排桩+钢筋混凝土内支撑基坑支护体系施工技术分析

张璋 蔡建

0 引言

在高层建筑日益增多的背景下，对深基坑工程提出了更高的要求，需要优化施工技术，按照工程建设需要，优化施工技术与技术参数，合理开发地下空间，为深基坑支护技术得到合理的应用提供条件。排桩+钢筋混凝土内支撑在此背景下，成为很多建筑企业开展深基坑施工的首选方案，其可以发挥建筑材料的最大功效，还不会对边坡造成不良的影响，满足边坡在变形控制方面的要求。

1 工程分析

1.1 工程概况

本文以天津市河东区某经济适用住房项目为例，基坑开挖深度为6.3m（6.6m），基坑平面东西长约127.9m，南北宽约127.9m，周长495.4m，面积约16 484.3m2，本工程±0.000m 相当于大沽高程+3.400m，场地整体地下车库1 层，埋深-6.6m、-6.9m；基坑与护库河距离约80m。

1.2 地质条件

地质层强风化岩、层粉土、层粉质粘土与层杂填土的层厚分别为1～2.6m，3.1～5.8m，0.6～5m，0.70～5.9m。

1.3 周边环境

初见水位埋深 1.80～2.30m，相当于标高 1.05～0.79m。静止水位埋深 1.30～2.00m，相当于标高 1.64～1.18m。

表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。一般年变幅在 0.50～1.00m 左右。

基坑东侧距离用地红线约2.9m，红线外为营区道路，距离基坑约10m 远为库房平房区；基坑南侧距离用地红线约5.8～6.5m，红线外为邻近住宅的单层储藏间，南侧一幢3 层住宅楼区距离基坑15m，基坑南侧离新仓库护库河约80m；基坑西侧距离用地红线约3.9m，红线外为营区道路，距离基坑约15m 为居民3 层住宅楼（按天然地基考虑）；基坑北侧距离用地红线约3.4～4m，红线外为营区道路，距离基坑约20m 为6层住宅楼（按桩基础考虑）。

2 基坑支护方案

通过现场调研，本工程基坑在形状方面基本呈正方形。基坑平面东西长约127.9m，南北宽约127.9m，周长495.4m，面积约16 484.3m2。基坑开挖深度为6.3m（6.6m）。在工程中，周边土层中可能涉及未探明的地埋管线，不适宜锚杆施工。考虑到项目离周边建筑很近的实际情况，需要做好坑边变形控制工作。

通过工程参数的研究，在多方案对比下选择排桩与钢筋混凝土内支撑支护形式。在工程进行中，于临河一侧设置止水帷幕，选择水泥土搅拌桩，保证桩端处于基坑底5m 以下的位置。桩长与桩径分别为11.5m 与700mm[1]。基坑支护系统平面图如图1 所示。

图1 基坑支护系统平面图

3 桩基施工

3.1 钻孔灌注桩施工

3.1.1 测量放线

在桩基施工中使用钻孔灌注桩施工，需要在设置测量控制点前建立闭合导线控制网，接着测量转为桩位中心点并需要在随后完成校验、复检工作，记录相关工作的数据。

3.1.2 成孔

使用钻孔灌注桩施工技术，在成孔期间考虑钻孔可能存在偏移、钻机摇晃、卡钻等状况，将钻进速度维持在1～1.5m/min。如果出现停钻的情况，不能急于复工，需要查明导致停转的原因并在发现问题后快速改正错误的作业方式。接着开始进行钻进工作，快速处理钻出的土方，将清理土方转移至指定地点[2]。

3.1.3 混凝土泵送料成桩

在钻孔灌注桩施工中必须保证混凝土与设计要求一致，同时需要在混凝土泵送料成桩期间关注塌落度，将其控制在180～220mm 的范围中，确保混凝土具备流动性。在混凝土应用中采用边压混凝土边提高钻杆的操作方式，在接近地面处应该放缓提管速度，同时需要清理孔口部位的渣土，必须保证泵送速度与钻杆提升速度相适配。在成桩期间还应该将灌注提升速度维持在2.5m/min。在此期间不能采用先提钻后灌料的方式，否则会影响工作质量。

3.1.4 下插钢筋笼

在混凝土灌注工作结束后，应该在插钢筋笼前清理地表的土方。在下笼环节中需要明确工作顺序，借助钢筋笼自身重量，将其压入地下，在不能继续压入时应用振动锤。振动锤的使用可能导致钢筋笼偏移设定的位置，为防止振动锤振动作用，影响施工作业效果，将插入的速度限制在1.2～1.55m/min 的区间中[3]。

3.2 立柱桩与钢格构立柱的施工

在支护结构施工中应该确定支承立柱施工要求，为良好的完成施工任务，应该将钻孔灌注桩作为支承桩的首选。立柱桩基与相连部分是设计需要关注的内容，保证该部位设计满足规范的前提下，保证支撑梁与立柱桩连接参照框架梁与框架结构格构柱的构造方式[4]。

选择格构式钢柱作为立柱桩基坑底上部的组成元素，下部定为钻孔灌注柱，桩端进入基坑底部的深度与桩径分别为5m、700mm。选择焊接的方式连接钢格构柱和灌注桩钢筋笼。另外，必须保证格构柱与钢筋笼的对接位置不存在偏差，保证双方固定牢固，在浇筑混凝土与吊装就位环节，格构柱与钢筋笼不会出现松动的状况。

4 内支撑施工

4.1 冠梁施工

在冠梁施工中，应该清楚标高处需要关注的施工内容，在梁底标高部位，需要留300mm，冠梁钢筋混凝土结构施工需要在清理桩头混凝土浮浆后进行。冠梁施工需要清楚关注事项，修整立柱上部，为冠梁施工可靠、安全地提供条件。在冠梁部位，及时凿除灌注桩超灌部位的混凝土[5]。

4.2 钢筋混凝土内支撑梁施工

4.2.1 内支撑梁土方开挖

对于围檩与内支撑梁部位，需要明确工作需求。在该部位需要进行挖土作业，在机械挖土的过程中，应该留出300mm 的土体，最后在人工操作方式下清底。

4.2.2 内支撑梁垫层浇筑

以内支撑梁两侧边界各外扩150mm，作为垫层的边界线，高度100mm，测量放线，模板安装，垫层混凝土浇筑。

4.2.3 内支撑梁混凝土浇筑

浇筑钢筋混凝土支撑，应采用整体浇筑成型的方式。在分段施工期间，应该关注施工细节，在支撑断面处留下垂直缝，还应该对垂直缝进行适当的处理，提高接缝的严密性。另外，桩与混凝土围檩间可能存在间隙，应该选择混凝土填嵌两者的缝隙。在混凝土选择方面，选择超过C30 的细石混凝土。

最后进行内支撑梁模板施工、内支撑梁钢筋施工，保证相关工作严格按照要求进行。

4.3 拆除钢筋混凝土内支撑

完成基坑内土方开挖、基础底板施工等工作后，按照设计要求，在基础筏板与支护桩间浇筑基础等高素混凝土换撑板带，待基础筏板与换撑板带均达到设计强度后，便符合钢筋混凝土内支撑拆除的条件。拆除可以选择混凝土切割拆除或人工拆除等方法。

本项目采用切割拆除，有两个相关创新点的应用。目前两个创新点，已申请国家专利，并已受理。

（1）构件拆除过程中的临时支撑施工方法，本发明主要解决的问题是拆除作业过程中的临时支撑，本方法比叉车托举稳固，稳定性又优于井字架支撑。用钢管扣件搭设回顶架体，由于构件底面具备足够的平面刚度，故顶层受力件为木枋。具体技术方案为根据构件形式、截面类型、凌空高度、起重机参数等确定拆除分段位置，从而确定绳锯工作位置及回顶体系构造参数。顶部预留供绳锯可自由穿过并稳定运转的构造空间，从而保证拆除作业过程中构件的稳定，提高作业安全性。

（2）切割拆除过程中防止绳锯夹紧装置及其使用方法，切割过程中，随着切割缝的加深，绳锯位置已越过保护层，受力主筋割断后，切割部位的受力发生变化，切割缝两侧的构件会趋向切割缝处移动，可能会导致两侧构件夹紧绳锯，绳锯无法正常作业，甚至崩断，存在作业安全隐患。本发明主要解决的问题是使用本装置，可有效控制绳锯被夹紧，保证绳锯正常作业，减少安全隐患。具体技术方案为，切割作业初始阶段，切割缝由构件外部向内扩展，绳锯基本越过保护层即将到达受力主筋前，将本装置塞入切割缝中，转动紧固手柄至本装置发挥效用，然后继续切割，切割完成后，反向转动紧固手柄使装置卸力，取出本装置，拟拆除构件呈自由状态。

5 基坑变形监测

5.1 基坑监测

基坑变形监测一般委托具有资质的专业机构进行，支护结构、周边建筑物、管线都是基坑监测需要关注的内容，查看该部位是否存在变形的情况。另外，基坑底部、地下水状况与基坑周边土体变化也是监测工作的重点内容。

5.2 布置监测点

建筑物沉降是监测工作的主要内容，提高建筑监测水平，可以掌握工程地面建筑物真实的沉降情况，一般会在该区间设置一定数量的观测点，清楚工程地面的沉降问题，结合掌握的信息进行合理的干预，防止出现沉降程度过大，出现损坏建筑物的情况。本项目基坑监测点位有一个创新点，是一种新型观测点位。基坑的变形监测指的是基坑在开挖及使用过程中，利用精密仪器，对基坑支护结构、边坡及周边的建筑、管线、道路等进行的观测。基坑监测工作对于指导正确施工、避免事故发生有着重要意义。目前的变形观测点位多为普通膨胀螺栓式，外露的观测位置较小，不够醒目，车辆通行或施工作业时被挪位或损坏的风险较大，可能会影响观测数据的准确性。

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，故此提出一种用于基坑变形监测的观测装置，使观测点位更加醒目，减少被破坏的可能性，从而保证观测点位的稳定，保证观测数据的准确，可以更好地指导施工，减少事故隐患。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

（1）本实用新型通过在预测点位上方设置预埋壳体，通过预埋壳体进行对观测点位的防护，支撑篦对盖板进行支撑，且加强肋一则对支撑篦进行有效支撑也能保障预埋壳体的整体的可靠性和安全性，通过打开盖板透过观测口对观测点位进行检测，盖板外侧的警示涂层便于查找定位，使观测点位更加醒目，减少被破坏的可能性，从而保证观测点位的稳定，保证观测数据的准确，更好的指导施工，减少事故隐患。

（2）本实用新型中的支撑篦通过交叉设置的拱形梁，利用拱形梁的设置可以将保证支撑篦的支撑强度，利用端部的卡槽也可以便于安装定位。

（3）本实用新型中的盖板包括两个对称设置的板体，两个板体转动节点处设置有扭簧，通过扭簧可以将板体在自由状态下处于打开状态，便于观测，利用两个板体上的插槽一与连接件的端部实现勾结，将两个板体进行连接并将其处于水平状态，避免其在车辆误通过时对整个装置造成损伤。同时连接件处于隐藏槽内部也不会被车辆误伤（如图2）。目前该实用新型专利已受理（如图3）。

图2

图3

5.3 监测方法

在监测过程中会使用到高精度水准仪、全站仪等现代设备，在设备的辅助下观测地形；在开挖土方的环节中，应该确定观测的频率，每隔2d 观测1 次；在支护施工阶段，将观测的频率控制在一天一次，在覆土工作结束后即可以结束现场监测的工作。

6 结语

在深基坑工程中，需要清楚工程的环境信息、土质情况，综合工程建筑信息，考量建筑施工要求，选择排桩+钢筋混凝土内支撑支护的方式。由于工程地下水丰富，为了提高施工的安全性、有效性，止水帷幕选择高压旋喷桩。将地下水对基坑形成的不良影响控制在最小范围内。钢筋混凝土内支撑支护在外荷载抵御方面有良好的效果，可以防止土体移位，提高工程周边建筑的安全性，借助工程带来良好的社会效益与经济效益。