基坑支护施工在南沙灵山岛尖地下空间工程的应用

曾环尚

（中交四航局第二工程有限公司）

1 工程概况

南沙灵山岛尖公共部分地下空间工程项目位于广州市南沙新区内，建筑总面积3.98 万m2。项目施工内容主要包括：地下商业街、深基坑维护结构、主体结构、地下通风、电气工程、给排水工程等。项目的施工总长度为837m，主体结构宽度40m。其中，公共通道区域与楼梯间的面积2.04 万m2，设备用房面积4328m2，商业街面积大概1 万m2，下沉广场面积5009m2，整个项目的建设成本为6.1 亿元人民币。

2 施工方案

普通支护区域内的基坑，可以使用放坡+桩支撑的方式进行支护。桩支撑结构设计为：灌注桩支护（Φ1000×1200mm）+钢筋混凝土内支撑，灌注桩设计是三轴搅拌桩止水。下沉广场区域的基坑深度7.45m，放坡厚度为2m，坡比1∶4；桩支撑的结构设计为：灌注桩支护（Φ1200×1400mm）+钢筋混凝土内支撑，灌注桩设计是三轴搅拌桩止水。下沉广场区域内的灌注桩的顶部标高更高，灌注桩直接与主体结构进行连接，可以作为建筑物的永久性结构组成。

3 基坑支护施工技术

3.1 支护结构灌注桩施工

⑴护筒埋设。灌注桩施工过程中，护筒选择使用钢制材料的护筒。钢护筒由Q235 钢板加工而成，钢板的厚度为8mm，钢护筒委托具备专业资质的厂家完成制作，使用平板车运输至施工现场。使用定位器对钢护筒进行成形处理，保证钢护筒接缝密实。钢护筒底部需要设置30㎝宽的钢带作为刃脚。

⑵成孔施工。基坑灌注桩使用钻机成孔施工，冲孔机从旁起辅助作用。钻机准备就绪后，施工人员对桩孔的部位进行复核，确保桩位精准性。浆液备置完成后开始钻孔，钻孔前期保持低速、匀速转动。待钻头全部没入土层中后，开始正常钻进作业。若钻进过程中出现钻进困难，可以换用冲孔钻进行作业。钻进过程中必须频繁检查桩位，一旦发现桩位偏离设计位置，立即进行修正[1]，保证桩位的垂直轴线和水平轴线，误差控制在±50mm，垂直度偏差控制在0.5%以内。

⑶终孔验收、清孔。成孔以后，在验收合格的情况下，可以开始首次清空作业。首次清孔可以使用换浆法施工，将低密度的水泥浆连续注入孔内，使桩底的渣土溢出孔外。清孔过程中，不断置换泥浆，然后浇筑水下混凝土；浇筑混凝土前，孔底以上50cm 范围内的泥浆密度应≥1.25，孔内的含砂率控制在8%以内，泥浆黏度控制在28s 以内。

⑷钢筋笼绑扎及吊放。在施工现场选择合适的区域作为钢筋加工制作场地，钢筋笼焊接完成后，施工单位先自检，报监理单位进行质量验收，验收合格后，用25t吊车、12m 长的挂车完成吊装运输作业。

⑸灌注水下混凝土。混凝土使用搅拌车运输至施工现场，卸载至料斗中，用混凝土泵完成泵送。混凝土浇筑的速度控制为30m3/h。导管下口的埋设深度根据首次浇筑的混凝土方量确定。

3.2 大直径搅拌桩

大直径的搅拌桩可以使用“4 搅4 喷”法施工，4 搅4 喷施工工艺见图1。具体施工流程：第1 次下钻→上提→再下钻→上提。

图1 4 搅4 喷施工工艺

⑴施工机械准备就位，移动钻机设备，将钻杆与桩孔中心线对齐。

⑵喷搅下沉。启动搅拌机的主电机，钻杆开始下沉，下沉过程中保持垂直状态，下沉的速度控制为中档，电流控制在额定值以内。不断地观察设备运行状况，将钻头下沉至设计深度即可。

⑶喷搅提升。搅拌机喷搅至设计深度，搅拌喷浆持续15s 后开始提升，提升的速度控制在1m/min。需要注意的是在提升过程中，持续注浆，注浆压力0.5～0.6MPa。

⑷重复喷搅下沉、提升。多次下沉、提升，并且搅拌的同时还需要喷浆。

⑸移位。钻机移动至下一个孔位，重复以上步骤直至所有桩孔全部成孔即可停止作业。

3.3 三轴搅拌桩施工

⑴技术参数。三轴搅拌桩设计使用的是42.5R 硅酸盐水泥，浆液水灰比1.2～1.5，水泥掺加量20%，单根搅拌桩的水泥用量应≥200㎏/m2。搅拌桩浇筑成型后，无侧限抗压强度应≥0.6MPa。钻头下沉速度为0.5～1m/min，提升速度保持在1～2m/min。实际施工时，选择跳打方式进行施工，采用4 搅2 喷，喷浆压力为0.8MPa，施工技术参数可以结合现场实际情况进行合理调整。

地铁沿线区域的三轴搅拌桩设计使用的是42.5R硅酸盐水泥，浆液水灰比0.5～0.65，水泥掺加量为15%。搅拌桩浇筑成型后，无侧限抗压强度应≥0.5～1MPa。钻头下沉速度＜1m/min，提升速度＜2m/min。实际施工时，选择跳打方式进行施工，采用4 搅2 喷，喷浆压力为0.3～0.8MPa，具体施工流程见图2。

图2 三轴搅拌桩施工步骤（单位：mm）

⑵水泥浆拌制。浆液水灰比为1.2，水泥掺加量为200㎏/m2，水泥浆密度为1.45g/cm3。浆液拌制完成后，中途间歇时间应＜2h，若超时，浆液则直接废弃，不可使用在项目内。注浆压力控制在0.8MPa。

⑶钻进、搅拌、提升施工流程。三轴搅拌桩使用4 搅2 喷方式施工，确保水泥与原状土搅拌足够均匀，下沉过程中应边注浆、边搅拌，提升过程中不需要注浆但需要搅拌，结合实际情况控制下沉速度和提升速度。一般情况下，下沉速度0.5～1m/min,提升速度1～2m/min。

钻孔常规步骤：①钻机准备就绪。施工人员需检查钻杆的长度是否满足实际作业的需求，并对钻头的直径、注浆管的密封性进行检查[2]，在检查合格以后将钻机移至桩孔旁边，钻杆钻进过程中应保证垂直度在1.5%以内，检查合格后开始钻进作业；②施工机械准备就位，移动钻机设备，将钻杆与桩孔中心线对齐；③喷搅下沉。启动搅拌机的主电机，钻杆开始下沉，下沉过程中保持垂直状态，下沉的速度控制为中档，电流控制在额定值以内。不断的观察设备运行状况，将钻头下沉至设计深度即可；④提升过程中不需要喷浆。搅拌机喷搅至设计深度，搅拌喷浆持续15s 后开始提升，提升的速度控制为1m/min。需要注意的是在提升过程中，持续注浆，注浆压力控制为0.5～0.6MPa；⑤多次下沉、提升，并且搅拌的同时还需要喷浆；⑥移位。钻机移动至下一个孔位，重复以上步骤，直至所有桩孔全部成孔。

3.4 基坑内混凝土支撑钢护筒灌注桩施工

⑴钢护筒加工制作与安装。钢护筒的加工制作、安装，可以参照深基坑支护结构施工进行。

⑵泥浆循环系统。泥浆循环系统的设置与深基坑支护灌注桩施工相同。

⑶成孔施工。成孔施工流程与深基坑支护灌注桩施工相同

⑷终孔验收、清孔。成孔质量验收、清孔与深基坑支护灌注桩施工相同。

⑸立柱制作。立柱使用角钢（∠160mm×16mm）、钢板（12mm×200mm×600mm）、钢柱（600mm×600mm）构成。

⑹灌注水下混凝土。立柱部位使用的混凝土强度标号为C30，具体的施工工艺与深基坑支护灌注桩施工相同。

⑺立柱吊装。当混凝土浇筑至桩顶设计标高部位后，使用吊机安装钢柱，将钢柱的中心线与桩孔中心线保持一致[3]。吊装过程中，使用专业测量设备控制钢柱的垂直度，下插至桩顶下侧3m 部位即可。钢柱顶部标高控制与固定，使用水准仪来测量桩孔顶部标高，然后确定钢柱入孔的深度，在立柱表面标记出钢柱顶部标高位置，当下插至标记部位以后，使用角钢（L160mm×16mm）进行加固，钢柱顶部标高的合理偏差控制在±20mm 以内。

3.5 挂网喷射混凝土施工

⑴坡面清理干净后，开始插筋，并在其表面喷射混凝土，铺设钢筋网，然后继续喷射第2 次混凝土，混凝土的强度标号为C20，喷射厚度10cm。可在坡面插入短钢筋控制混凝土喷射的厚度。

⑵使用Φ6.5mm 钢筋加工制作钢筋网，钢筋绑扎的间距控制为200mm×200mm，土钉选择使用螺纹钢筋，钢筋长度为1.2m，土钉按照梅花形进行布设，布设间距1.2m。

⑶当混凝土喷射完成后，及时对混凝土进行养护，适量洒水，养护周期为7d。

3.6 基坑降排水施工

当基坑开挖至设计标高以后，设置混凝土垫层，并沿着基坑周边砌筑排水沟（30cm×30cm），沿线设置集水井，集水井（80cm×80cm）的深度为100cm，集水井间距50m，总计需要设置42 个集水井。

深基坑设计使用的是明排降水，每开挖一层之前，需要将集水井内的水排出。