复杂条件下多种支护组合形式的深基坑施工技术概述

2021-07-07苏志华漆昌勇罗佩峰李海生

北方建筑 2021年3期

苏志华，张鹏，漆昌勇，罗佩峰，李海生

（中建科技有限公司华东分公司，上海 201109）

0 引言

近年来，随着城市立体化建设的不断发展，地下空间规模不断扩大，建筑地下空间的利用也逐渐趋向于复杂化和多样化，对深基坑支护的要求也越来越高。传统单一支护形式因安全性、经济性和施工进度计划等问题难以满足这类建筑的需求，因此，多种支护组合形式的深基坑施工技术越来越受到业界的关注和青睐。

多位学者对多种支护组合形式进行了大量研究并取得一定成果。蒋洪胜等[1]通过实际工程，根据基坑周边环境保护要求的不同探讨了多种支护形式在深基坑工程中综合应用的情况。魏仁杰等[2]介绍和分析了不同开挖深度和复杂环境条件下多种基坑支护形式的组合应用和监测结果。陈新武等[3]研究了选取多种支护形式的条件和方法。张海等[4]对比了多种支护体系形式及其经济性。黄乌燕等[5]研究了基坑开挖的合理性对地下工程造价和精度的影响。徐拥建等[6]总结了SMW工法与放坡结合的复合基坑围护结构形式的施工方法和技术经验。

本文从实际工程出发，研究了SMW工法桩、混凝土支撑、可回收高压旋喷预应力锚索、土钉墙、拉森钢板桩和型钢斜抛撑等多种支护形式组合应用的深基坑施工技术，以求为复杂条件下深基坑施工多种支护形式的组合应用提供一定的参考。

1 工程概况

杭政储出【2018】31号商业商务项目位于杭州市江干区环站东路与天成路交叉口西侧，是集办公、商业、餐饮等功能于一体的钢框架-核心筒结构特色商业商务用房项目，由2栋地上11层、地下2层的建筑组成，地上建筑高度49.750 m，底板垫层底标高为-10.700 m（相对标高）。基坑南侧为天城路，围护桩轴线距离人行道路边线约7 m；基坑东侧为环站东路，围护桩轴线距离人行道路边线约1.6 m～4.3 m；基坑西侧为二号港河道，汛期水位高程约为4.30 m（相对标高-2.05 m），围护桩轴线距离河道边线约16 m；基坑北侧为在建项目，围护桩轴线距离其围护桩约10.7 m。基坑支护形式（见图1）。

图1 基坑支护形式

2 工程地质及水文条件

根据勘察报告提供的资料，场地勘探深度以浅地下水按埋藏和赋存条件主要分为潜水和承压水。经查阅附近水文地质资料，地下水位年变化幅度在1.0 m～2.0 m，承压含水层隔水顶板层顶埋深约为13.7 m～18.3 m，厚度约为23.3 m～32.7 m，含水层最大揭露层厚9.8 m，水量较丰沛。

地基土自上而下分为6大层，细分为10个亚层，分别为：①0杂填土全场分布，层顶埋深0.00 m～0.00 m，层厚1.00 m～4.50 m；①1粘质粉土局部缺失，层顶埋深1.00 m～2.90 m，层厚0.90 m～3.80 m；①2-1粘质粉土全场分布，层顶埋深2.90 m～5.50 m，层厚1.50 m～5.00 m；①2-2砂质粉土全场分布，层顶埋深5.50 m～8.10 m，层厚1.10 m～3.70 m；②2砂质粉土全场分布，层顶埋深8.20 m～11.60 m，层厚4.40 m～9.60 m；③2淤泥质粉质粘土全场分布，层顶埋深13.70 m～18.30 m，层厚21.50 m～27.70 m；④2粉质粘土局部缺失，层顶埋深39.50 m～42.00 m，层厚1.10 m～7.00 m；⑤2粉质粘土局部缺失，层顶埋深39.80 m～46.50 m，层厚0.70 m～2.40 m；⑤3夹细砂局部分布，层顶埋深41.60 m～44.90 m，层厚0.60 m～3.10 m；⑥3圆砾胶结性较好，局部粘性土含量较高，全场分布，层顶埋深43.90 m～47.20 m，最大揭露层厚9.8 m。深基坑坑底在②2砂质粉土层，土方开挖范围内地基土物理力学指标见表1。

表1 开挖范围内土层物理力学性质

3 基坑支护概况

基坑四周均采用Φ850@600三轴水泥搅拌桩内插H型钢的围护形式，并根据现场及周围环境条件采取不同的基坑支护形式（见图1）。

3.1 基坑东侧

基坑东侧，H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）加1道钢筋混凝土水平支撑，支撑标高以上部位采用土钉墙的支护形式。

3.2 基坑西侧

1）基坑西北角、西南角。H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）加1道钢筋混凝土水平支撑，支撑标高以上部位采用土钉墙的支护形式。

在识字教学的过程当中，一方面要锻炼学生独立识字能力，授之以识字之“渔”，而非汉字之“鱼”。教师理性思维的体现，在于对学生须识汉字的整体感知与合理归类，为学生有效识记汉字奠基铺路。另一方面要培养学生识字兴趣，通过教师对课堂教学模式的创新，把相对枯燥的汉字识记过程能动的转化为具有趣味的认识世界的手段与方法。

2）基坑西侧中部。H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）及下方各设1道可回收高压旋喷预应力锚索（-7.55 m），压顶梁标高以上部位采用土钉墙的支护形式。

3.3 基坑南侧

1）基坑东南角。H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）加1道钢筋混凝土水平支撑的支护形式，其角部距离红线、地下管线及车行主干道较近，支撑标高以上增设拉森钢板桩局部支撑。

2）基坑西南角。H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）加1道钢筋混凝土水平支撑，支撑标高以上部位采用土钉墙的支护形式。

3）基坑南侧中部。H型钢顶部压顶梁部位（-4.55 m）及下方各设1道可回收高压旋喷预应力锚索的支护形式（-7.55 m），该部位存在消防水箱、变压器等设施，支撑标高以上增设拉森钢板桩局部支撑。

3.4 基坑北侧

1）基坑东北角、西北角。H型钢顶部设1道压顶梁（-1.65 m），压顶梁下方围檩部位（-4.55 m）加1道钢筋混凝土水平支撑，支撑标高以上部位采用土钉墙的支护形式。

2）基坑北侧中部。该部位距离在建项目深基坑较近，压顶梁下方采用放坡加型钢斜抛撑的支护形式。

4 深基坑施工关键技术

4.1 SMW工法桩施工

本工程从投资方的角度来看，在经过技术可行性、经济效益性、工程安全性等方面的对比分析后，SMW工法都有一定优势。SMW工法特别适合以粘土和粉细砂为主的松软地层，挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕。且SMW工法以水泥土桩为主体结构，向其中置入H型钢，构成的结构兼具承受荷载与防渗、挡水双重作用。

本工程SMW工法桩施工工艺流程为：清除障碍物、场地平整→定位放线→开挖沟槽→导向型钢定位、划定钻孔位置→搅拌机就位、校正复核桩机水平和垂直度→钻头喷浆并切割土体下沉至设计桩底标高→停留搅拌并提升复搅、成桩→桩机移位、定位、校正→履带吊辅助插入型钢→下道工序重复施工。

4.2 钢筋混凝土支撑施工

钢筋混凝土支撑强度高、变形小、跨度大，不受周边场地不足的限制，常被应用于软地基深基坑施工工程中。

结合工程实际，钢筋混凝土支撑施工工艺流程为：土方开挖→支撑垫层及油毡施工→钢筋绑扎→模板支设→混凝土浇捣养护。图2～图3分别为钢筋混凝土支撑施工现场和钢筋混凝土支撑成型图。

图2 钢筋混凝土支撑施工现场

图3 钢筋混凝土支撑成型图

4.3 高压旋喷预应力锚索施工

高压旋喷预应力锚索支护方法具有施工工艺流程简单、施工速度快、环保安全等优点，其加固效果相较普通锚索更好，可用于各类土层，常用在饱和淤泥质土基坑支护工程中。

结合工程实际，高压旋喷预应力锚索施工工艺流程为：锚索杆体制作→测量定位→钻机就位→校正孔位调整角度→钻进（高压扩孔）成孔→安装锚索→高压旋喷注浆→自然养护→安装锚头锚具→张拉锁定。图4～图5分别为高压旋喷锚索施工现场和高压旋喷锚索成型图。

图4 高压旋喷锚索施工现场

图5 高压旋喷锚索成型图

4.4 土钉墙施工

土钉墙施工设备简单、施工噪音低、振动小、不影响环境，能够显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡。

土钉墙施工工艺流程：人工修整坡面→钻机成孔注浆→绑扎钢筋网→喷射第1层混凝土→喷射第2层混凝土→设置排水系统。图6为土钉墙喷射混凝土成型图。

图6 土钉墙喷射混凝土成型图

4.5 拉森钢板桩施工

拉森钢板桩具有高强、轻质、施工机械简单、施工方便快捷、无需养护即插即用、止水性好、耐久性好、可回收循环利用、环保无污染等优点，常用于粉质粘土、淤泥土、流沙土等软土。

结合工程实际，拉森钢板桩施工工艺流程为：场地平整→定位放线→设备调试→夹桩及就位→插桩→锤击沉桩→停锤→桩机移动（直至施工结束）。图7～图8分别为拉森钢板桩施工现场和拉森钢板桩成型图。

图7 拉森钢板桩施工现场

图8 拉森钢板桩成型图

4.6 型钢斜抛撑施工

型钢斜抛撑在控制基坑位移、施工工期、经济效益、减少环境污染等方面具有较大的优势，适用于各种土层。

基坑北侧中部距离在建项目深基坑较近，为了增加施工空间，故采用型钢斜抛撑，使用该支护方法能够加大挖土空间，使得土方开挖更加方便。型钢斜抛撑施工工艺流程：预留区土方开挖至围檩底→围檩梁施工→预埋件安装→围檩梁混凝土强度达到设计要求→土方开挖至底部预埋件底标高→施工底板预埋件或者底板预埋件施工→安装支撑。型钢斜抛撑施工完毕后，所有深基坑支护即全部施工完成，支护成型图见图9。