狭小空间深基坑复合支护体系施工技术

□□ 郭世峰

(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030000)

引言

随着科学技术的日益进步，城市化发展的不断加速，为了解决城市，特别是大中型城市人类居住与办公问题，人们不得不将建筑空间由以往的低层、多层结构转向高层、超高层结构。在向高空发展的同时也不断地向地下空间开发，由此在城市狭小的空间中，深基坑支护、开挖、降水等施工环节成为了工程施工的重点与难点。

1 工程实例

某工程项目占地面积为9 287.7 m2，总建筑面积为40 955.77 m2，主楼部分地下3层，地上24层，地库部分地下2层。基坑开挖深度为11.7 m，东西长约为110 m，南北宽约为60 m，整体呈长方形，基坑面积约为6 600 m2。由于地处闹市区，周边环境复杂，基坑支护形式为基坑4个角部采用钢筋混凝土灌注桩加1道水平钢管内支撑；基坑南、北侧中部采用钢筋混凝土灌注桩加1道预应力锚索支护；基坑四周止水帷幕采用三轴水泥搅拌桩，降水采用坑内管井降水，坑外回灌。但由于基坑东侧距离建筑物较近，为保证基坑尺寸，经与设计院、建设单位协商，基坑东侧三轴搅拌桩与钢筋混凝土灌注桩施工采用横向三轴搅拌桩，中央部位再套打钢筋混凝土灌注桩，为此施工难度增加。

2 工程存在问题及问题解决思路

2.1 存在问题

工程存在问题如下：

(1)该工程基坑支护与土方开挖相互影响，其中腰梁、预应力锚索、钢支撑需穿插施工，各工序的衔接是重点，也是难点。

(2)该工程基坑支护体系紧邻红线，桩位偏差过大直接影响基坑尺寸和红线。

(3)基坑水平钢支撑体系安拆受施工场地限制，无法正常施工。

2.2 解决思路

针对工程存在问题分析如下：

(1)根据专项施工方案提前规划施工路线，待基坑周边三轴搅拌桩、钢筋混凝土灌注桩施工完毕且达到一定强度后，分段分层土方开挖，每1段第1层土方开挖深度不得超过腰梁底标高，待每段临空作业面形成后开始腰梁、预应力锚索、钢支撑等工序施工，确保工序衔接紧密。

(2)采用JPS精准定位每个桩位，为减少误差，对三轴搅拌桩在沟槽内安放定位槽钢，对灌注桩、格构柱施工在定位点安放定位装置。

(3)水平钢支撑安拆采用现场原位组装，采用50 t吊车、三脚架，倒链、千斤顶配合进行安拆作业。

3 工艺原理

狭小空间深基坑复合支护施工技术的基本原理是基坑四周止水帷幕采用三轴搅拌桩，内侧垂直支护体系采用钢筋混凝土灌注桩，水平支护体系四个角部在-4.45 m处做腰梁加水平钢管内支撑，中部在-4.45 m处做腰梁加预应力锚索，灌注桩顶部采用冠梁连通，最后随土方开挖进度在侧壁喷射混凝土面层。

针对该工程施工场地狭小，基坑支护体系先沿基坑四周打三轴搅拌桩，再施工钢筋混凝土灌注桩、格构柱，然后开始冠梁施工，之后基坑整体分区域分层土方开挖至腰梁底，开始腰梁、预应力锚索、钢支撑、混凝土面层穿插施工，接着第二步、第三步土方开挖，开挖同时进行混凝土面层施工。土方开挖到垫层底后，要及时浇筑混凝土垫层。

具体工艺流程图如图1所示。

图1 深基坑复合支护施工工艺流程

4 施工过程及质量控制

4.1 施工准备

深基坑复合支护施工准备如下：

(1)施工前，应掌握工程水文地质资料及周边建筑物、构筑物、地下管线等相关资料。根据图纸、勘察报告及周边相关资料优化图纸。

(2)鉴于该工程的特殊性，为解决施工场地狭小带来的问题，将图纸后浇带位置做调整，并及时做好技术核定，以便整体规划施工段，确定施工顺序及机械配置。

(3)根据后浇带划分，最终确定为4个流水施工段，考虑东侧钢支撑施工困难，待四周桩体施工完毕并达到一定强度后，采用两台WY370反铲挖机从东向西退台挖土施工，尽快为腰梁、钢支撑、预应力锚索分段提供临空工作面。

(4)考虑到基坑上部土质软弱，为避免桩孔塌陷，在平整场地后对打桩区域局部进行夯填、碾压。

4.2 三轴搅拌桩与钢筋混凝土灌注桩施工

三轴搅拌桩与钢筋混凝土灌注桩施工是该工程最为紧张的阶段，也是决定后续工作正常进行的关键所在，所以，先进行基坑四周的三轴搅拌桩施工，期间穿插主楼部位的钢筋混凝土灌注桩施工，待三轴搅拌桩施工完毕，再进行支护体系的钢筋混凝土灌注桩的施工。该工序的重点在于准确定位桩位，确保桩位偏差在允许范围内。具体施工控制如下：

(1)测量放线

在测量放线前，必须核验建设单位提供的基准点，然后根据图纸给定的坐标数据现场测设出基坑围护结构的轴线交叉点，并对交叉点做好标志，引设到安全位置做好保护，现场交叉点应不少于3个，每个点必须引设到安全位置并做好保护，根据交叉点放出需要施工的桩位点，每次桩位点的施放必须以这3点为依据，严禁根据已放的桩位点施放桩位点，以免出现累计误差。

(2)安装定位架

无论是三轴搅拌桩还是钢筋混凝土灌注桩，在打桩前，必须在桩位点上安装定位架，严禁盲目施工。对于三轴搅拌桩，一般采用铺设槽钢的方法来做定位架，具体做法为：先开挖沟槽，在沟槽两侧根据桩位控制线铺设定位槽钢，然后在定位槽钢上画出桩位控制点，操作人员依据桩位控制点即可正常施工。

4.3 第一步土方开挖

第一步从基坑东侧挖至标高-5.0 m处，先挖腰梁及支撑部位，再向房心顺序展开。

第一步土方开挖前，应做好以下工作：

(1)降水井穿插于混凝土灌注桩施工环节，待基坑止水帷幕及侧壁混凝土灌注桩施工完毕，降水井开始抽水。降水井水位应低于开挖深度0.5～1 m。

(2)冠梁施工完毕，待混凝土强度达到设计强度的75%(具体以试块报告为准)。

4.4 钢支撑及预应力锚索施工

钢支撑、预应力锚索施工两者互不冲突，工艺上水平钢支撑施工前，必须在腰梁施工完毕并达到一定强度后方可安装水平钢支撑，预应力锚索施工是在腰梁施工前先将锚索打入，再施工腰梁，最后施加预应力。

由于施工场地有限，钢支撑施工采用现场原位拼装整体吊装法进行施工，即腰梁施工完毕，平整钢支撑区域场地，然后现场组装钢支撑架体，架体包括各节钢管，调整节、端头节，待连成整体后，采用50 t履带吊整体起吊配合安装。在安装期间，施加预应力时需要注意以下问题：

(1)施加预应力前仔细查找图纸，明确预应力设计值，该工程预应力设计值为500 kN。

(2)预应力施加前，检查油泵、千斤顶校验情况，以免运行期间出现异常。

(3)施加预应力时，预应力值应比实际值多加10%的预应力损失值，且预应力施加应分级进行，第一次预加60%～80%，及时检查螺栓、螺帽是否异常，若无异常，则施加第二次预应力，此次预应力值可施加到设计要求。

(4)每次预应力施加要做好记录并备案。

(5)在二次预应力施加到位后，采用预先准备好的锲块在活络端末端楔紧，然后对千斤顶卸力，移开千斤顶，解开钢丝绳挂钩，完成吊装。

4.5 第二及三步土方开挖

第二步、第三步土方采取接力退台挖土，挖至垫层底。

第二步、第三步土方开挖前，应注意：腰梁、预应力锚索注浆体及混凝土面层达到设计强度的75%后方可进行。对降水井采取保护措施，并做好降水工作。伴随开挖进度对支护桩立面及时进行喷射混凝土面层。

4.6 适用范围

该技术适用于城市建筑基坑深度较深、周边环境复杂且场地狭小的基坑支护工程。

5 结语

随着社会的发展，深基坑工程在大城市中屡见不鲜，采用多种支护体系综合支护，有效地阻止了基坑壁的滑移；提高了基坑内侧松软土质受基坑壁处土体压力而产生的抗隆起力和基坑壁的抗剪能力。且该技术施工设备简单，采用水泥土搅拌桩机、锚杆机、锚杆张拉设备、混凝土喷护设备或灌注桩施工设备即可，有利于城市基坑施工场地狭小的场地施工，更有利于城市绿色施工。