论高层建筑深基坑支护施工技术

　　摘要：伴随着我国国民经济日益蓬勃发展，建筑向着大型化、高层化快速发展，大量大型建筑、高层建筑拔地而起，日益增多。众所周知，任何建筑都必须有一个好的基础，对大型高层、超高层建筑来讲，这点尤为重要。于是深基坑的施工安全技术的重要性日益凸显。本文通过工程实例，介绍采用水泥土搅拌桩防水加强型喷锚网的基坑支护施工提供了垂直支护方案的另一种选择。

　　关键词：基坑工程;基坑支护

　　前言

　　某商业办公楼基坑面积为13000㎡。基坑深度为七米，周边环境为：南、东、北三面距离基坑边约15~30m都是人行道边;西面，距离基坑边90m范围内是本项目绿化广场。

　　1.支护方案简介

　　(1)采用Φ550深层水泥土搅拌桩防水，单排，桩中心水平间距350，桩间搭接200，南面位较高,经图纸会审,南边桩中心水平间距改为300,搭接250,其中东北角4-4剖面用三排桩，桩中心间距400，桩间搭接150，桩长约8.0~16.0m，4-4剖面前后两排桩中另施工Φ130 孔，Φ90×4钢管超前支护桩，桩长12m，间距0.80m。

　　(2)各剖面上部均放坡1.2m，坡度1:1，平台宽度2.0m，坡面喷砼处理。

　　(3)各支护剖面均设置5排锚杆，最低条离基坑底面600高，上面锚杆垂直间距1200，水平间距1300，锚杆长度10~18m，钢筋用Φ22~28。

　　(4)基坑南面考虑可能在锚杆锚固土层有比较厚的填土，在下部三排锚杆倾角加大5度，并适应增加了锚杆的长度。

　　(5)东北角在坑底面位置有比较厚的淤泥，此处另在顶部压顶梁处增设水平型钢角支撑，支撑用240a。水平支撑的中部加设条Φ250的6厚钢管立柱。立柱支承于Φ350小直径钻孔桩内。

　　(6)喷射砼面板厚度120，设计强度C20。

　　2.本工程地质概况

　　本工程场地地质特征是：1)上覆填土为杂填土，平均厚度约2.2m，与耕土合并后的平均厚度约2.9m;2)粉土在场地内近半数钻孔有揭露，在南面分布稍多;3)仅4个钻孔揭露有淤泥或淤泥质土;4)残积层、全风化及强风化层厚度变化大，基坑开挖底面落在可塑状的冲洪积成因粉质粘土层和残积成因的粉质粘土层上;5)场地上层滞水含量不丰富，土层呈弱透水性。

　　地质各土层厚度列表如下:

　　土层 厚度

　　杂填土 厚度0.8~3.2m,平均2.11m

　　耕土 厚度0.5~1.0m,平均0.63m

　　粉土 厚度0.5~3.2m,平均1.49m

　　淤泥、淤泥质土 厚度0.6~1.70m,

　　粉质粘土 层面埋深2.1~6m,厚度0.7~6.3m,平均厚度3.17m

　　粉质粘土残积层 层面埋深3.8~12.2m,厚度1~12.3m,平均厚度4.47m

　　全风化层 层面埋深7.4~19.5m,厚度0.8~5.0m,平均厚度2.33m

　　强风化层 层面埋深6.6~28.5m,厚度0.7~15.5m,平均厚度3.01m

　　中风化层 层面埋深7.7~32.6m,厚度0.6~10.9m,平均厚度3.94m

　　微风化层 层面埋深11.0~35.1m,

　　根据地质勘察报告可知,场地钻孔稳定水位埋深在0.55-1.8m间,由于临近大江,其水位变化受河流水位急潮汐的影响。

　　3.主要施工参数

　　3.1深层搅拌桩

　　(1)桩长：根据地质剖面确定，最长不超过16米，约桩长8~16m;

　　(2)桩径：Φ550mm;

　　(3)桩排数：一排，东北角三排;

　　(4)桩芯距：350mm，东北角400mm、南边300mm。

　　(5)水泥掺入量：12～15%，东北角18%。

　　(6)水泥强度等级：P.032.5;

　　(7)水灰比：0.50～0.55;

　　(8)严格控制搅拌桩垂直度和桩搭接长度，要求垂直度偏差小于0.5%桩长。

　　3.2钢管超前支护桩

　　(1)成孔口径：Φ130;

　　(2)桩长：12m;

　　(3)桩距：800mm;

　　(4)桩体材料：Φ90*4焊管;

　　(5)注浆材料：水灰比为0.50的P.032.5水泥净浆;

　　(6)钢管制作：管体每隔1m对称错开钻Φ8孔，局部开“V”字形缺口。

　　3.3非预应力锚杆

　　(1)开挖坡面：顶部1.2m;1:1放坡开挖，中下部垂直开挖;

　　(2)锚杆位置：喷锚面自上而下布置5道锚杆，横向间距1.3m，纵向间距1.2m;

　　(3)锚杆口径：110m;

　　(4)锚杆倾角：150~200C;

　　(5)锚杆长度：10~18m;

　　(6)锚杆拉杆材料：Φ22、Φ25、Φ28Ⅱ级螺纹钢;

　　(7)锚杆注浆材料：水灰比为0.45的P.032.5水泥沙浆;

　　(8)喷锚面钢筋网：Φ8@200×200;

　　(9)加强筋：采用2Φ14螺纹钢筋按锚杆位置双向布置;

　　(10)喷射砼强度：C20;

　　(11)喷射砼厚度：120mm;

　　3.4型钢角支撑

　　(1)支撑用2[40a;

　　(2)水平支撑的中部加设条Φ250的6厚钢管立柱。立柱支承于Φ350小直径钻孔桩内。

　　4.基坑支护的施工

　　4.1施工顺序

　　轴线控制网建立

　　↓

　　深层搅拌桩施工

　　↓←基坑顶截水沟及压顶梁施工

　　钢管超前支护桩施工

　　↓

　　钢管立柱钻孔桩施工

　　↓

　　钢管立柱施工

　　↓

　　钢支撑施工

　　↓

　　基坑土方开挖及锚杆、锚喷混凝土施工

　　↓

　　修整坑底土方，砌筑坑底排水沟

　　↓

　　竣工

　　4.2基坑降水与排水

　　(1)基坑降水采用18口Φ300mm降水井封闭式降水，降水井井底标高-9.0m(相对标高)，地下室施工期间降水井内水位不高于-7.0m(相对标高)。

　　(2)坡顶排水沟结合地势布置，纵坡0.2%-0.5%入市政排水系统。基坑内沿坡底边线布设砖砌排水沟，基坑转角处设砖砌集水井，及时将水抽出地面。

　　(3)基坑顶西北角设1口沉淀池，场地内排水经此沉淀后，方可排人市政管道。

　　4.3主要施工方法

　　4.3.1水泥土搅拌桩的施工流程

　　(1)桩机定位：搅拌桩机到达指定桩位后，进行对中、调平。

　　(2)当搅拌机桩机对位后，启动电机下沉钻头，可用4档下沉，在下沉过程中，应边送浆边钻进切土。

　　(3)浆液制备：按设计确定的浆液配方投料，搅拌水泥制浆。在送浆前必须不停地搅拌，防止浆液离析。

　　(4)提升注浆搅拌：待搅拌机钻头下沉到设计深度后，边搅拌边提升钻头，提升速度用Ⅱ档。

　　(5)重复下沉：当搅拌机钻头提升到设计桩顶标高时，重复下沉搅拌，使浆液与土体搅拌均匀，下沉速度为Ⅳ档。

　　(6)重复提升：待钻头下沉到设计深度时，边喷浆、边搅拌、边提升，直至钻头提升至地面，控制提升速度Ⅱ档。

　　(7)冲洗系统：冲洗灰浆泵和输浆管系统，直至返出清水，并清除此之外钻头上粘附的软土，检查钻头，如有磨损时应及时更换。

　　(8)移桩机到新桩位，重复1~7步骤。

　　4.3.2钢管超前支护桩的施工流程

　　(1)钻机就位、对中：桩位复核无误后，立即就钻机就位，钻机就位后应调整其平整度，垫底下应垫枕木，确保平衡，同时钻机钻头应对中桩中心，检查无误方可开孔。

　　(2)钻孔：本工程钢管桩设计长度为12m，采用XY-100型地质钻机钻孔，选用直径为Φ130的合金钻头，成孔过程配以泥浆循环，将孔内渣质及时排出，提高钻进速度，泥浆比重控制在1.2左右。根据设计要求一直钻至设计深度后方可终孔。

　　(3)清孔：钻至设计深度后，进行清孔工作，采用大泵量的清水进行清孔，将孔内残渣清洗干净，直至孔口流出清水为止。

　　(4)钢管制作：本工程钢管直径为Φ90，切割钢管采用气割法，管焊接采用对中焊接，接口焊缝应满焊，不得有漏焊现象。根据设计要求，管体每隔1m对称错开Φ8孔，底部开“V”字形缺口。

　　(5)钢管安放：钢管安放采用吊机吊入孔内，先将钢管慢慢吊起，立直稳定后，对中孔位，入孔时应有两人同时扶住钢管，再慢慢放入孔，钢管应置于孔的中间。

　　(6)灌浆：注浆设备为BW150灌浆泵，灌浆材料为32.5R普通硅酸盐水泥净浆，采用压密注浆工艺，注浆压力为0.5Mpa，水灰比为0.50，浆体强度不低于20Mpa。插入孔内注浆管应用4分铁管，距孔底100mm，由下自上注浆，一直至孔口流出水泥浆为止。灌浆完毕，立即拔出灌浆管，清洗灌浆设备。待水泥浆体凝固收缩后，桩孔内应及时进行补浆。

　　4.3.3锚杆的施工流程

　　(1)钻机就位：待平整好场地，吊入钻机就位，钻机下面应垫枕木，保证其平整度。采用罗盘测量钻杆角度，控制误差在±2度以内。钻机安装要求牢固，施工中不得产生移位现象。

　　(2)钻孔、清孔：成孔直径为Φ110，钻孔用相应钻头钻进，局部地段套管跟进至1~3m，起定位、导向作用。钻孔采用回转钻进方式，钻进时采用清水循环护孔，反复循环，对孔口流出的泥浆不断清除残渣。在填土层地段应加大泥浆比重，以防塌孔，钻孔达到设计深度后，继续超钻20~30mm，钻孔完毕后，反复用泥浆循清孔，以清除孔内泥渣等残留物。

　　(3)锚杆制作：钻孔完毕，在清孔的过程中，应组织工人制作锚杆。按设计要求制作锚杆，杆体采用Φ22、Φ25、Φ28螺纹钢，为了使锚杆处于钻孔中心，应在锚杆杆件上安设定位器架，每隔2.0m设置一个。

　　(4)安放锚杆：安放锚杆时，应防止杆人本扭曲压弯，注浆管随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50~100mm杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安放好后杆体始终处于钻孔中心。下锚时在注浆管与锚头齐平处作一标记，下锚时抓住锚索和注浆管一起缓缓送入，以防止注浆管脱落，下锚完毕，再次检查注浆管与锚头是否齐平，如发现注浆管拉出，应拔出锚杆，重新下锚。

　　(5)再次清孔：下锚完毕后，改用大泵量清水清孔，置换出孔内泥浆，直至孔口流出清水为止。

　　(6)注浆：清孔完毕后，连接好灌浆泵和预埋的灌浆管，同时按设计要求制备好水泥浆，进行灌浆。采用底部注浆工艺，压力灌入水灰比为 0.40~0.50的32.5R普通硅酸盐水泥净浆，注浆压力为0.4~0.6Mpa。水泥浆应过筛，整个灌浆过程必须连续。一边灌浆一边拔出灌浆管，拔管过程中必须保证灌浆管始终埋在水泥浆内，一直到孔口流出水泥浆为止，方可终止注浆。为提高水泥早期强度，可加入0.03%的三乙醇胺。灌浆完毕后，拔出注浆管。灌浆完毕，应立即清洗灌浆设备。

　　(7)安装泄水管：为减少水压力，应在边坡上安装泄水管，采用直径Φ50的PVC管，长度为50cm，插入土层35cm，插入端用过滤布包扎完好，按3000×3000mm安装。

　　4.3.4喷射混凝土

　　(1)采用分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序自下而上，一次喷射厚度为30mm。

　　(2)喷射时，喷头与受喷面应垂直，保持600~1000mm的距离;施工过程中要控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润、无干斑或滑移流淌现象。

　　(3)喷射混凝土的回弹率小于15%。

　　(4)混凝土终凝2h后，采用喷水养护，养护时间为7d。

　　(5)喷射混凝土中的钢筋网在喷射第1层混凝土后铺设，钢丝网与土钉或其他锚定装置连接牢固，喷射混凝土时钢筋网不得晃动。

　　5.基坑支护的验收

　　(1)锚杆的抗拔力试验锚杆取64根做抗拔力试验。经业主、监理、设计等单位对基坑支护进行随机抽样检验，符合设计要求。

　　(2)位移观测本基坑主要进行基坑周边水平位移与沉降的监测，共设9个监测点。在土方开挖期间，每开挖1层土方，观测位移和沉降≥2次。支护完成后，每周观测≥1次，如遇有暴雨等自然灾害，加密观测次数。根据最后观测的数据，最大水平位移2.0mm，小于支护结构最大水平位移允许值 0.0025h=28mm。可见，整个基坑围护是成功的。

　　(3)喷射混凝土面层厚度的检查根据规范要求：取30组，90个点，由业主、监理、施工等单位参加的对所有完成面的喷射混凝土的厚度采取凿孔法进行检查，结果符合设计和规范要求。

　　6.结束语

　　水泥土搅拌桩防水加强型喷锚网的成功应用，分层开挖深度控制，注浆量和二次注浆的控制，锚杆的定位及水泥土搅拌桩的水泥用量的控制是围护成功与否的关键。

　　参考文献:

　　[1]刘建航，候学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

　　[2]金问鲁，顾尧章.地基基础实用设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

　　[3]中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

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