沿海復雜地質深基坑施工技術

溫通開

（中建海峽建設發展有限公司　福建省　福州市　350007）

沿海復雜地質深基坑施工技術

溫通開

（中建海峽建設發展有限公司福建省福州市350007）

基坑施工是一項復雜的施工工程，針對沿海復雜地質而言，受環境和地質的影響較大，必須與內地基坑工程區分開，采用特殊的支護技術進行施工。本文結合沿海復雜地質條件下基坑施工技術，展開了技術討論，總結了重要的施工支護技術，以期為相關從業人員提供理論研究依據。

沿海地區；深基坑支護；施工技術

1　工程概況

福建省某工程水閘建筑高度21.4m，毗鄰東海，水閘下部結構面積3800m2，基坑地質為海沙，擁有豐富的地下水，基坑深度6.3m，基坑長為137m，基坑寬40m。水閘下部結構的施工質量完全取決于深基坑支護質量，經過研究分析后發現該場區內的地下水類型為第四系空隙潛水-弱承壓水，穩定水位埋深2.0～3.2m，水位高程0.5～1.0m。地下水與海水的水利關系極為密切，受潮汐影響較為嚴重，地下水位日變幅5～10cm，地下水位年變幅1.5m左右。工程項目采用工法樁和鋼支護體系進行施工。

2　工程特點和難點

（1）施工工期短，涉及的工序和交叉作業較多，支護施工和土方施工的同時，可能需要進行機械沖孔灌注和抗浮錨桿施工。

（2）地質條件極為復雜，現場存在一定的建筑垃圾、碎石，給施工成孔帶來一定的困難，同時受潮汐的影響較大，雜填土的空隙較大，孔壁可能出現坍塌現象，出現漏漿和冒漿問題，海水沖刷漿液導致帷幕缺乏連續性，止水效果變差。

（3）施工現場周圍存在其它建筑和道路，對施工操作造成一定的影響。

3　施工技術

3.1工法樁

工法樁施工采用套接一孔法連接方式的順序進行，以保證墻體的連續性和接頭的施工質量，三軸攪拌樁的搭接以及成型攪拌樁的垂直度補正是依靠攪拌樁樁孔重復套鉆來實現，以確保攪拌樁的隔水帷幕作用。

（1）場地平整：攪拌機一般應用三軸攪拌機，在施工前需要進行場地平整，及時將施工場地的障礙物清除，鑿除攪拌區域內的路面層硬物及拋填塊料，保證施工場地的路基可以正常行駛50t吊車。

（2）測量放線：分包單位以總包單位提供的坐標為基準點，以設計圖為嚴格的依據，開始放樣定位和高程引測工作，及時做好標志。放樣定位后做好技術復核工作，再經監理單位和總包單位復核，確認無誤后開始攪拌施工。

（3）樁機就位

由班組長統一指揮樁機就位，樁機下鋪設鋼板，移動前看清上、下、左、右各方面的情況，發現有障礙物應及時清除，移動結束后檢查定位情況并及時糾正；樁機應平穩、平正，并用經緯儀或線錘進行觀測以確保鉆機的垂直度；攪拌樁樁位定位偏差應小于10mm。成樁后樁中心偏位不得超過20mm，樁身垂直度偏差不得超過1/200。

（4）開挖溝槽

根據基坑圍護內邊控制線，結合樁機導軌與樁尖的距離，采用小型挖掘機開挖1.20m×1.20m溝槽，并清除地下3m以上的障礙物，開挖溝槽的余土及時外運處理，以保證SMW工法正常施工，避免工法樁施工過程中漿液溢流，達到文明工地要求。

（5）定位型鋼：垂直溝槽方向放置兩根H型定位型鋼，規格為200×200，長度2.5m，在平行溝槽的方向放置兩根H型定位型鋼，規格為300×300，長度8～20m，將定位型鋼固定好，必要是時可以采用點焊加以固定，轉角位置與維護中心線成45°角插入。

（6）樁孔位定位：三軸φ850mm攪拌樁的三軸中心間距為600mm+600mm，根據這個尺寸在平行溝槽方向的定位型鋼表面用紅漆劃線定位，保證攪拌樁準確定位。在每班作業前進行檢查復核其軸線及間距，及時糾偏。

（7）鉆進攪拌

SMW工法圍護樁樁身采用一次攪拌工藝，水泥和原狀土須均勻攪拌，下沉和提升過程中均為注漿攪拌，同時嚴格控制下沉和提升速度：下沉速度為0.5～1.0m/min，提升速度為1.0～2.0m/min。

（8）內插型鋼

施工前，在型鋼表面涂刷減摩劑，在溝槽定位型鋼上設H型鋼定位卡，固定插入型鋼平面位置，型鋼定位卡必須牢固、水平，待攪拌樁施工完畢后30min內，利用吊機將H型鋼按“隔一插一”的順序將型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內，采用線錘控制垂直度。

施工前，應通過成樁試驗確定輸漿壓力、輸漿量、攪拌頭的噴漿攪拌提升速度和下沉速度，以確定施工參數，作為施工控制標準。根據設計給定的水泥摻量（20%）、水灰比（1.5）要求。檢查攪拌樁機就位的準確性（樁位偏差<20mm、垂直度偏差3‰樁長）。檢查原始記錄報表的真實性、準確性。檢查樁的輸漿量、漿液比重、攪拌速度、風壓。檢查噴漿的連續性。每根樁的噴漿過程均須連續進行，不得人為中斷，如因停電等特殊原因造成輸漿中斷，必須將噴漿口下沉至停漿點0.5m以下，待恢復輸漿時，再噴漿提升。檢查噴漿、攪拌、提升速度。必須符合成樁試驗所確定的工藝和施工參數要求。下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min。

3.2鋼支撐體系

（1）基坑圍護形式

支撐圍護體系采用二道鋼支撐，上、下道采用雙拼型鋼支撐，上道規格2H600×200，下道規格2H700×300。上下道雙拼型鋼支撐擱置在鋼格四周的牛腿上，形成可靠的網架式基坑支撐圍護體系，基坑土體位移均控制在設計指標內。

⑵、鋼支撐形成的原則

土壤樣品全部采自賀州市荸薺地的0～20 cm表層土壤。每個采樣點用五點法采集，除去動植物殘體、石礫等雜物，并將大塊樣品捻碎混合均勻后，用四分法選取1 kg土樣，共28份。土壤樣品帶回實驗室，風干、研磨，分別過20和100目尼篩，并保存于玻璃瓶中備用。

先支撐后挖土原則：任何時候挖土的標高都在待安裝鋼支撐底標高下20cm。

先形成體系后受力：先形成橫向拉結，保證壓桿穩定后，每根支撐桿才能正式受力。

采用型鋼作支護結構，具有剛度大、承載能力強的優點，可增大支撐空間的間距，利于出土，節省了工期，與鋼筋混凝土支撐相比，可縮短拆除時間，體現出一定的優勢。

（3）施工流程和施工方法

基坑四周采用長度為24m的鉆孔灌注樁。在四周長邊居中內側進行加固，可利用水泥摻量為12%的攪拌樁。為了便于鋼支撐受力，在深度為2.4m位置圍護樁頂混凝土維護圈梁。在挖土過程中挖土過程中必須保證先形成受力的前提，避免出現超挖現象，盡可能降低基坑內因暴露時間過長而引起的位移變化。

基坑圍護結構采用鉆孔灌注樁加內支撐的形式，第一道鋼支撐直接支撐于樁頂，其它鋼支撐均設置型鋼圍檁。基坑轉角位置和變截面位置采用斜撐形式，其余位置均設置對稱結構。為了提高施工的便利性，鋼管在滿足間距要求的前提下不得與主體結構中柱接觸，將三角形剪力塊設置在斜撐對應位置的鋼圍檁上，保證斜撐受力，確保手里面與斜撐正交。

鋼支撐由鋼管廠加工，按照設計要求加工后經汽車運輸至施工現場。在施工現場設置水平作業平臺，利用吊車將兩根需要對接的鋼管吊上作業平臺，與法蘭盤滿焊。

施工中應用的活絡頭一般采用型鋼焊接，具有多種形式，下料切割需要按照具體采用樣式和尺寸進行，再進行焊接。焊接過程中應用的焊接設備和焊接材料均符合國家行業質量標準。清渣、氣刨、焊條保溫等裝置齊全有效。焊條干燥，焊機電壓正常，焊接用的電纜和焊鉗沒有破損，地線均安裝可靠。

鋼支撐進場前需要進行質量檢驗，針對鋼管長度、壁厚和結構焊縫部位加強檢查，鋼支撐安裝過程中由專業人員負責放樣。鋼支撐架設施工工藝流程如下：

支撐編號→對號運到現場→焊接法蘭盤→焊三角形鋼板托架→鋼圍檁就位→鋼支撐就位校正→施加預應力→緊固鋼楔→拆除液壓千斤頂→鋼支撐與圍檁連接。

在鋼支撐架設過程中，首先在圍護結構上安裝固定圍檁的三角形支撐架，再安裝圍檁和鋼管支撐的托盤，在托盤上放鋼管支撐的十字線[2]。

在鋼圍檁與工法樁之間灌注6cm厚的C30細石混凝土并搗實，保證工法樁均勻受力，以設計強度為依據，當細石混凝土強度達到80%后再施加鋼支撐的預應力。鋼支撐安裝緊跟基坑開挖進度，在開挖之后立即進行支撐，鋼管分節由吊車下放至基坑內，在原地進行拼裝，再由汽車吊起就位。安裝鋼管的過程中必須對軸線位置進行嚴格控制，避免鋼管安裝不到位的問題。另外，每根管撐均在一端設置活絡頭千斤頂支座和承力牛腿，安裝就位后，用吊車吊住鋼管支撐中部，抵抗因鋼管支撐自重生產的撓度，然后用工程千斤頂和液壓泵對支撐施加預應力，然后在預留的管端與圍檁間的間隙處加鋼楔楔緊，最后放松并移走千斤頂。

（4）鋼支撐體系安裝的施工要點

①基坑豎向分層開挖時，必須嚴格遵循施工原則，即先支撐后開挖，將支撐安裝于土方施工結合起來，當土方開挖至設計標高后，及時安裝并施加預應力，保證鋼支撐能及時發揮支撐作用。

②根據設計長度對鋼管橫撐進行分節，同時準備好相應的長度不同的短節鋼管，以滿足基坑斷面的變化。利用法蘭、高強螺栓對管節進行固定，同時每根橫撐兩端分別配活動端和固定端。

③為了保證兩端同步，需要保證鋼管對稱，斜撐要確保剪力塊角度與斜置角度一致，鋼管橫撐安裝后及時施加預應力。

④分級加載組合千斤頂，千斤頂預加例對稱同步，通過同一個液壓泵站外接T形閥門，分別接至組合千斤頂，便于對稱加載。

⑤所有支撐連接處，墊緊貼密，螺栓連接時必須緊固，銑平承壓鋼板，避免鋼管支撐偏心受壓。由專業人員檢查支撐楔子，一旦發現松動，必須重新加荷打楔子。

⑥鋼管支撐、鋼圍檁為鋼構件，要確保焊縫質量。端頭斜撐處鋼圍檁及支撐頭，嚴格按設計尺寸和角度加工焊接、安裝，保證支撐為軸心受力。

（5）支撐保護措施

基坑開挖過程中應盡量避免起吊機械與支撐體系之間的碰撞，施工過程中必須提高監測力度，如果鋼管橫撐軸力過大，橫撐將發生變形，必須增加臨時豎向支撐措施，避免橫撐變形接近允許值，保證鋼支撐受力穩定，確保基坑安全[3]。

（6）支撐拆除技術措施

支撐體系的拆除與支撐體系的安裝是逆過程，將鋼管橫撐承受的側土壓力轉移到永久支護結構上或者其它臨時支護體系。

①鋼支撐的拆除施工工藝

支撐起吊收緊→施加預應力→拆去鋼楔→卸下千斤頂→吊出支撐。

鋼支撐拆除需要自下而上進行，以設計強度為依據，結構混您圖強度達到80%后方可拆除。拆除過程中避免局部變形和開裂，避免瞬間應力過大，必須采用分步卸載鋼支撐預應力的方法。當鋼支撐下的結構到達鋼支撐位置，并且混凝土強度達到設計強度后可以拆卸鋼支撐。在鋼支撐拆卸之前，將托架架設于各鋼管的節點處，起到固定作用，再拆除預應力端的鋼楔，再拆掉鋼管連接處的螺栓。利用氧焊法將焊接處割斷鋼管與鋼圍檁（預埋件）的固定端，鋼圍檁部位也是用氧焊法將之各個部件分割出去[4]。

②支撐體系的拆除要點：

a.拆除的過程中需要分級釋放軸力，避免結構局部變形和開裂，避免瞬間預應力釋放過大，及時監測連續墻的墻頂位移和樁心側的壓力。

b.在利用主體結構換撐的過程中，必須保證主體結構的混凝土強度達到設計要求。

3.3基坑檢測

為了避免對周圍建筑和地下管線造成損傷，提高基坑工程的安全性，施工過程中對基坑坡頂水平位移和沉降開展了監測，基坑開挖過程中每天監測，監測結果顯示，單次最大水平位移和豎向位移變化和累積水平位移變化值均符合國家一級基坑安全等級要求。

4　結束語

隨著國內建筑產業的發展和進步，沿海地區的建筑項目規模之間擴大，同時面臨的地質環境問題更加嚴重，為了提高基坑支護質量，必須結合具體工程，選擇合適的施工方案，在施工過程中控制施工質量，將基坑支護作為技術重點。

[1]何輝，劉力偉.沿海軟土地區深基坑工程施工技術研究[J].商品與質量·建筑與發展，2014，12（4）：34.

[2]袁輝，章祥.高層建筑深基坑支護設計與施工[J].城市建設，2011，19（15）：246.

[3]袁輝，章祥.高層建筑深基坑支護設計與施工[J].城市建設理論研究（電子版），2011，23（22）：154.

[4]卓幸福，周瑞忠.沿江沿海砂基上高層建筑深基坑開挖的水下混凝土方法與實例[J].福州大學學報（自然科學版），2013，31（1）：7.

TU753.66

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1673-0038（2015）43-0174-03

2015-10-10