組合式支護技術在深基坑圍護中的應用

中建八局第三建設有限公司 南京 210046

1 工程概況

徐州泉山三胞廣場工程位于徐州市解放南路與金山東路交叉口西北側(cè)，主要由1棟13層寫字樓、1棟13層SOHU、3～5層商業(yè)街、集中商業(yè)組成，整個場地帶全地下室。基坑占地面積約48 420 m2，周長約1 070 m。本工程±0.00 m相當于絕對高程+34.80 m，地下室2層。本基坑開挖底絕對高程為+24.30 m，基坑開挖深度為9.60 m，局部開挖底絕對高程+23.70 m，基坑開挖深度為10.20 m?；拥叵率一A到北側(cè)、西北側(cè)、南側(cè)、東側(cè)道路路牙石的最小距離分別為5.39 m、3.1 m、21.3 m、56.94 m?；优c四周道路位置關系見圖1。

圖1 基坑與四周道路位置關系示意

2 工程特點與難點

1）本工程場地除東側(cè)距離解放南路較遠外，其他側(cè)均有道路環(huán)繞，基坑開挖可能對道路路面及下埋管線產(chǎn)生不利影響，周邊環(huán)境保護要求高。

2）基坑局部場地東南角和西部北側(cè)各分布一條古沖溝和一條河溝，分布有③1層粉質(zhì)黏土和大量建筑垃圾及生活垃圾，土質(zhì)較軟，易觸變，地質(zhì)條件差。

3）場地除東側(cè)有空地外，其他側(cè)距離用地紅線都很近，基坑北側(cè)與西北側(cè)局部離新建道路路牙石僅3.1 m，施工場地極為狹小。

3 基坑支護方案

受用地紅線的限制，除東側(cè)可放坡外，其他側(cè)均應采取支護措施。對于豎向擋墻結構，SMW水泥土攪拌樁體的抗?jié)B性較高，能有效隔斷基坑內(nèi)、外地下水的聯(lián)系，這種工藝目前運用得也較為廣泛，施工速度較快，并且徐州地區(qū)已經(jīng)有成功的案例。本工程基坑開挖面積達48 420 m2，若全部用支撐方案，則造價太高，也影響施工總進度。根據(jù)工程經(jīng)驗，對于開挖面積較大的深基坑，若必須采用支撐時，可采用設置斜向支撐和預應力錨索的方案，從而能節(jié)省施工成本，加快施工進度[1-3]。

經(jīng)綜合考慮，本工程采用SMW工法樁、預應力錨索、鋼管斜拋撐、鋼筋混凝土支撐和噴錨護坡相結合的組合式支護方法。除了東側(cè)AM段采用二級放坡+混凝土噴錨支護外，其余基坑周邊均采用SMW工法樁，AB段、CG段、KM段加設2道預應力錨索，BC段加設鋼管斜拋撐，GK段加設1道鋼筋混凝土支撐?；又苓呏ёo形式布置見圖2。

4 基坑支護設計

4.1 SMW工法樁

本工程基坑的SMW工法樁成孔直徑為850 mm，相鄰樁采用套接一孔，如圖3所示，基坑不同區(qū)域的攪拌樁樁長為15～17 m不等。三軸攪拌樁采用P.O 42.5水泥，水泥摻入量20%，水灰比1.5～2.0。

圖2 基坑周邊支護形式布置示意

圖3 攪拌樁套接一孔示意

攪拌樁內(nèi)插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm H型鋼，型鋼布置如圖4所示，基坑不同區(qū)域的H型鋼分別采用插一跳一法和插二跳一法布置，H型鋼長度為15～17 m不等。樁頂卸土1.0 m，樁頂設1道1 200 mm×800 mm鋼筋混凝土冠梁，梁頂標高-1.50 m。

圖4 H型鋼平面布置形式示意

4.2 預應力錨索

在絕對高程+27.10 m和+29.60 m處加設2道預應力錨索，錨索支護剖面如圖5所示，錨索長度為13 m，鉆孔孔徑350 mm，鉆孔間距1 200 mm。腰梁采用雙拼32a#工字鋼與鋼板焊接而成，采用QVM15-N錨具，錨頭用冷擠壓法與錨盤進行固定。錨筋選用2φ15.2 mm預應力鋼絞線，每根鋼絞線由7根鋼絲絞合而成，鎖定力100 kN。

4.3 鋼管斜拋撐

斜拋撐采用φ609 mm鋼管，壁厚14 mm，長度15.0 m，斜拋撐支護剖面如圖6所示，斜拋撐一端設置在基礎底板的臨時牛腿位置，另一端設置在支護樁的鋼圍檁上，支撐水平間距5.0 m，絕對高程+30.40 m。該區(qū)預留土堆寬度3.0 m，坡比1∶1.5，坡面噴射臨時混凝土面層，并鋪設200目鋼絲網(wǎng)片。

圖5 錨索支護剖面示意

圖6 斜拋撐支護剖面示意

4.4 鋼筋混凝土支撐

基坑西南角因開挖面積較小，不便于設置斜向鋼支撐，故此區(qū)域設置1道鋼筋混凝土水平支撐體系，按角撐及對撐形式布置，支撐結合壓頂梁的位置設置，其中心絕對高程為+32.50 m，支撐及壓頂梁混凝土強度等級為C30。基坑陰角區(qū)也不便于設置斜支撐，故該區(qū)域也設置1道鋼筋混凝土支撐，支撐布置形式以角撐為主，支撐中心絕對高程為+32.50 m。支撐下設由4根140 mm×10 mm角鋼焊接成的460 mm×460 mm的格構柱，錨入下部φ700 mm灌注樁不少于3.0 m，灌注樁長度6.0 m，樁身混凝土強度等級為C30。

4.5 噴錨護坡

基坑東側(cè)采用二級放坡+混凝土噴錨支護，上部放坡3.0 m，坡率1∶1.5，馬道寬1.50 m，下部放坡7.0 m，坡率1∶1.2，坡面掛網(wǎng)噴漿，鋪設φ6.5 mm@200 mm鋼筋網(wǎng)片，噴射C20混凝土，厚度100 mm。

5 施工要求及主要措施

5.1 SMW工法樁

1）三軸攪拌樁的施工工序為：清除地下障礙物→開挖溝槽→攪拌樁就位，校核水平、垂直度→開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭→鉆頭噴漿、氣，下沉樁底→鉆頭噴漿、氣，提升→移機[4]。

2）樁體下沉及提升均為噴漿攪拌，下沉速度為0.8～1.0 m/min，提升速度為1.0～1.5 m/min，并保持勻速下沉與勻速提升。攪拌提升時不應使孔內(nèi)產(chǎn)生負壓造成周邊地基沉降。施工時應保證前后臺密切配合，禁止斷漿。如因故停漿，應在恢復壓漿前將攪拌機頭下沉0.5 m后再注漿攪拌施工，以保證攪拌樁的連續(xù)性。

3）樁與樁的搭接時間不應大于24 h，若因故超時，搭接施工中必須放慢攪拌速度，保證搭接質(zhì)量。攪拌樁制作后應立即插入H型鋼，時間間隔不超過30 min；型鋼插入必須采用牢固的定位導向架，以保證型鋼垂直度。H型鋼插入前必須涂刷減摩劑，以確保能順利拔出；H型鋼宜采用整材，當因施工需要采用分段焊接時，應采用坡口焊接，焊接等級采用二級，相鄰型鋼的接頭位置應錯開，避開受力不利處。

5.2 預應力錨索

1）高壓旋噴錨索采用P.O 42.5水泥，水泥摻入量20%，水灰比0.7；旋噴攪拌的壓力應為20 MPa；擴大頭的旋噴攪拌的進退次數(shù)比樁身增加2次，以保證擴大頭的直徑。水泥漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的水泥漿應在初凝前用完。

2）高壓旋噴錨索內(nèi)插鋼絞線，應進入旋噴樁底，待旋噴樁養(yǎng)護7 d后施加張拉力鎖定。

3）高壓旋噴錨索施工必須按分段、分層開挖，分層厚度必須與施工工況相結合且不大于2 000 mm。下層土開挖時，上層的斜向加勁樁必須有7 d以上的養(yǎng)護時間并已張拉鎖定。

5.3 鋼管斜拋撐

1）鋼支撐安裝、拼接必須順直，支撐軸線要確保與鋼牛腿或托架端承水平垂直，其垂直度誤差不大于1%。

2）鋼支撐焊縫不得小于8 mm，對受拉或受剪力的焊縫必須敲掉藥皮檢查，防止虛假焊。

3）支撐的安裝應符合：鋼支撐軸線豎向和水平向偏差為±30 mm；鋼支撐兩端的標高差不大于20 mm；支撐的撓曲度不大于1/1 000；支撐與立柱的偏差為±50 mm。

5.4 鋼筋混凝土支撐

1）鋼筋混凝土支撐梁和冠梁的底模施工，可以采用基坑原土填平夯實加覆蓋尼龍薄膜，也可用鋪模板、澆筑素混凝土墊層、鋪設油毛氈等方法。測量放線后綁扎鋼筋，然后安裝側(cè)模板。

2）鋼筋混凝土支撐梁和冠梁的側(cè)模利用拉桿螺栓固定，鋼筋混凝土支撐梁應按設計要求預起拱。

3）鋼筋混凝土支撐梁和冠梁混凝土澆筑應同時進行，保證支撐體系的整體性。

5.5 噴錨護坡

1）放坡坡面掛網(wǎng)噴護：坡面噴射C20混凝土，厚度100 mm，分2次噴射，細石混凝土面層配合比建議為：水泥∶砂子∶細石=1∶2∶2，細石最大粒徑不大于12 mm，噴射壓力為0.3～0.5 MPa。

2）基坑頂部設置寬0.5 m噴射混凝土護頂，噴射作業(yè)應分段、分片依次進行，噴射順序應自下而上。

3）噴射時噴頭與受噴面保持垂直，距離宜為600～1 000 mm；噴射混凝土終凝2 h后噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護5～7 d。

6 基坑監(jiān)測

本基坑工程安全等級為二級，局部一級，鑒于該基坑的重要性，必須對整個基坑支護系統(tǒng)的應力、變形，以及外圍環(huán)境進行嚴格地監(jiān)測?；谏鲜鲆?，沿基坑支護結構邊線每20 m布設1個頂部水平、垂直位移觀測點，共布設54個點；沿解放南路、金山東路、北側(cè)及西側(cè)市政道路每20 m布設1個道路沉降觀測點，共布設16個點；在基坑西部售樓處的四角和長邊中點、大的角點處布設沉降觀測點，共布設6個點。

根據(jù)設計要求及相關規(guī)范規(guī)定，基坑開挖期間需進行全程監(jiān)測。基坑監(jiān)測周期自基坑土方開挖至地下室主體結構完成、地下室四周外圍土方回填結束，共計6個月，監(jiān)測頻次約為每3天1次，出現(xiàn)異常時加密監(jiān)測[5-7]。監(jiān)測結果：樁頂水平位移累計值為22 mm；樁頂豎向位移累計值為10.78 mm；鄰近道路地面沉降累計值7.46 mm；基坑西部售樓處累計沉降值7.5 mm，均在設計變形控制范圍內(nèi)。

7 結語

本工程周邊環(huán)境復雜，施工場地有限，工期要求緊，因此在施工中采用組合式支護技術，以保證工程的順利實施。從施工效果來看，基坑的變形均在設計范圍內(nèi)，證明了該組合式支護方法切實可行，對以后的深基坑支護工程具有一定的指導意義[8]。