深基坑綜合支護技術在施工中的應用分析

黃文輝 （中鐵四局集團第三建設有限公司，天津 300163）

1 引言

深基坑綜合支護技術在建筑工程中是一項十分關鍵的技術，如何選擇支護方案及施工方案是實現基坑穩定性和經濟性的關鍵因素。某綜合管廊新建工程，基坑開挖深度8.0～8.5m，同時道路紅線內北側包含了電力管線、熱力管線等多處管線，如何在北側放坡不影響既有管線的同時，保證南側支護的穩定性是本項工程的關鍵。為了解決這一問題，基坑支護方案采用單側灌注樁、預應力鋼絞線錨索支護，開挖側則采用預留平臺法進行放坡開挖。在保證基坑穩定的同時，一定程度上減小了工程規模。

2 工程概況

2.1 管廊概況

某工程為新建綜合管廊建設，綜合管廊全長約4.0km，位于新建道路南半幅下方?，F狀道路寬度為5m，道路北側有現狀引水渠，距基坑約30～40m。擬建基槽開挖深度8.0～8.5m，開挖深度h〈10。同時道路紅線內包含多條現狀管線，既有管線主要包含架空電力影響基坑圍護樁施工，現狀熱力影響基坑開挖，現狀電力、電信及軍纜影響圍護樁及基坑開挖，現狀雨水、上水、中水、污水影響圍護樁及基坑開挖。

圖1 管廊位置示意圖

2.2 施工標準

主體結構的安全等級為一級，設計使用年限為100 年?；觽缺诎踩燃?，土釘墻及自然放坡為三級，護坡樁為二級。地基基礎設計等級為二級。

3 水文地質情況

勘察單位揭露地層最大深度為36.0m，按地層沉積年代、成因類型，將本工程場地勘探范圍內的土層劃分為四大類。按地層巖性及其物理力學性質進一步分為五個大層，擬建場地范圍內地層由上至下分類如下。

人工堆積層（Qml）層底標高為51.43～72.36m，主要地層情況為黏質粉土填土①層，雜填土①1層。

新近沉積層（Q42+3al+pl）層底標高為53.78～65.66m，主要地層情況為卵石②層，砂質粉土黏質粉土②1 層、粉質黏土重粉質黏土②2層、細中砂②3層。

第四紀全新世沖洪積地層（Q4）層底標高31.62～34.72m，主要地層情況為卵石③層，黏質粉土③1 層、粉質黏土③2 層、細中砂③3 層。卵石④層，砂質粉土④1層、粉質黏土重粉質黏土④2層。

第四紀晚更新世沖洪積層（Q3）主要地層情況為卵石⑤層，細中砂⑤1 層，本次鉆探未穿透此層。

4 基坑支護方案

4.1 支護方案

支護段采用單側灌注樁、預應力鋼絞線錨索支護和單側放坡。

灌注樁?；訃o墻體采用Φ 800@1500 灌注樁，樁間土設Φ8@150x150 掛網鋼筋和C20 噴射混凝土護壁。

預應力錨索。預應力錨索采用鋼絞線，預應力鋼絞線強度標準值為1860MPa，低松弛鋼紋線。錨桿成孔直徑150mm，注漿采用二次壓力注漿，注漿選用42.5 級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5。

冠梁。冠梁截面尺寸800mm×1000mm（斜面），混凝土強度等級C30。

腰梁。采用I25a雙拼工字鋼。

4.2 安全等級

基坑側壁安全等級。北側放坡側為三級、南側樁錨側為二級。結構重要性系數1.0。

5 基坑施工技術方案

5.1 鉆孔灌注樁

5.1.1 施工流程

將施工場地整平并根據施工圖及現場控制點，使用全站儀測定樁位，以“十字交叉法”引導四周用短鋼筋做好護樁。

護筒采用整體式鋼護筒，直徑1m，埋深3m。筒的中心應與樁中心重合，其偏差不得大于20mm，垂直度偏差不大于1%，同時其頂部高出地面不少于0.3m。

成孔后根據規范要求制作、安裝鋼筋籠。鋼筋籠安裝固定，且隱蔽工程驗收合格后立即進行水下混凝土澆筑。

5.1.2 泥漿制備及循環

三個施工區段內各布置一個泥漿池，凈尺寸為4m×10m×2.5m，泥漿池內有帶孔的中隔墻，將泥漿池分為沉淀池和造漿池兩部分，回收泥漿先排入沉淀池沉淀后，再排入造漿池。專人隨時使用比重計測量泥漿比重，確保泥漿比重在1.15～1.20之間。

根據現場實地情況試驗確定配合比例，參考配比指標如表1所示。

表1 配比指標表

5.2 樁頂冠梁施工

基坑灌注樁樁頂設置鋼筋混凝土冠梁，與灌注樁連接成整體。冠梁土方開挖應分段進行，隨開挖一段施工一段，每段施工長度不大于40m。冠梁溝槽開挖深度為1.5～2.5m，開挖過程中采取兩側1:0.5放坡開挖，先開挖圍護樁外側土體，再開挖圍護樁內側土體，最后開挖灌注樁鋼筋籠上方土體。冠梁底標高以上15～20cm采用人工開挖。

用風鎬鑿除灌注樁樁頂混凝土至冠梁底標高以上5～10cm，再用鑿子剔鑿至標高處，清除表面浮漿、松動的混凝土碎塊等。樁頂整平后進行測量放樣，在施工區域內設置5cm 厚的墊層作為底模。

混凝土澆筑完成并達到規定強度后進行模板拆除，并按規定對混凝土進行保濕養護。冠梁達到一定程度后進行溝槽回填，夯實找平。

5.3 基坑開挖方案

本標段采用明挖法施工，分為三個施工區域?；颖眰炔捎妙A留平臺法進行放坡開挖，開挖坡度為1：1，機械土方放坡開挖基本成型，人工配合修坡后，立即進行坡面的防護錨噴。

覆蓋前一般每年翻耕2次。翻耕以機械作業為佳，既能切斷霉變及殘弱鞭，也能將嫩鞭梢頭切除，而且不傷及壯齡鞭，可使壯齡鞭提早萌芽、出筍。翻墾撫育措施與冬筍早出型模式基本相同。

①測量放樣定出中心樁、槽邊線及堆土堆料界線，界線至開挖線的距離應根據開挖深度確定，并不小于5m。

②基坑開挖時采用機械分層開挖方式為主，人工開挖方式為輔的挖土方式。開挖應分層、分段依次進行，形成一定坡度，以利排水。開挖時不允許破壞溝底原狀土，若溝底原狀土被破壞時，必須用原土夯實平整。

③正常段溝槽開挖

第一步土方開挖到錨索下0.5m 位置，開挖深度滿足錨桿施工高度要求，待錨桿及鋼腰梁安裝并張拉完畢，再進行下步土方開挖。

第二步土方開挖深度為2～3m，開挖過程中根據邊坡穩定性計算對北側放坡開挖預留1.8m寬二級臺階。

第三步土方開挖深度為3m，開挖至基底設計標高以上0.2～0.3m 的原狀土，人工清理至設計標高。

④雙層錨桿段

溝槽開挖時首先開挖至第一層錨索下0.5m 位置，施工預應力錨索。第二次向下開挖至第二道錨索以下0.5m 位置，進行第二道錨索施工，最后下挖至基底設計標高。

圖3 基坑分層開挖示意圖

5.4 錨索施工方案

錨索施工緊接基坑土方開挖進行，基坑土方開挖采取分層開挖，當每層土方開挖至錨索孔位下0.5m 高程時，平整開挖面后進行錨索施工。

測量放點定出錨索孔位后，于孔位上支設鉆孔機，調整好角度，開孔直徑為150mm。錨位開孔與鉆進同步進行，以確保錨索施工進度。

錨索開孔施工完成后，即可進行鉆孔作業。鉆機采用套管跟進水沖法作業，機內配置高壓泵及可沖擊鉆頭，土壤在高壓水沖擊鉆頭及推進力的作用下沖散成孔，泥漿及水沿套筒周邊涌出，反復沖擊，形成擴大頭錨桿，能更有力地保證錨索的支撐作用。終孔后清孔要徹底，并立即插入錨索灌漿。

為了提高錨索受力，一次注漿與二次注漿都使用純水泥漿，強度不小于20MPa。水灰比經試驗確定，本工程的注漿水灰比為0.5，攪漿用水為自來水，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

錨索固體的強度大于15MPa，且達到設計強度75%時，可進行錨索張拉鎖定。錨索正式張拉前，取0.1～0.2軸向拉力設計值對錨索預張拉1～2 次，使錨索桿體完全平直，各部位接觸緊密。張拉荷載為鎖定值的1.1 倍，穩定5～10min后退至鎖定荷載鎖定。

6 基坑監測設計

為了保證本項目工程安全，需進行基坑工程現場監測，監測項目包括坡頂位移監測、地下水位監測、巡視等。

6.1 監測布置

①坡頂位移監測

在支護結構頂部設置位移和沉降監測點，位移和沉降監測點合二為一。

②巡視

檢查內容有地表、支護結構有無裂縫及其出現的位置、發生時間，地面發生鼓脹、沉降的位置、形態、面積、幅度及發生時間等。

6.2 監測周期

支護結構頂部位移和錨桿拉力監測在基坑開挖穩定前每天進行一次監測，結構底板完成前每3 天進行一次監測，至回填土完成前每15 天進行一次監測，支護結構深部水平位移監測頻率分別為4天一次、10天一次和30天一次。

基坑周邊建（構）筑物、地下管線、道路沉降巡視頻率在基坑開挖穩定前為2天一次，結構底板完成前為3 天一次，至回填土完成前為15 天一次，安全巡視在基坑穩定前2 天進行一次，結構底板完成前為1天一次。

6.3 監測預警值

①坡頂位移監測

坡頂水平位移控制值為20mm，報警值為14mm。坡頂豎向位移控制值為20mm，報警值為14mm。水平位移速率預警值為3mm/d（或連續3d 超過該值70%），豎向位移速率預警值為3mm/d（或連續3d超過該值70%）。

②巡視

查看支護體系各部位是否出現裂縫、滲漏等，必要時應拍照或錄像，對變形強烈地段要設立連續觀測點，如發生異?，F象，經復查后，應立即報告。

7 結語

深基坑作為工程建設中的基礎內容，具有專業性強、復雜性高的特點，是工程建設中的重點和難點。選擇合適的支護形式能使深基坑工程達到節省材料、安全施工、綠色施工、高效率施工的效果。本工程深基坑綜合支護技術根據現場情況進行設計施工，選擇單側灌注樁配合預應力錨索的形式進行支護，可有效控制深基坑的變形和保障基坑及周邊環境的施工安全，同時最大限度縮短了基坑開挖的工期和結構施工工期，提高了施工效率。