凝土进行硬化处理，硬化范围为冠梁水沟内边至围墙内侧(图1)。

图1 场地硬化处理

3.2 排桩施工技术

(1)采用全站仪进行桩位坐标、高程复核，沿桩中心拉十字线至1.5 m以外并作好护桩标记。

(2)钻机设备就位，开机进行旋挖取土，机械配合将加工好的钢护筒吊入孔内，调整好护筒的中心和垂直度，在检查无误之后用土石将护筒外四周空隙填实夯牢，保证钢护筒在钻进施工中牢固不变形和位移。

(3)设置泥浆池，用于钻孔施工时的泥浆制作、储备及排桩混凝土灌注时溢出泥浆的排放。将黏土投入泥浆池，注入适量清水，配合挖机等搅拌制成泥浆，泥浆材料选用黏性好、成块状的优质黏土。

(4)采用旋挖钻进成孔施工的湿式钻斗(回转斗)，钻进施工前应先在护筒内注入护壁泥浆，同时在施工过程中随着取土的进行及时注入泥浆，始终保持泥浆在孔内的液面高度以避免孔壁坍塌。将钻机钻杆回转到桩孔位置后将钻斗垂直放下并开始转动取土，当确定桩孔深度达到要求后，将钻斗更换成清孔斗并下降到底部，待悬浮颗粒较大的砂石沉降进入料斗并清除。

(5)钢筋笼采用现场制作，其保护层厚度50 mm，焊接时不能使主筋断面受损，制作堆放场地应保持平稳、清洁、防雨、防水，护壁钢筋采用孔外绑扎入孔。

(6)混凝土浇灌采用车泵输送泵入孔，通过下料漏斗提斗提升导管在泥浆中浇筑，混凝土浇筑要一气呵成，不得中断，以保证混凝土的均匀性，间歇时间一般应控制在15 min内，任何情况下不得超过30 min。

3.3 冠梁及拉梁

(1)混凝土强度等级为C30，钢筋保护层厚度50 mm。

(2)施工缝处强度低，不应设置在转角及其附近15 m范围内。

(3)主筋采用双面搭接焊，搭接长度5 d；或采用单面搭接焊，搭接长度10 d；或采用绑扎搭接，搭接长度满足规范要求。

(4)模板的接缝不应漏浆，模板内部不应有积水，模板与混凝土接触面应清理并涂刷隔离剂。具体支护形式如图2。

图2 冠梁支撑模板

(5)混凝土浇筑以泵送C30混凝土为主，采用插入振动器振捣，每次振捣时间不少于30 s，直至混凝土表面呈现浮浆和不再下沉为止。

3.4 囊式扩大头锚索

囊式扩体锚索施工是在支护桩施工完成后进行，钻机工作面宜低于锚索标高面0.5 m，工作面宽度不得小于15 m，工作面应能保证机器正常作业。

(1)锚索为承压型囊式扩体锚索，主要由钢绞线、锚具、承压型囊、注浆管、锚索定位器及承压板等组成，以上材料均采用工厂定制、现场安装方式。

(2)自由段孔径150 mm，锚固段孔径600 mm，先用150 mm的钻头钻至设计深度，然后上提3.0 m，先采用清水扩孔，从上往下进行扩孔，然后再从下往上进行复扩。

(3)高压喷射扩大头扩孔完成后，应立即取出喷管并将锚索放入锚孔内至设计深度。

(4)注浆时采用压浆泵先在囊内注浆，囊内浆体注满后，用另一根注浆管采用相同的水灰比在囊外注浆，当孔口看到水泥浆时，停止注浆。

(5)锚索预应力张拉采用锚杆张拉机进行，达到设定的预应力后予以锁定。张拉应在注浆体强度达到75 %后一次性进行张拉锁定。

3.5 桩间护壁施工

面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式。土方开挖时，应确保网喷支护作业面平整，壁面喷射混凝土厚度为80 mm(图3)。

图3 桩间护壁施工示意

(1)网筋采用Φ8@250×250 mm钢筋绑扎而成，横向加强筋采用Φ16三级螺纹钢筋与桩体的植筋(Φ16钢筋)焊接，间距为1.0 mm(砂层分布区域间距调整为0.5 m)。

(2)喷射混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级为C20。

3.6 防排水措施

为防止基坑外围雨水流入基坑，自然放坡部分坑壁顶部用水泥砂浆或喷射混凝土散落料封闭。护壁桩部分冠梁上部采用页岩多孔砖砌筑水沟，水沟截面尺寸为350 mm×500 mm。水沟内外均用防水砂浆抹面，水沟外侧设置150 mm×200 mm的C15混凝土挡水带，挡水带双面均采用防水砂浆抹面。

4 结束语

高层建筑深基坑支护是高层建筑修建最基础的一环，其施工质量直接影响建筑工程整体的质量安全及使用安全，因此，应根据项目的实际情况及地质水文条件，选择适宜的支护方式。本项目分为四个地块，每个地块的基坑开挖深度、周边环境及土体结构存在一定的差异，因此选择了“放坡+网喷”“放坡+排桩”和“排桩+囊式扩大头锚索”三种不同的支护方式，并对支护关键技术及其参数进行了说明。在该项目施工过程中，无安全事故发生，无倾覆、坍塌等发生，确保了深基坑支护工程的安全、质量及工期进度，取得了良好的社会和经济效益。