基坑紅泥巖開挖施工工藝分析

王原，秦富，王陽光，李志波，修俊明 （中建二局第四建筑工程有限公司，天津 300457）

1 工程概況

國際會展配套區項目1#樓位于甘肅省蘭州市城關區鹽場堡中心灘中段，總建筑面積約5.80萬m2，其中地下0.33萬m2，地上5.47 萬m2。共有35 層，地上33 層，地下2 層。結構形式為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體混合結構體系。

2 重難點分析

本工程筏板厚度為 2000～2500mm，屬于大體積混凝土施工?；炷翉姸葹镃45，抗滲級別為P8，基坑長約47.00m，寬為45.20m，其中核心筒位置筏板厚為2.50m，四周局部筏板厚為2.00m，總混凝土用量約為4600m3，基槽土面標高為-11.50m，筏板面高度為-9.00m，筏板內布置多個不規則集水坑及電梯基坑，其中4#、5#基坑最大深度為3.90m，施工難度極大。

圖1 項目效果圖

圖2 結構圖

圖3 電梯基坑平面圖

3 工藝原理

電梯井及集水坑筏板底深，需采取二次降水方案，針對紅泥巖土質的特點和開挖期間氣溫條件，根據本工程開挖部位和開挖時間的具體情況，電梯基坑開挖采用“二次降水法+暖棚法”進行土質保護，以確保紅泥巖基坑開挖順利。

“第二次降水法”是針對深基坑施工中存在的部分明水，利用水往下流的特點，采取明溝導流明排（“導”和“排”結合）等第二次降雨技術進行排澇。

“暖棚法”建筑是在建筑物周圍搭起節能日光溫室，棚中設有供暖機組（如爐子等），以保持棚中氣溫在正溫以上，保證在高水溫條件下的建筑物不受凍。暖棚采用腳手管（或木桿）及彩條布（或帆布）搭設，內生無煙煤爐。

4 工藝流程

工藝流程見圖4。

圖4 工藝流程圖

圖5 鋼筋網片立面圖

5 施工工藝

5.1 測量放線

通過場地平面控制網對建筑內各軸線的定位釘樁，需多次校正無誤后方能確定具體位置。

按照控制線進行細部放樣，用白灰線灑出開挖上口線，并報監理及相關單位驗收、批準后進行土方開挖。在土方開挖過程中，對基坑位置進行復核及標高控制，避免挖偏或者超挖。

5.2 打井降水

本工程基坑開挖較深，采用管井進行降排水。管井成孔采用反循環鉆機進行降水井施工。施工中采用泥漿護壁，泥漿池中摻加膨潤土，成井完畢后及時下放井管，回填濾料。

降水井的降水深度確定為15m，鉆井成孔后的孔徑達到600mm，管井的直徑不小于350mm。

放進井內的過濾器一般長度為5m，孔隙率不小于0.3。一般情況下采用金屬網包網，管壁與網之間設置墊筋，高度≥6mm，濾網不超過80目。

5.3 土方開挖

土方施工將與地釘墻施工交錯操作，按照施工進度劃分，分層分段進行，分段時間將按照土質和地釘的流水操作執行。對層次標高時，第一次為從原始地貌表面至首排土釘下40～60cm 左右，其后各層標高均為土釘的豎向距離，最后一層標高從倒數第二排土釘下40～60cm至基槽墊層標高處。

流水施工操作，可以在距四周邊坡約8～10m 深的地基中獨立實施，但應與分層作業區的施工相互配合。

在土方挖掘或施工時，應嚴防側壁超挖以及側墻混凝土的整體松散，同時機械施工也要和人工清坡結合，確保路基平順、坡度符合規定、路面上無虛土。

不得在坑邊堆積土方、建材，重載機械設備也不得在坑邊施工，渣土運輸車盡量不要靠近基坑邊行駛。若必須行駛要先進行受力分析，對重型機械可考慮建立專門基礎。

開挖過程中，混凝土墊層底面紅泥巖層若出現強風化現象，清槽時應將強風化部位全部挖去，卵石回填，并用機械壓實，作為地基處理層。

在出現淤泥坑的地方暫不繼續往下挖掘，將表層用卵石遮蓋進行防護，待基礎墊層完成后，再進行紅泥巖挖掘，為避免風化，淤泥坑紅泥巖側壁在水泥噴鋪前需用抗暴雨材質遮蓋。

紅泥巖建設應連續施工，盡量縮短裸露時段，在紅泥巖清槽完畢后立即開展基礎建設，避免滯后導致紅泥巖風化。

5.4 土釘墻支護

5.4.1 施工順序

為各個層次混凝土板對應的土方開挖→修坡→進行混凝土板→注漿→編網設計并加強混凝土直徑→噴射混凝土→保護。

在卵石層和砂土層中，若實施后邊坡土體剝落嚴重，應把施工次序調整為土方挖深→修坡→薄噴約4cm 的面層混凝土→安裝土釘→編網制作并加強鋼筋直徑→在地面噴灑約4cm 混凝土→注漿→養護。

5.4.2 設置土釘

現場制作混凝土，并嚴格按照工程設計圖紙和有關技術標準進行澆筑。與混凝土的連接則采用中搭設連接方式，每隔2m 設計一個中支架，對中支架的材質采用φ6.5 的鋼焊接于混凝土板中，每群對中支架共3 個，且每個群對中支架之間的相對角度均為10°。同時為確保錨管的注漿質量良好并能提高錨管的硬度，在錨管壁內直徑寬度的三等分三條直線上交叉鉆孔。

根據設計條件確定孔深后再進行復測，為保證混凝土模板和錨管傾斜度符合設計條件，應調節好導軌傾斜度，安裝前做好成孔標記。

混凝土澆筑時應避讓周圍地下管道及其它障礙物，如遇地下施工障礙物造成混凝土無法達到原設計條件，視具體情況做相應調整。

5.4.3 注漿

使用ZSNS 系列的注漿機械泵，混凝土水灰比約為0.40～0.45，泥漿要拌和均勻并及時使用，在注漿、中間暫停和操作結束時都應及時用水清洗管道。

注漿可采用低壓（0.4～0.6MPa）注漿料，注漿工藝是孔底注漿法。將注漿料導管伸入孔底，出漿口位于孔內漿體的表層以內，在灌注漿料的時候將管道勻速、慢慢地抽出。當漿液返回到孔內后，先將混凝土袋紙等搗入孔內，再用濕潤泥土封閉孔內，并維持加壓數分鐘。在向孔內灌注前，必須事先計算所需要的漿液容量并與實際灌注容量進行對比，向孔內灌注漿液的充盈系數應等于1。

5.4.4 鋪設面層鋼筋網片

面層的網片網格之間最大偏差為10mm，且保護層厚度必須滿足設計要求。鋼筋直徑網施工中各邊的搭接直徑不得低于250mm。

設置加強鋼筋與土釘焊接牢固，具體做法為縱橫向各設置1Φ16 鋼筋與錨桿焊接牢固，在土釘端頭設置3 根16 的鎖定筋，表面與土釘雙面焊接，底面與加強筋焊接，表面再設置1 根16 的加強短筋，加強短筋置于鋼筋網之上。

5.4.5 噴射混凝土面層

噴射混凝土面層使用的是HPZU-5B 混凝土噴射泵。噴射水泥厚80mm，硬度級為C20。粗骨料最大尺寸不得超過15mm，水泥灰比不得超過0.45。

噴射混凝土應按照自上而下的順序，噴頭與受噴面距離宜控制在0.6～1.0m，噴射方向應垂直指向噴射面。

本工程混凝土面層厚度為80mm，為保證噴射厚度，在土面應做厚度標記。噴射混凝土終凝后2h 需灑水養護，保養日期依據天氣決定，通常為3～7d。

5.5 支護樁及冠梁

排樁樁身混凝土等級為C25，樁徑0.8m，中心間距2.0m，樁頂標高為自然地面2.5m，樁頂通長設置800mm×500mm 壓頂梁使各樁連接在一起形成整體，排樁主筋伸入冠梁長度45cm。排樁不均勻配筋，鋼筋保護層厚度50mm。

排樁施工采用沖擊式機械成孔，施工工序為機械就位→成孔→排渣、清孔→鋼筋籠制作與安放→插入混凝土導管→澆筑混凝土→拔出導管。

5.5.1 成孔

根據排樁的總平面及布置圖確定樁位置，并選擇沖擊式的土中成孔機械施工。

在鉆孔時，根據設計要求在孔口安裝鋼護筒，以起到固定、防護洞內工作，護筒的內徑要比鉆孔磨損徑大10cm，埋入的深土中深度不得低于1m，護筒長度在礦坑內使用泥漿填密，護筒的圓心與距樁的圓心誤差不能超過5cm，護筒的高度也要穩定。

成孔達規定的深度后，要通過連續放置水泥進行清孔。在澆灌水泥前，孔底500mm 內的水泥比例宜小于1.25，孔底沉渣厚度≤2200mm。

合理調節沖擊工藝，并采取合理的技術保護措施以防止擾動孔壁引起塌孔，影響加工精度、卡鉆及落鉆。

排樁施工應在澆筑混凝土24h 后，實施鄰樁混凝土的成孔澆筑。如塌孔較嚴重，應進行隔樁法施工。

5.5.2 鋼筋籠的制作與安放

鋼筋籠按現行標準在施工現場進行生產，所有接頭部位連接均按標準要求完成，同一水平面的主筋連接錯開率不得小于50%。需對其型號、規格、接頭等進行檢驗。

鋼筋籠的安裝尺寸允許偏差為±100mm。宜在鋼筋籠外設有控制保護層厚度的墊片并選用與樁體鋼筋等強度的鋼筋墊片或用鋼筋焊接于豎向主墩梁上，其寬度一般為2m，橫向圓周運動不宜小于4 個且需均衡布設，鋼筋頂部宜設有吊環。

鋼筋籠在搬運和吊裝時，應避免變形，安裝時要對準孔位，就位后應立即緊固，確保在安裝管道、清孔工藝和澆注混凝土的過程中不出現偏移。

5.5.3 灌注混凝土

成樁施工的質量應符合表1規定。

表1 混凝土灌注樁質量檢驗標準

5.5.4 冠梁施工

排樁施工完畢后，開挖冠梁工作面，并鑿出樁頭，根據圖紙要求綁扎冠梁鋼筋，排樁主筋伸入冠梁不小于45cm，在基坑內側支模板。

冠梁應在同一平面內整澆，冠梁采用C25混凝土。

5.6 電梯基坑開挖

①開挖前對基坑開挖邊線，利用CAD 進行放樣，基坑開挖至標高-11.500m 時，用白灰畫出電梯基坑開挖邊線（如圖6）。

圖6 電梯基坑開挖邊線

紅泥巖土質堅硬，采用機械開挖，每層厚度約200mm，開挖速度較慢。按照圖紙要求人工開挖至基坑槽底部300mm范圍內，采用人工開挖。

②基坑上部約500mm 厚為卵石透水層，便于機械行走及排水。

距離電梯基坑邊緣約500mm 開挖明溝，寬度300mm，深度500mm（至紅泥巖層），向邊坡中間找坡，坡度1%。溝內鋪設塑料布后填充卵石濾水層。

③在基坑邊坡中部開挖導流槽至基坑底部。在底部設置兩個降水井，直徑350mm。因為基坑四周已經采取降水措施，但基巖上部裂隙發育地下水難以徹底疏干，因此電梯基坑涌水量很小，兩個降水井能夠滿足要求。

④搭設暖棚。在排水明溝外側約1000mm 處搭設暖棚。暖棚采用Φ48×3.0 腳手管搭設。間距1200mm，步距1200mm，搭設高度2800mm。外側立面防護采用彩條布，上面拉扯鋼絲繩作為承重骨架，上鋪彩條布。在棚內均勻設置三個煤爐，保持基坑內溫度在10℃左右。

⑤剩余500mm厚采用人工清理。

5.7 流砂處基坑支護處理措施

有砂層部位土方開挖應嚴格分層分段進行，分層厚度0.5～1.0m，分段長度5～15m，并根據現場情況進行調整。

砂層及卵石層不得長時間暴露，開挖后應立即修坡掛網，噴射混凝土。

地表水及基坑外明水對基坑有不利影響，一定要做好基坑上口外側地表的排水及基坑外側地溝的防水，盡快解決基坑北側支護樁西面電信管溝向基坑內排水的問題，以免對基坑安全造成隱患。

6 結語

本文針對基坑紅泥巖開挖的施工工藝，分析其特有地形地貌條件下的施工重難點以及施工方法，為相似案例提供施工經驗。