某工程深基坑支护工程设计与施工总结

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　　摘要:介绍某工程深基坑的支护设计、支护施工等，并对工程监测和施工质量控制进行了分析。

　　关键词:深基坑;支护;设计与施工;质量控制;变形监测

　　随着经济建设迅速发展，座落在粤西鉴江河畔美丽的山城信宜，相继涌现出一批在建的高层建筑，基于建筑结构和使用功能的要求，部分工程设计有一层或多层的地下室，于是，地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。本文以某住宅工程为例，对深基坑工程支护设计与施工进行论述，抛砖引玉以加强深基坑支护工程的质量控制。

　　1、工程概况

　　某住宅工程位于信宜市区教育路的远航花园东侧,地上16层,地下室两层,总建筑面积23316.5m2，基坑总开挖面积2100m2，基坑周长约200m，呈不规则长方形分布，基坑开挖深度约9.3m。

　　2、场地周边环境及工程地质条件

　　本工程是信宜市城中村改造工程，场地东侧距离8m是一排破旧的无人居住的砖瓦民房，市级文物保护单位梁家祠堂就在这里;南侧距离10m大多是两三层混合结构小楼房;西侧距离9m是远航花园住宅小区;北面紧靠市政道路，有多种地下管线干线。

　　工程地下稳定水位埋深约11.5m,本基坑开挖深度在地下水位以上,可按无水基坑考虑。根据地质资料显示，本工程地基土各土层状况如下：①素填土：主要是粘性土、碎石，含有少量砖渣，层厚1.7～2.5m;②淤泥质粘土:黑灰色,湿-饱和,软塑-流塑状态，层厚1.5～2.3m，容重 γ=19kN/m3，内聚力C=20kPa，内摩擦角φ=10;③粉质粘土:浅黄色,底部含少量细砂,可塑状态，γ=20kN /m3，C=30kPa，φ=20;④残积粉质粘土：棕红色,泥质粉砂岩风化残积而成,硬塑-坚硬状态，γ=20kN /m3，C=45kPa，φ=18;⑤强风化泥质粉砂岩:褐红色,大部分矿物已风化变质,岩芯呈土夹岩块状，γ=21kN /m3，C=50kPa，φ=40;⑥中风化泥质粉砂岩：棕红色,岩芯呈柱状、块状，锤击声稍脆较难碎,γ=22kN /m3，C=100kPa，φ=50。

　　3、基坑支护方案的选择

　　根据本工程实际情况,本着技术先进、经济合理、确保安全的原则,组织技术专家组分别进行了计算和论证,最终决定采取钢筋混凝土排桩加预应力锚索支护体系和土钉墙加预应力锚索支护体系两种支护方案相结合的基坑支护体系。本方案具有两大优势：第一，两种支护方式相结合,优势互补,确保施工方便，并且降低造价;第二，保证周围环境的相对稳定性,可有效防止基坑隆起和边坡位移。

　　3.1钢筋混凝土灌注桩(排桩)加预应力锚索支护结构体系

　　考虑到本工程南侧和西侧基坑附近建筑物的影响导致土压力较大,对支撑结构的抵抗弯矩和刚度的要求相对较高,因此基坑的南面和西面采用钢筋混凝土灌注桩 (排桩)加预应力锚索支护结构体系。本基坑支护结构采用钻孔灌注桩，设计桩径800mm,间距1.2m,桩长为14m;在自然地面以下2.1m处(梁顶标高)设置一道800mm×600mm钢筋混凝土冠梁,混凝土强度等级C30。预应力锚索支点设在自然地面以下2.4m(冠梁中心点)处，锚索选用 3×7φ5低松弛预应力钢绞线，入射角150,成孔直径150mm,拉力设计值355kN,水平间距2.4m,锚固段长度为20m，自由段7m。

　　3.2土钉墙加预应力锚索支护结构体系

　　与西、南侧相比,东、北两侧土体压力相对较小,经计算采用土钉墙加预应力锚索支护体系已能满足工程要求。方案设置4层锚管与2层锚索复合支护,其中第 1、3、5、6层为锚管,2、4层为锚索。土钉选用50mm钢管(锚管),锚索选用3×7φ5低松弛预应力钢绞线,锚索成孔直径150mm,围檩选用2根 20b槽钢。

　　锚管的竖向间距2.4m/1.2m,水平间距是1.2m;锚索的水平间距是2.4m。第1、3层锚管12m;第5、6层锚管8m;第2、4层锚索的锚固段长度分别为15m、16m和14m,自由段长度均为6m,轴向拉力设计值分别为270kN、310kN和250kN。

　　预应力锚索加土钉墙表面挂钢筋网φ8@200×200，喷射C20的细石混凝土厚100mm。

　　4、施工方案

　　4.1施工顺序

　　本工程的深基坑采用土方开挖、工程桩与深基坑支护同时施工相结合,总体施工顺序为:西、南侧基坑支护桩及冠梁施工→土方开挖至-3.3m→第一道土钉、护坡混凝土施工→土方开挖至-4.64m→第一道锚索施工、工程桩施工→土方开挖至-5.98m→第二道土钉、护坡混凝土施工→土方开挖至 -7.32m→第二道锚索施工→土方开挖至-8.66m→第三道土钉、护坡混凝土施工→土方开挖至-9.3m→第四道土钉、护坡混凝土施工及同时可进行人工凿桩头→后续工程施工。

　　4.2施工方法与质量控制

　　(1)土方开挖

　　本工程土方量约2.2万m3，选用3台日产小松E240单斗反铲1.2m3挖机，日出土量1500m3;采用中心岛(墩)式挖土，土方开挖顺序为由南向北分层分段施工,先挖基坑周边后挖中心岛。机械开挖时严禁碾压碰靠工程桩及支护结构。

　　(2)排水措施

　　为防止雨季地面水大量流入坑内，在基坑顶四周设置300×300mm的排水沟，现场配备足够数量的沙包，紧急时可在基坑周围设置围堰;同时在基坑内四周设置300×300mm的排水沟，排水坡度1‰～3‰,;在基坑四角且沿四周每隔30m设置0.8×0.8m、深0.8m的集水井，施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵，必要时可排水入北面的市政管网。

　　(3)钻孔灌注桩的施工

　　钻孔至设计深度后，须对成孔质量进行检查，内容包括：孔壁形状(孔径)、孔深、孔底沉渣、垂直度;桩基钢筋笼制作偏差必须符合设计及相关规程规范要求。

　　混凝土采用导管法连续灌注，为保证混凝土质量，导管埋入混凝土面的深度为2～4m;确保连续灌注一次完毕，每盘混凝土时间间隔应不大于0.5h;控制好最后一次灌注量，保证桩顶标高。

　　(4)土钉的施工

　　土钉采用50mm钢管(锚管);先按要求放线定孔位，注浆孔每隔0.6m按双向设置,用洛阳铲人工成孔达到设计要求,然后将锚杆放入。为防止锚管进入泥土时注浆孔被堵住，应将角钢焊在注浆孔处与锚杆成300倒刺。施工时应控制成孔深度、间距及角度应符合设计和规范要求;土钉长度、直径及焊接制作应符合设计和规范要求。

　　(5)预应力锚索的施工

　　成孔前测定孔位，钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序，施工要控制水平及垂直偏差不大于±50mm，孔位、孔深、倾角和方向符合设计要求;工程采用正循环钻孔机成孔,采用套管跟进技术开孔,泥浆泵通过在孔内反循环后带出泥浆,孔深达到设计要求后安装锚索,锚索上绑扎好注浆管后退出钻杆。锚索制作前应考虑设计长度及张拉锁定的长度，应对钢绞丝除油除锈，然后按要求组装锚索。

　　(6)注浆与张拉

　　注浆时应对水泥浆量和压力指标进行控制;工程使用42.5R普通硅酸盐水泥，采用二次补浆施工法，注入锚管的水泥量不小于35kg/m,注入锚索孔的水泥量不小于65kg/m,压力控制不超过2.0Mpa。

　　锚索张拉前须对张拉设备进行标定，锚固体强度应达到设计强度80%时才可以进行张拉，加荷、卸荷速率应平稳，张拉严格按照操作规程执行。

　　(7)挂网喷射混凝土

　　按要求铺设φ8@200×200钢筋网，采用绑扎制作,钢筋规格、绑扎间距须符合设计要求，网格允许偏差±10mm，钢筋网片的搭接长度不应小于200mm。网片应牢固地固定在边壁上,用φ12的螺纹钢与锚管焊接牢固，混凝土喷射时钢筋网不得出现晃动。

　　采用二次喷射C20的细石混凝土厚100mm。混凝土喷射分片按自下而上的顺序进行,喷头与受喷面垂直，宜控制在0.6m～1.0m范围内。

　　5、施工监测

　　由于本工程挖土较深，邻近有街道、建筑物要保护，所以必须做好监测工作。监测内容包括:①围护结构的位移、沉降;②周围建筑(特别是梁家祠堂)、道路的监测;③地表开裂状态、基坑底部土体有无隆起、围护外侧土体有无下沉。

　　设置水平位移监测孔7个，沉降监测点18个，监测频率每天不少于1～2次;每天监测完毕必须将结果反馈至项目部，如果监测值达到或超过监控报警值时，应增加监测次数，将结果报告设计、监理及建设单位，同时启动抢险预案。

　　根据监测结果，最大位移S=32mm,平均位移17.3mm，坑底以下位移较小;18个沉降点平均沉降量为8.76mm，最大值15mm，都在设计允许范围内。

　　6、小结

　　笔者在此浅谈深基坑支护工程质量控制的几点体会：