复杂环境条件下钻孔灌注桩+斜撑钢管体系在深基坑中的应用

叶汉忠，侯陈五，杨赛飞，张 烨

（江苏中南建筑产业集团有限责任公司，江苏 海门 266124）

1 工程概况

某商业综合体项目位于上海市闵行区华漕镇，东至龙蟠路，西至双鹤浦河，南至北青公路，北至季乐路，包括公寓、酒店、办公楼、配套商业及1层地下车库，均拟采用桩基。基坑大面积开挖深度约6.25m，基坑上口周长约830m，开挖面积约34 300m2。其中基坑三侧为市政道路，一侧紧邻河道，道路下方敷设有大量管线。基坑位置及周边情况如图1所示。

图1 基坑周边环境

2 工程地质及水文条件

2.1 工程地质条件

本工程所处的上海市闵行区属于滨海平原地貌类型。拟建场地绝对标高4.500m，现为空地，总体较平坦，局部有堆土，地势略有起伏。场地内北侧基坑内部分布有几处暗浜，浜土厚度1.20～3.10m，浜底标高介于1.620～0.120m，浜填土以灰黑色黏性土为主，土性极差。基坑开挖深度影响范围内土层特征如下。

1）①层填土，表层多为建筑垃圾，局部有水泥地坪，下部以黏性土为主，含石子、碎砖及腐殖植物根茎，土质松散不均匀，在拟建场地内均有分布，厚度变化较大，1.50～4.50m，平均厚度为2.51m。

2）②层灰黄色粉质黏土夹粉性土，含云母，氧化铁斑点及铁锰质结核，土质不均匀，呈可塑～软塑状，具中等压缩性。该层土土性较好。

3）③层灰色淤泥质粉质黏土夹粉性土，含云母、有机质，局部夹较多砂质粉土，土质不均匀，呈流塑状，具高等压缩性。拟建场地内均有分布。

4）④层灰色淤泥质黏土，流塑状，强度低，压缩性高，土质均匀，工程力学性质差。

5）⑤1-1层灰色黏土，含有机质、泥钙质结核及半腐殖植物根茎，土质较均匀，呈软塑状，具高～中等压缩性。拟建场地内均有分布。

主要土层的物理力学性质参数如表1所示。

表1 主要土层物理力学性能

2.2 水文条件

本工程涉及工程建设的水文条件主要包含以下2种。

1）浅部土层中的潜水 根据详勘报告，勘察时钻孔中潜水稳定水位埋深为1.2～2.6m，绝对高程为3.230～3.860m，潜水补给主要为地表水及大气降水。

2）深部第⑦层土中的承压水 根据最不利工况的高水头3m进行抗承压水稳定性计算，本工程一般底板开挖深度范围抗承压水稳定性满足规范要求。

3 钻孔灌注桩+斜撑钢管体系围护结构设计与施工

3.1 支撑方式选择

考虑到本工程基坑三面道路均为市政道路，且市政道路内敷设大量管线，另一侧紧邻河道，基坑开挖深度6.25～6.95m，地下室外墙距用地红线大部分在5m左右，如考虑地下室外墙施工时的作业空间，围护结构施工空间相对狭小。综合考虑，本项目不宜采用放坡开挖方式，只能选择直立壁开挖方式，并采用钻孔灌注桩+斜撑钢管支撑技术（见图2），该技术是一项基坑支护新技术，可取代常规方案支撑体系，特别适合取代常规的斜抛撑钢管方案，有利于优化施工流程及工期。

图2 钻孔灌注桩+斜撑钢管体系剖面

3.2 钻孔灌注桩+斜撑钢管体系施工流程

施工围护SMW工法桩、灌注桩+止水帷幕搅拌桩→施工注浆钢管，并跟踪注浆→施工顶圈梁，降水→分块分层开挖裙边土方及配筋垫层→分块分层开挖至坑底，浇筑配筋垫层、底板→施工地下结构至±0.000m，割除注浆钢管。

3.3 钻孔灌注桩+斜撑钢管体系施工要点

3.3.1 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩总体施工顺序为：定位和护筒埋设→机械就位和钻具校验→成孔施工→第1次清孔→钢筋笼吊放→第2次清孔→灌注混凝土→移机。

按照GB 50205—2020《钢结构工程施工质量验收规范》及上海市标准DG/TJ 08-61—2018《基坑工程技术标准》，钻孔灌注桩施工过程需注意以下几点。

1）考虑到水下承载能力，灌注桩混凝土强度等级不应低于C30，混凝土保护层厚度不宜小于50mm。

2）应对灌注桩的成桩质量进行控制，如表2所示。

表2 灌注桩成桩质量控制指标

3）桩顶泛浆高度确保有效桩混凝土强度满足设计要求。

4）围护桩正式施工前，为了解土层情况、施工特性及进行孔壁稳定性测试，宜试成孔，试成孔为2根。

5）成孔完毕至灌注混凝土间隔时间不应大于24h；一般采用正循环成孔。

6）相邻成孔施工，安全距离不应小于4d；或最少间隔时间不应小于36h。

7）清孔分两次进行：第1次清孔在成孔完毕后立即进行；第2次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行。清孔后的泥浆密度应小于1.15g/cm3。

8）围护桩清孔后30min内灌注混凝土。

9）钢筋笼绑扎符合要求后，固定钢筋笼吊筋，以使钢筋笼定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上拱。

3.3.2 圈梁及支撑

圈梁及支撑的总体施工顺序为：定位放灰线→夯实找平→支底模→弹中线→绑扎钢筋→支侧模→浇捣混凝土。

1）混凝土支撑和圈梁的混凝土设计强度等级为C30，钢筋的保护层厚度宜为30～50mm。

2）纵向钢筋采用焊接，接头应相互错开，焊接接头连接区长度10d，同一连接区段内纵向受拉钢筋接头数量不大于50%。

3）灌注桩主筋伸入圈梁850mm。

4）型钢格构立柱必须挺直，与支撑和立柱桩应连接牢固。

5）立柱中心偏位不得超过10mm，垂直度偏差不大于1/300，翼缘应与支撑轴线平行。

6）底板浇筑前，立柱必须焊接止水钢板。

3.4 钻孔灌注桩+斜撑钢管体系围护结构优点

针对本工程特点，结合现场安装情况，钻孔灌注桩+斜撑钢管体系围护结构具有如下优点。

1）支撑体系搭设及施工工艺相对简单，可有效减少施工工作量。

2）受力及传力方式简单明了，无需对底板进行分块施工。

3）无养护和拆除工况，无换撑工序，地下结构可连续施工，节约时间成本。

4）施工风险性较小，变形控制方法可靠。

本项目施工工艺一般用于1～2层地下室基坑，可解决常规斜抛撑二次挖土和缩短地下室施工工期。

4 结语

本工程采用钻孔灌注桩+斜撑钢管体系，实现有效空间作业范围内的高效施工，减少混凝土养护、拆除时间，无换撑工序，极大缩短施工工期，对于开挖面积较大而开挖深度有限，且施工空间受限的基坑工程有一定参考价值。