某改造项目深基坑支护施工技术应用分析

2023-12-25耿会萌

四川水泥 2023年12期

耿会萌

（中铁十五局集团第四工程有限公司，河南郑州 450000）

0 引言

国家城镇化进程有序推进，建筑业得以蓬勃发展。建筑工程不断向高层、超高层发展，致使基坑深度越来越深，施工难度显著提高。为确保建筑工程施工人员的人身安全及基坑周边土体的稳定，深基坑支护施工技术逐渐被广泛应用。但在实施过程中，多数一线作业人员对深基坑支护施工技术了解甚微。为使一线施工人员了解并掌握深基坑支护施工技术，本文依托东晖棚户区改造安置小区建设项目，采用理论与实践相结合的方法对项目采用的深基坑支护技术的施工工艺流程和施工技术要点进行深入分析，以期为后续类似工程提供借鉴。

1 工程概况

东晖棚户区改造安置小区建设项目A地块总建筑面积75330.93m2；B地块总建筑面积约86617.64m2。所有住宅楼采用框架-剪力墙结构和桩基础形式。该项目位于江西省上饶市茶圣路南侧，地貌为丘陵地貌，勘察时场地为空地、菜地，地势较平坦开阔，起伏较小，场地较平整，有少量植被，局部有积水。场地范围内未见地表水系，场地南侧有一水渠，水量一般，主要靠大气降水补给，补给量受季节的影响明显，随地势从高到低排泄。场地地下水的赋存形式主要为第四系松散岩类孔隙潜水，东南侧为信江，距离约1km，地下水受信江的侧向补给，水量较丰富，细砂、砾砂属强透水层。

A区基坑周长约580m，基坑开挖面积约16478m²，勘察期间A地块测得初见水位埋深3.9～8.6m，稳定水位埋深0～4.5m。基坑开挖深度控制在4～9.9m以内。基坑安全等级二级，基坑使用年限为1年。B区基坑周长约583m，基坑开挖面积17917.23m²，勘察期间B地块测得初见水位埋深3.8～12.8m，稳定水位埋深3～11.7m，水位年变幅1.0～4.0m。开挖深度控制在5.9～10.2m以内。基坑安全等级二级，基坑使用年限为1年。

2 深基坑支护施工技术的应用

根据该项目的工程情况，通过相关计算，我们选用了“排桩+土钉墙支护”、“自然放坡+土钉墙支护”和“集水明排”三种深基坑支护技术。

2.1 排桩+土钉墙支护

2.1.1 排桩支护

（1）施工工艺流程：平整场地、测放桩位→桩位复核→钢护筒埋设→钻进成孔→清孔、检孔、验收→钢筋笼安装→导管安装→灌注水下砼→导管拆除→成桩检测。

（2）支护桩施工技术要点。

钻机选型：根据项目工期紧、支护桩工作量大的特点，考虑设计支护桩钻孔底部嵌固层为强风化砂岩；支护桩钻孔直径为800mm，孔底沉渣控制要求严格。针对以上几点，在综合考虑各种钻孔设备的进度和质量之后，决定采用“SR220型钻机+刮刀钻头+钢护筒”的工艺进行施工。

护筒制作和埋设：为了防止地表土坍塌，防止地表水的渗漏，确保钻孔内水头的高度，须在支护桩孔口埋设护筒。孔口护筒采用8mm 厚钢板制作，内径比桩径大200mm，护筒长度3m，上口加焊箍圈。顶部高出施工地面不低于20cm，在护筒四周回填黏土并分层夯实，防止底部发生漏水。护筒埋设准确竖直，护筒孔口平面位置与设计偏差不＞5cm，竖向倾斜度不＞1%。孔口护筒采用钻机液压系统下沉。

钻机安装：钻机选用履带式钻孔机械，钻机对中时，铅锤的垂线应与护筒上的彩色十字交叉线的交叉点重合，对中偏差不＞5mm，护筒中心安装偏差不＞2cm，钻机机械水平偏差不＞3‰。钻头直径应根据设计图纸桩基尺寸进行选择，直径误差不＞2cm。

钻进成孔：钻进时钻头应与桩位中心对准，通过液压装置不断地加压、钻进，利用钻孔排除钻渣。成孔过程中施工人员根据排出的土质变化，不断调整钻进的施工参数，并做好施工记录。钻进成孔后进行桩径及桩长等检测，桩长采用测绳进行检测，桩径采用下检孔器进行检测，检孔器要求直径与桩径相同，有效保证孔壁完整性。

清孔：当支护桩成孔达到指定强风化岩层和设计桩深度时，经监理工程师现场确认后，再进行清孔作业。通过钻头进行清孔，确保清孔后的孔底沉渣层厚度＜5cm，清孔合格后方可灌注混凝土。

钢筋笼的制作和吊放：支护桩的钢筋笼在现场进行加工制作，加工制作完成经监理单位、建设单位验收并做好隐蔽工程验收记录后，使用汽车吊进行吊装就位。钢筋笼主筋采用直螺纹套筒连接，螺旋箍筋与主筋采用梅花点焊方式固定。钢筋笼的加劲箍与主筋点焊牢固，点焊率为100%。利用直径10mm光圆钢弯制成弧形钢筋焊接到主筋上，实现钢筋笼保护层满足设计要求的目的。钢筋笼起吊时，先在施工区域内水平起吊，吊起后，利用吊车的双吊勾将钢筋笼竖起，然后转向至桩位上。钢筋笼起吊时下方设置缆风绳人工拉紧，以确保不摆动。

导管安装（如图1所示）及储料斗：导管采用直径20cm的无缝钢管制作，壁厚＞3mm。导管的分节长度根据施工工艺确定，每节长度3m，底节长度应＞4m。导管内径大小相同、连接稳固、内壁顺直光滑无凸凹。导管水密试验合格后方可正式投入安装使用。注明每节导管长度并统一编号。导管安装并下放后，节节之间不漏水并连接紧密。

图1 安放导管、灌注混凝土

储料斗的体积应依据设计图纸相关参数计算后确定，首盘混凝土灌注后确保导管底部埋入深度＞1m，同时混凝土浇筑过程中导管底面始终埋入水下混凝土顶面以下2～6m，避免钻孔内泥浆压入混凝土中，导致浇筑的混凝土面间断而断桩。

灌注水下混凝土（如图1所示）：混凝土在拌和站统一拌制，通过搅拌输送车运输、灌注。

灌注须连续且紧凑地进行，随后灌注、拔导管，禁止灌注过程中出现停工现象，中途停工时间须＜0.5h。由专职人员测量导管埋置深度以及管内外混凝土面的高差，正确指挥导管的提升和拆除，并及时填写水下混凝土浇注记录。考虑桩顶含有浮渣，灌注时水下混凝土的浇注面完成面应高出桩顶设计标高0.5m，以保证桩顶混凝土质量[1]。

2.1.2 土钉墙支护

（1）施工工艺流程：开挖土方修整边坡→喷射底层混凝土→钻设钉孔→安装钢筋锚钉→注浆→挂钢筋网→安装加强筋与锚杆焊牢→复喷表层砼至设计厚度。

（2）土钉墙施工技术要点。

土钉孔测量放样：按照设计图纸要求进行放样，在支护桩上准确放出土钉孔位置。在边坡按照设计坡度刷坡完成后，采用挂线和测量仪器结合的方式确定土钉孔的位置，从而避免钢筋混凝土桩点位置与锚孔位置偏差过大，防止基槽开挖后土钉不在一条线上而导致补做土钉。

钻孔设备、钻孔机具的选择：钻探揭露、勘探深度内，场地地层结构为第四系人工填土层、第四系粉质黏土层及白垩系砂岩。按其岩性及其工程特性，自上而下可划分为素填土、粉质黏土、砾砂、强风化粗砂岩、中风化粗砂岩。根据土钉深度、土钉孔径、锚固地层的场地结构以及施工场地条件等选择GKQ-2钻孔设备。

钻机就位：通过机械填筑简易的钻机钻孔作业平台。组装钻机后，经过多次调整位置，实现锚孔定位准确；成孔位偏差不得大于±10cm，土钉体与水平面夹角为20°～25°，倾角允许误差不超过±1.0°，方位允许误差±1°。

土钉成孔：采用钻机进行成孔，钻凿前应根据设计要求和土层条件定出孔位，作好标记，并经现场监理、甲方认可后方可进行施工。

土钉水平方向孔距偏差＜5cm，垂直方向孔位偏差＜10cm。钻孔底的偏斜尺寸应＜土钉的3%，倾角偏差不应＞3°。土钉孔深和土钉的长度应分别大于设计长度，小于设计长度的1%。

如遇较大卵石颗粒造成土钉成孔困难时，应适当调整钻孔位置重新钻入，如钻杆钻入后无法拔出时应用钻杆等强代换土钉，并进行注浆。在塑性黏土中，可使用螺旋钻孔设备；而在砂卵石等松散地层中应采用“跟套管”钻进技术，以保证钻孔完整不坍塌。

土钉孔清理：为确保孔底处达到设计孔径，要求钻进达到设计深度后稳钻1～2min，方可停钻。为确保水泥砂浆与岩体的粘结，要求孔底不得有积水、沉碴，孔壁不得有粉砂粘滞或黏土。

采用高压水对遇到的完整且坚硬的岩体进行冲洗。当承压水从锚孔中流出时，须等待承压水的流量、压力变小后安装土钉并进行注浆，必要时可通过在周围适当部位设置排水孔进行处理。

检验土钉孔：土钉孔钻造结束后，由现场监理工程师检验孔深、孔径，检验合格后安装土钉。采用大于设计孔径的钻头和标准钻杆进行验孔，钻头无冲击或抖动、平顺推进、退钻顺畅；高压风吹验无明显飞溅尘碴及水体现象；钻具深入长度满足设计土钉孔深度要求。复查锚孔倾角和方位、孔位，全部锚孔施工分项合格后，锚孔钻造检验合格。

土钉制作：土钉采用Φ48×3.0钢管。土钉端口成契行并封闭，外侧采用L20×2.0 角钢，梅花型布置，间距60cm倒钩，每叶角钢后设Φ10注浆孔，孔口L/2不设倒刺及压浆孔。土钉制作完后，应按土钉长度、规格编号，使用前应报请监理工程师认可。

土钉安装：将土钉口及孔内周围杂物清除干净，检查土钉长度是否与设计孔深相符。土钉应无明显弯曲、扭转现象。用人力将土钉抬起塞入钻好的土钉孔中，若遇坍孔土钉未下至设计深度时，必须将其拔出重新用钻机清孔，然后再下土钉，直到满足设计要求为止。

锚固注浆：锚固注浆的注浆管在正式使用前应检查是否存在堵塞和破裂，接口是否牢固，避免注浆压力增大时出现开裂跑浆现象。注浆管要与锚杆同时插入，干成孔时在注浆前须封闭孔口，湿成孔时在注浆过程中发现孔口出浆时再封闭孔口。注浆前要采用注水润湿注浆管道。注浆后要及时清洗注浆管道、注浆设备。灌浆后自然养护＞7d，待强度达到设计强度的70%后方可进行张拉施工。在注浆体硬化前，严禁承受外力或由外力引起的锚杆移动[2]。锚固注浆现场如图2所示。

图2 锚固注浆

2.2 自然放坡+土钉墙

2.2.1 自然放坡

为了防止土壁塌方，确保施工安全，当挖方超过一定深度时，其边沿应放出足够的边坡。

施工工艺流程：测量放样→降低地下水→分层开挖→边坡修理→坡顶截水沟→坑底截水沟。

自然放坡施工技术要点：放坡开挖基坑应严格控制分级放坡的坡高和坡度，优先采用坡率法控制边坡的高度和坡度。土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致。基坑土方开挖前，详细了解运输土方的出入口；土层特性、种类；施工区域的周围环境、地形；地下设施情况。优化选择挖土机械和运输设备；确定堆土场地或弃土处。

2.2.2 土钉墙支护

施工工艺流程和施工技术要点同上文2.1.2节土钉墙支护。

2.3 集水明排

2.3.1 基坑外排水

基坑顶边具备条件处设置截水沟，水沟采用120厚MU10标准砖砌筑，内空尺寸500mm×500mm，内壁及顶面采用20厚1∶2（M10）水泥砂浆抹面；沟底为100厚C20垫层。坡顶排水沟与场地外下水管道连通或在每隔25m设置700mm×700mm×700mm 集水坑，经三级沉淀池过滤，将水流排出至市政管。

2.3.2 基坑内排水

在基坑底部一侧边缘，距离工作面1m外开挖一条排水沟，以阻止基坑局部渗水流入基坑内，妨碍坑内施工作业。水沟采用120 厚MU10 红机砖砌筑，内空尺寸500mm×500mm，内壁及顶面采用10厚1∶2（M10）水泥砂浆抹面；沟底为100厚C20垫层。每个基坑对角底部需增设一处1000mm×1000mm×1000mm 的集水坑，通过水泵抽至坡顶排水沟将水流导出施工场地以外。

2.3.3 坡顶加固及散水

在深基坑顶部采用C20混凝土浇筑宽1m的散水坡面，宜为5%向基坑外的坡度，为防止施工用水或雨水流入基坑内。

2.3.4 坡体排水

土钉墙可从上而下设泄水孔，泄水孔采用Φ50PVC管，间距2.0m，埋设深度为500mm，外露长度为300mm，管端包裹纱网并钻眼，坡度5%。排水管伸出混凝土面层外30cm。遇地下水富集部位须增设排水孔。

2.3.5 降水井施工

降水井结构设计主要考虑场区水文地质条件、含水层富水性的具体情况和拟选用的降水设备等综合确定采用完整井降水，采用Φ300PVC波纹管，预计井深13.8m。