复合式支护工程施工组织与质量控制

2023-11-25洪剑宾

四川水泥 2023年10期

洪剑宾

（厦门中胤建筑工程有限公司，福建厦门 361009）

0 引言

在城市土地资源日渐稀缺，场地条件极为有限的情况下，围护灌注桩+锚索等的复合式支护形式在深基坑支护工程中具有良好的适用性。加强围护灌注桩+锚索等的复合式支护方式的施工管理，可以较好地避免坍塌事故的发生，减少因为施工组织管理不当造成的生命财产损失。本文以厦门马銮湾保障房地铁社区二期A08、A09地块深基坑支护工程为典型案例，分析复合式支护方式的施工组织流程和各阶段的质量控制要点。

1 项目概况

马銮湾保障房地铁社区二期 A08～A09 地块（基坑支护及土石方工程）项目位于福建厦门海沧马銮湾新城片区孚莲路与东孚西二路交叉口东北侧、轨道6号线林埭站以南。A8地块工程用地总面积为13624.73m2，基坑顶标高10.62～13.15m，基坑底标高-2.6～1.5m，基坑开挖深度在9.52～15.75m之间，设计基坑支护周长427.19m，面积11678.6m2。A9地块工程用地总面积为14763.41m2，基坑顶标高8.77～12.76m，基坑底标高-4.38～0.25m，基坑开挖深度在9.68～15.86m之间，设计基坑支护周长448.83m，面积12361.0m2。该工程周边紧挨马銮湾保障房地铁社区一期、马鸾西小学、幼儿园等，人行道分布有雨水、污水、电力、通信等管线设施及综合管廊等构筑物，周边环境较复杂。该工程基坑支护结构形式采用围护桩+放坡+锚索+止水帷幕（局部）的复合型支护结构形式。

2 复合型支护工程施工组织流程

（1）场地平整（挖土1）：场地平整要求应满足围护桩施工的场地要求、车辆进出场要求、临时加工厂布置及转换要求，围护桩顶标高距离场平标高应留有余量。

（2）降水井布置：场地平整之后可以开始钻设降水井（疏干井），满足后期土方开挖的需要。同时场内低洼处可设置临时集水坑及排水沟，方便下雨时雨水集中明排。

（3）围护桩施工：该工程围护桩采用旋挖钻机成孔，个别桩基所处位置岩层较厚处采用冲击钻成孔；因围护桩桩长固定，且从节约工期考虑，钢筋笼均预制焊接完成后，用履带吊吊装至孔内；混凝土灌注主要采用水下混凝土灌注，个别桩所处位置施工期间地下水位较低，干作业成孔的，采用非水下混凝土灌注，混凝土灌注方式依据场地条件，分别采用自卸或者泵送[1]。

（4）高压旋喷桩止水帷幕施工：高压旋喷桩位置的桩基提前施工后，在围护桩混凝土龄期到了之后可以施工高压旋喷桩。

（5）土方开挖（挖土2，含放坡开挖）：从场平标高开挖至冠梁底标高，满足第一道锚索施工的条件。同时，土方开挖在基坑边冠梁位置的放坡应满足冠梁施工的工作面需要。

（6）第一道锚索（锚固于冠梁处）施工：需在做完试验锚索，锚固体强度达到要求，经基本试验合格后方可进行第一道锚索施工。土方开挖应与本工序穿插进行，流水施工。

（7）冠梁施工：锚索采用PVC穿梁套管预埋，冠梁施工包含土方挖除，围护桩砍桩，围护桩检测，冠梁底清理，垫层施工，围护桩钢筋调直及弯锚，冠梁钢筋绑扎，模板支设，验收，冠梁浇筑等工序[2]。

（8）坡面喷锚：坡顶至冠梁的高差在2～5m之间，坡面高差大，下雨有刷坡及坍塌风险，应按照如下工序组织：边坡开挖、刷坡→坡面土钉施工→喷第一层坡面素混凝土→挂钢筋网→喷射第二层坡面混凝土，直至满足设计要求。

（9）土方开挖（挖土3）：土方开挖至第一道腰梁底，土方开挖需满足第二道锚索施工机械行走及工作面，同时围护桩内侧一定距离范围内需设置集水沟避免锚索钻孔、注浆时水外涌进入基坑[3]。

（10）第一道腰梁施工：施打第二道锚索，做第一道腰梁的垫层、模板、钢筋及浇筑混凝土。

（11）第一道桩间挂网喷射混凝土施工：流程为先喷射素混凝土一道→围护桩植筋→挂钢筋网→喷射混凝土施工。

（12）重复施工过程：重复5～11流程，直至挖到要求标高。

3 施工组织中各阶段控制要点

3.1 了解设计意图，掌握影响基坑质量、安全的关键因素

基坑支护设计可能存在以下问题：一是部分基坑设计未结合现场实际，如未考虑现场周边现有构筑物如环网柜、箱变、既有管线或管廊等进行设计，未考虑雨季的止水帷幕设计等；二是因成本控制的需要，对各方面设计进行阉割，激进型设计等。施工单位应充分了解设计意图，并在对现场作充分调研的基础上，提出设计中存在的不合理或考虑不周全、不完善的地方，让设计单位进行复核，依据实际情况进行调整、变更，使基坑的设计符合场地实际情况，且充分考虑荷载留足余量，满足基坑安全要求。

（1）围护桩插入土体深度：围护桩的入土深度对基坑变形与坑底稳定有重要影响，拿到图纸后，应核对桩底标高和土方完成面标高差（即围护桩的入土深度），若入土深度不足或设计较为激进，应与设计单位及时提出并沟通，或从安全、保守性方面考虑对设计进行优化。

（2）冠梁顶至红线外地面标高差：冠梁顶标高通常比基坑外地面标高更低，有一些是围护桩桩长普遍增加的经济性控制措施，有些是考虑冠梁位置锚索在允许施工角度范围内容易打穿或破坏基坑外地下管线及构筑物。施工单位在面对以上问题时，应对每一个剖面管线情况进行复核后，报请设计尽可能地提升桩顶标高，降低红线外地面至桩顶放坡坡度，减少边坡坍塌以及高处坠落的可能性，保障基坑施工安全[4]。

（3）基坑边距离较近的构筑物保护性措施设计：距离基坑较近的构筑物如环网柜、箱变、管廊及地下管线等在施工过程中容易因滑坡或地下水位增加等造成坍塌、开裂等破坏，若未根据实际情况进行设计，应在施工前及时提出，通常采用提高围护桩桩顶标高或在冠梁上增设挡墙等方案。另外，增设挡墙虽对基坑边的构筑物有保护作用，但对基坑围护桩造成了“头重脚轻”的影响，应报请复核基坑设计的稳定性，无问题方可施工。

（4）锚索在荷载较大位置的锚固段长度复核：基坑外部分荷载较大位置，如部分存在山包等情况，可对山包与基坑距离、山包的标高、坡度等进行实测复核，若有必要可对锚索长度或密度进行增加变更。

（5）止水帷幕：结合设计及对基坑周边管线和地下构筑物综合调查的基础上，应对止水帷幕的设计进行复核，本着越保守越安全的原则，特别是在雨污水管及旁边有重要建筑物等边侧，应增设止水帷幕。

（6）截水沟设置：应复核坡顶截水沟设置的必要性，因围挡与冠梁水平距离需同时满足放坡、坡底冠梁工作面、开挖施工工作面、截水沟设置、坡顶通道等，坡顶与基坑外标高高差越大，则放坡系数越大，部分位置甚至出现垂直放坡及局部反坡现象，边坡坍塌的风险大，对周边建筑及管线影响大。因此，坡顶截水沟的设置可根据实际情况，优化设置成挡水反坎，设置于围墙底部。

3.2 了解、熟悉周边环境

（1）道路竣工图：施工之前，需对红线内外地下情况了解清楚，特别是围护桩、锚索等无法准确探明的地下情况，本项目四周紧邻市政路，特别应从道路竣工图较为准确、详细地了解道路地下包含的管线及构筑物，否则锚索倾斜打至红线外市政路下面可能破坏雨水、污水、电力等管线及构筑物，严重者可引起事故及城市洪涝、污水泄露等，造成生命财产损失。

（2）对管线、雨污水井、管廊等构筑物实测并记录，分析计算对锚索的影响：从竣工图了解地下埋藏物情况以外，还应实际探测雨污水井及电力管线位置标高，和图纸进行对比核实，再根据其与锚索施工点位水平距离及钻设角度，计算锚索施工与管线管井等碰撞情况，确保施工安全。

3.3 施工过程质量控制

3.3.1 围护桩施工质量控制

围护桩施工质量是关乎基坑安全的重中之重，是围护桩的质量控制重点，应高度重视。应确保按图施工，杜绝偷工减料，重点关注以下方面：

（1）有效桩长控制满足设计要求，确保入土深度；

（2）钢筋笼制作质量，主筋及螺旋筋、加劲箍筋等的材料质量、数量、长度、间距、连接质量、保护层设置、成品保护及吊装要求等均要符合图纸及相关规范要求，验收合格后方可使用，特别应重视钢筋笼锚入冠梁的预留长度需满足设计要求（≥36d,d为钢筋主筋直径）；

（3）混凝土浇筑前清孔，首灌及浇筑过程中应确保导管埋入混凝土面深度满足要求，防止导管抽离混凝土面，混凝土顶超灌满足规范要求，确保桩顶混凝土强度符合要求；

（4）围护桩施工过程中为保护施工完成后的桩身不被破坏，灌注桩排桩应采用间隔成桩的顺序施工，已完成浇筑的桩与临桩间距应大于4倍桩径，或间隔时间应大于36h以上，保证所有围护桩的成桩质量。

3.3.2 高压旋喷桩施工质量控制

高压旋喷桩止水帷幕施工应重点控制其水灰比（按设计要求，经试验确定）、压力、旋转及提升速度等参数；此外，施工中，应控制其孔位和垂直度允许偏差，固结体的尺寸及搭接宽度。高压旋喷桩的施工以达到止水防渗漏的功能为目的，同时需满足后期钻孔取芯（成型）要求。

3.3.3 边坡、桩间施工质量控制

边坡开挖是质量控制的重难点，未控制好则容易引起周边道路开裂、破坏，红线外道路管廊及管线外包土层脱落，冠梁至地面范围的坡顶坍塌等严重问题。实际施工过程中，应提前放好坡顶线、坡底线，因坡底线需先满足冠梁施工工作面预留及机械操作工作面的需要，坡底线会发生变化。可采用小型定制挖机头开挖冠梁侧土方，在坡顶预留空间允许情况下外扩坡顶线降缓坡度，期间个别位置放坡较陡的可先行喷射钢筋混凝土避免坡面坍塌，及时施工锚索、冠梁后回填冠梁侧土方，坡面挂钢筋网喷射混凝土按要求施工到位。边坡及桩间钢筋混凝土的施工应注意先喷射一层混凝土，挂钢筋网后再进行喷锚施工，确保良好的施工效果。

3.3.4 锚索施工质量控制

锚索的施工应在对周边道路地下管线及构筑物充分了解基础上进行。同时，锚索施工前，应对周边管井管线进行实际探测，通过距离及角度，计算复核钻孔和管线位置关系，确保施工安全。锚索大面积施工前，应在施工好试验锚索后，取得锚索施工合理参数，基本试验合格后方可大面积施工。施工质量控制应从材料（性质及用量）开始，按照图纸要求的深度、二次注浆工艺进行施工，特别应重视两次注浆的质量、间歇时间，张拉后需等锚固体混凝土强度达到设计要求的75%以上方可进行锁定。

3.3.5 冠梁、腰梁、挡墙施工质量控制

冠梁施工前置条件需围护桩施工、检测合格，锚索施工合格，同时受制于坡面钢筋混凝土需尽快施工确保安全，因此必须做好合理的穿插计划，将施工间歇时间做到最短，施工过程中应重点控制钢筋锚固长度及混凝土的浇筑质量。

3.3.6 土方开挖质量控制

土方开挖应与围护桩、锚索、冠梁等工序的施工穿插进行，非一蹴而就。重点应把握先支后挖，分层开挖，同时确保满足其他工序（如冠梁、锚索、腰梁等）施工的工作面及质量要求。

3.3.7 基坑降水过程质量控制

基坑降水应在基坑开挖前设置，设置于基坑内，目的为施工前的预降水、疏干，以加固坑内土体，基坑降水深度控制在基坑底部以下0.5m。本项目每个地块坑内设置10个疏干井，地面根据实际需要挖集水坑及水沟，进行积水明排。同时，为了减少降水对周边环境的影响，基坑外不采取降水措施，但需设置水位观测井（兼做回灌井）。

马銮湾保障房地铁社区二期A08地块4-4剖面图及施工现场见图1。

图1 马銮湾保障房地铁社区二期A08地块4-4剖面图及施工现场

4 施工检测及基坑监测

4.1 施工检测

（1）围护桩：采用低应变动测法检测桩身完整性，检测桩数不少于总桩数的20%，且不少于5根；采用抽芯法检测桩长，检测数量为桩数量的0.5%且不少于3根，不多于10根；

（2）锚索：基本试验及抗拔力试验，检测数量为锚索总量的5%且不少于3根；

（3）高压旋喷桩：采用钻芯法检测帷幕固结体的单轴抗压强度、联系性及深度，检测点的数量不少于3处。

4.2 基坑监测

按基坑监测技术标准相关要求，对本基坑的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、地下水位、周边地表和建筑竖向位移、周边建筑倾斜和水平位移、周边建筑和地表裂缝以及周边管线变形进行监测。各监测数据报警值如下：基坑坡顶水平位移预警值为20～30mm (一级基坑)或变化速率2～3mm/d；基坑坡顶沉降(竖向位移)预警值为10～20mm或变化速率2～3mm/d；基坑周边地表竖向位移预警值为25～35mm或变化速率2～3mm/d；周边建筑物累计竖向位移预警值为20mm或变化速率2mm/d；周边建筑物既有裂缝宽度预警值为2mm或裂缝持续发展；周边地面既有裂缝预警值为10mm或持续发展；周边管线位移预警值为20mm或变化速率大于2mm/d；深层水平位移的预警值为30～50mm或变化速率2～3mm/d；地下水位变化幅度预警值为1000mm或变化速率大于500mm/d；锚索内力和桩身内力达60%～70%的杆件承载力设计值。基坑监测布点见图2所示。