多种支护形式在深基坑中的应用

刘红云

摘要：在工程施工中，为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡基坑支护、加固与保护措施。本文阐述了目前多种支护型式的基坑支护施工，希望为支护型式方案和基坑工程的施工进行指导。

关键词：多种支护型式；深基坑；基坑应用

一、工程概况

本工程为一座现代化综合型高档办公楼，总占地面积为8200m2，基坑开挖深度为5.5m，基坑支护周长约370m。根据场地周边环境条件,基坑分别采用了桩锚、放坡护坡、复合土钉墙等支护结构型式。支护西侧和北侧段采用旋挖桩桩径Ø900、C25砼；东侧和南侧及未采用旋挖桩部位采用三层土钉锚杆N1：1Ø18L=8000@1300；N2：1Ø18L=7000@1300；N3：1Ø18L=6000@1300；坡顶采用土钉锚管1Ø48*3.0@1300L=1500；坡底采用土钉锚管1Ø48*3.0@1300L=2000。

二、主要施工方法

1、支护桩施工

本工程采用旋挖桩作为支护桩，桩长为10.5m，桩顶标高27.3，桩底标高17.4，共73根桩，螺旋箍筋钢筋用I级，主筋箍筋采用Ⅱ级。

1.1旋挖桩施工工艺流程

1.1.1平整场地

对场地进行平整、清除杂物、施工放样、埋设护筒，按设计图纸定出孔位。

1.1.2护筒加工及安装

护筒采用12mm的钢板卷制加工，护筒内径较桩径大20cm。护筒在制作车间用卷板机卷成，为加强钢护筒的整体刚度，在焊接接头处均加设15cm宽的钢带，护筒底加设50cm宽的钢带作为刃脚。护筒埋置前首先标出护筒的位置和开挖范围，然后由人工开挖至确定的标高，埋入护筒，护筒中心竖直线与桩中心线重合，竖直线倾斜度不大于05%。

1.1.3泥浆的制备

选择符合要求的粘土制作泥浆。必要时，在泥浆中掺入适量的烧碱和碳酸钠，用泥浆搅拌机搅拌成合格泥浆存入泥浆池内，视不同土层确定泥浆比重、稠度和用量，造浆后，按设计要求测试泥浆性能指标，并在钻孔时抽查泥浆比重。钻孔时孔内泥浆应始终高出孔外地下水位1.0-1.5米。

1.1.4钻孔

钻机就位后，对钻孔各项准备工作进行检查，由测量队复核孔位中心、钻头的对中程度、测定护筒顶标高。钻机就位安装底座、顶端应平稳，在钻进中不得产生位移或沉陷，否则应及时处理。

1.1.5钢筋笼的制作

本工程钻孔灌注桩钢筋笼拟分一节制作，按照钢筋笼10.5m长计算、拼接，焊接后下笼，主筋搭接焊缝长度不小于10d，焊缝饱满，并将焊渣除净。。

制作时，按照设计尺寸做好定位圈钢筋，标出主筋位置，然后将主筋依次点焊在加强筋上，确保主筋与加强筋互相垂直，且每根施焊牢固。保证钢筋笼在施工过程中不变形。钢筋制作过程中严格控制钢筋笼接头安装质量，且钢筋接头错开布置，同一断面接头数不超过该断面钢筋总根数的50%。

1.1.6水下砼的灌注

砼灌注采用混凝土运输车运输配合导管进行灌注,导管采用壁厚8mm的无缝钢管制造，内径30cm，底节长度6m，节长3m，并适当配置0.5-1m的导管，接头为法兰盘快速接头构造。导管使用前要按1.5倍孔底水压进行水密性试验，以保证砼灌注过程中不漏水和爆裂。

漏斗和储料斗用8mm厚的钢板和型钢加工而成，其容积必须确保首批砼灌入后导管在砼内的埋深在1.0m以上。

砼坍落度取18～20cm。根据场地条件，可以用混凝土运输罐车直接送到漏斗和储料斗内或采用泵送。

灌注水下砼时，在导管和漏斗之间设置活动阀门，导管内置球形栓塞。灌注前先将栓塞置于导管内，然后安装漏斗，将活动阀门关好，并将导管提离孔底30～40cm左右，然后将漏斗和储料斗内装满砼，打开阀门灌注首批砼。灌注过程中，应保持混凝土的连续灌注，并保持导管在砼内的埋深在2～6m，至砼顶面高出桩底标高2m为止。

2、盖梁施工

混凝土冠梁截面600×1100，混凝土强度C25。为方便施工，两侧各边需要增加400㎜工作面装模，底采用C15砼浇筑100厚垫层。

在放线、定位、复线、人工开挖土方时，要考虑上述因素。为确保支冠梁平直、冠梁两边侧板时得以固定，浇筑垫层时，必须每距离500㎜，低于垫层面10㎜，预埋一条80×80枋条。在钢筋绑扎前，先将梁的截面用墨线弹在垫层面，根据垫层的墨线用40×100的枋条钉好压脚板，钢筋绑扎完成后，按图纸尺寸再将冠梁预埋件定位、固定，用红笔标在钢筋梁上，将预埋件的钢板焊在冠梁内侧，焊接要注意梁截面，不准超出梁侧面。经设计人员、业主、监理代表验收、同意进行下一道工序施工后，进行模板安装，安装侧板模板时，要注意垫层底墨线，梁面要拉线、调直，用压脚板斜撑固定，在梁中采用φ12钢筋距离500对拉螺栓，经复核标高无误后，再与冠梁同时浇筑砼。

3、土钉锚杆施工工艺

本支护工程采用3×（-8-7-6）Φ18钢筋作为预应力锚杆，采用二次灌浆工艺（其中第二次位高压注浆），待浆体强度符合设计要求进行张拉锁定于护坡之上。

在坡道处设三道锚杆垂直距离1300mm，水平间距1300mm，三道锚杆自上而下分别为8m/7m/6m。钻孔前应根据设计要求定出孔位，孔位允许：偏差为50mm，钻孔倾斜度允许偏差3％，孔深允许偏差为±50mm。

锚杆成孔采用钻机打入，打入时一定要注意不要损坏地下管网，当遇到不明障碍物时应报告设计采取措施处理。

锚杆使用前应调直、除锈、除油。

注浆材料水灰比应采用0.4~0.5水泥净浆，水泥用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，注意拌和均匀，随拌随用。

注浆前，应先用清水将孔内清洗干净，注浆必须密实、饱满，当注浆开始返浓水泥浆时，应用水泥纸袋或其他材料堵住孔口；第一次注浆要求达到孔中返出浓浆，当出现漏浆时应及时补注；第二次注浆是在第一次注浆初凝后进行，注浆压力控制在0.4~0.6MPa以上。

锚固段由φ6钢筋制作的托架支承。长度和位置检查同上。

土钉锚杆在注浆体强度达到75%，方可进行锚杆的张拉锁定。

锚杆张拉锁定之后，方可开始下一层土体的开挖。

4、湿喷混凝土施工

挂网采用Φ6.5@200×200钢筋网，用L＝1.5m长钢筋固定，喷射细石砼厚度80mm。

喷射砼原材料采用P.O.32.5R普硅水泥，干净的中粗砂和粒径少于15mm的砾石，配合比为水泥：砂：石子＝1：2：2.5，喷料应搅拌均匀，随拌随用。

喷射时，应控制好水灰比，保持砼表面平整，呈湿润光泽，无干斑或流淌现象。

4.1湿喷混凝土施工方法及技术措施

4.1.1喷射机械安设调整好后，先注水、通风，清除管道内杂物，清扫表面，清除坡面松散土体或杂物尘埃。

4.1.2喷射混凝土大堆料要储放于集料棚内，避免露天堆放淋雨、环境污染和倒运材料引起的污染，引起堵管和强度降低等现象。

4.1.3喷射前，先开速凝剂阀门，后开风再送料，以易粘结、回弹量小、适当的距离和高度。喷嘴与受喷面垂直，有钢筋时角度适当放偏30。，喷嘴与受喷坡面距离控制在0.6-1.0m范围内。喷射顺序自下而上，M型旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状，每次蛇形长度3-4m。回弹率不应大于15%。

4.1.4喷射混凝土由专人喷水养护，以减少由于水化热引起的开裂，喷射砼终凝2小时后，应喷水养护，养护时间一般位3-7d。以现裂缝用红油漆作上标识，进行观察和监测，确定其是否继续发展并找出原因及时处理。对不再发展的裂纹，采取在其附近加设土钉或加喷一层混凝土复盖处理，以策安全。

4.1.5试验室负责优选喷射混凝土配合比和施工控制，按配合比称料拌和，严格控制外加剂的含量，确保喷射混凝土强度符合设计要求。喷混凝土施工技术参数：

水泥：普通硅酸盐32.5R水泥。

砂：X≥2.3的优质中粗河砂。

碎石：5mm~15mm碎石。

水：能饮用的清洁水。

配合比：水泥与砂石重量比1:4-1:4.5，砂率为45%-55%，水灰0.45。

结束语：

我国的基坑工程发展比较完备，伴随着城市化进程的加深，基坑工程所需要的技术和设计水平也越来越高，基坑出现的问题也越来越多，面临的挑战也越来越大。

参考文献：

[1]张玉成，杨光华，胡海英等.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[C].2014

[2]王曙光，陆培毅，顾晓鲁等.基坑工程设计中的专家系统[J].岩土力学，2000

[3]王浩然，徐中华.复杂环境条件下的基坑工程设计与实测分析[J].地下空间与工程学报，2011