深基坑工程中內撐式排樁支護施工技術

謝代勝

(福建一建集團有限公司，三明 365000)

隨著我國城市建設的迅速發展，建筑工程施工活動越來越多，城市建設用地日益緊張，合理利用土地、開發地下空間成為一種必然。各大城市都在大量建設地鐵地下車站、地下車庫、地下商場等，深基坑工程數量和規模急速增長，基坑工程形式越發復雜，頻繁的基坑施工事故給社會和企業造成了嚴重的損失，如何有效且經濟地進行基坑支護越來越受到人們的關注和重視。放坡開挖是一種常被采用的基坑開挖施工工藝，但目前在城市建筑密集區域并不具備條件，內撐式排樁支護施工技術應勢產生且逐漸成為目前我國城市建筑基坑開挖常見的施工形式。從長遠角度看，研究內撐式排樁支護結構應用對于建筑行業改革深化有重要的推動作用。

1 工程概況

1.1 項目基本情況

該文選取三李城商業中心基坑作為案例研究城市內撐式排樁技術在建筑基坑開挖過程中的實際應用。三李城商業中心位于廈門市集美區灌口鎮，地下2層，地上4～5層建筑，高度為21.00～24.00 m，為框架結構。工程建筑設計標高為19.50 m(1985國家高程)，擬建基坑大致呈類長方形，最長約200 m，寬約72～125 m，面積約18 084.11 m2，周長約568.68 m，開挖深度約為8.90～12.10 m，土方開挖量約180 841.1 m3。采用旋挖灌注樁，成樁形式采用旋挖成孔，地基基礎設計等級為乙級，樁基安全等級為二級，樁基設計使用年限為50年。施工環境方面，場地東北側為已建魚孚路，道路下埋有中水管、給水管；東南側為已建七甲路，道路下埋有雨、污水管；西北側為約16 m寬的長條狀空地，空地外為已建金龍東路。項目周邊不存在密集管線或文物等保護單位，整體施工環境良好。

1.2 水文地質情況

根據勘察地質資料，場地內地層主要由第四系土層、下伏基巖(以燕山早期花崗巖為主)及風化層組成，自上而下依次為：①第四系新近人工填土層，主要為雜填土及素填土，平均厚度7.45 m；②第四系湖積層，主要為淤泥，平均厚度1.4 m；③第四系沖洪積層，主要為粉質粘土、細砂及粗砂，平均厚度6.47 m；④第四系殘積層，主要為殘積砂質粘性土，平均厚度9.24 m；⑤下伏基巖及風化層，主要為全風華花崗巖、砂礫狀強風化花崗巖及中風化花崗巖，平均厚度40.57 m。

場地地下水類型主要為儲存運移于填土層孔隙中的潛水(局部為上層滯水)及砂層、殘積層和風化層裂隙中的承壓水，勘察測得地下穩定水位埋深1.45～6.51 m，相應標高為11.78～17.03 m，預計該場地范圍內全年地下水變化幅度為2～3 m，結合本次勘察實測的地下水位埋深及賦存情況、周邊規劃及場地整平后地下水動態將發生較大變化的特點，建議最高地下水位按設計室外地面標高以下0.50 m考慮(黃海高程17.50～20.50 m)。

1.3 工程特點

該工程施工范圍較大，根據場地地質情況、現地面標高及擬建地下室結構設計圖，對擬建基坑分為8個剖面，開挖深度最大為12.10 m，為大型深基坑工程項目。此外，工程場地分布淤泥、粉質粘土等，地基性質較差，對基坑穩定性不利，且廈門市位于沿海地區，為亞熱帶海洋性季風氣候，春季多雨，夏季高溫并伴有臺風，施工時流土(砂)現象會頻繁發生，還存在坑底突涌情況[1]。因此工程基坑支護存在一定難度，應精心設計支護方案、合理調整支護結構。

2 內撐式排樁設計方案

工程擬建場地基坑安全等級為一級，結合基坑周邊環境及開挖影響地層，基坑支護方式主要采用灌注排樁+鋼筋混凝土內支撐支護。排樁由φ1 200 mm和φ1 000 mm的旋挖灌注樁、φ900 mm的三重管高壓旋噴樁組成，沿基坑側壁排列設置，高壓旋噴樁對灌注樁之間的間隙咬合，防止基坑滲水，排樁布置圖見圖1。

1)支護樁、立柱樁采用旋挖灌注樁。樁徑為1 200 mm和1 000 mm，間距1 500 mm，樁長15.4～21.1 m，樁身混凝土強度C30，充盈系數≥1.1，樁底沉渣≤50 mm。立柱樁進入持力層殘積土或其以下層≥15 m。

2)三重管高壓旋噴樁樁徑900 mm，樁距700 mm,樁長為進入砂層不小于1.5 m，孔位偏差≤5 cm，孔斜率≤1.0，導孔孔徑≤130 mm，氣壓0.7 MPa,水壓30 MPa,水量75 L/min，水泥漿水灰比1∶0.9，漿壓>0.3 MPa,漿量75 L/min，且每米水泥用量不少于650 kg。三重管提升速度10～12 cm/min，旋轉速度8～10轉/min。

3)放坡坡面噴射80 mm厚C20細石混凝土，內掛φ8@250×250鋼筋網。坡率約為1∶0.5/1。掛網短釘采用16鋼筋，長0.8 m，間距1 000 mm×1 000 mm，梅花形布置。

4)冠梁、內撐梁混凝土強度等級為C35，截面尺寸有1 400 mm×1000 mm、800 mm×1 200 mm、600 mm×800 mm、800 mm×800 mm、800 mm×1 000 mm。

3 內撐式排樁施工要點

3.1 旋挖灌注樁施工

工程支護樁、立柱樁均采用旋挖灌注樁，樁徑為1 200/1 000 mm(1-1～3-3剖面1 200 mm，4-4～8-8剖面1 000 mm)，樁距1.5 m，樁身強度C30，樁長為15.40～19.10 m，樁數為382根。

旋挖灌注樁施工流程為：放樣定位→旋挖機就位→護筒埋設→旋挖成孔→清孔→鋼筋籠制作及安放→下導管→混凝土澆筑。根據基坑排樁布置情況建立測量控制網，定位各樁位中心點后穩固安放旋挖鉆機，確保鉆機水平以免鉆桿傾斜導致斜孔現象發生。埋設護筒直徑超出樁孔直徑20 cm，高度高出地面30 cm，工程采用護筒直徑分別為1.2 m和1.4 m，護筒中心應與樁孔中心重合，傾斜度≤1%，埋設完成后四周用粘土回填壓實避免護筒下沉或傾斜。旋挖成孔采用適宜在中風化層中鉆進的SR-250型轉挖機，利用鉆頭鉆進攪拌泥土自然造漿，泥漿循環形成泥皮起護壁作用，泥漿比重控制在1.2～1.3，若不在此范圍可通過掏渣或向孔內加清水等方法調節。工程灌注樁跳樁施工，臨樁間隔不小于4倍樁徑或間隔施工時間宜大于36 h。旋挖成孔至設計孔深后鉆頭換成旋挖撈渣鉆斗慢轉(污、無泥漿循環)以清除余泥、余渣，待鋼筋籠在現場分節制作完畢后即可安放，工程樁長較長為15.4～21.1 m，鋼筋籠采用機械連接，同一截面內接頭≤配筋的50%，間距錯開≥35d，鋼筋搭接長度為10d，采用塔吊吊裝鋼筋籠，吊裝過程嚴格控制鋼筋籠中心與樁孔、護筒中心均在同一豎直線上，防止鋼筋籠碰撞孔壁產生沉渣。導管內徑為φ250～φ280，每節長2.5 m,采用絲扣連接，導管長度應同時滿足二次清孔(下至孔底)和澆筑混凝土(距孔底<0.5 m)的要求，使用前重點檢查導管嚴密性，連接處有密封圈且連接牢固方可下放?；炷翝仓切诠嘧妒┕さ淖铌P鍵環節，混凝土質量決定了成樁質量，應嚴格控制其塌落度、和易性、強度、初終凝時間等相關指標，澆筑混凝土應迅速連續，因此每次澆筑先計算好澆筑量，保證澆筑時間≤混凝土初凝時間/2，否則混凝土初凝會導致堵管，根據混凝土面提升情況提升導管，以確保導管始終埋入混凝土深度為2～6 m?；炷翝仓Y束后可拔除護筒并用開挖出的泥土礦渣等回填支護樁上部未灌混凝土部分，孔口用混凝土封住。

3.2 三重管高壓旋噴樁施工

三重管高壓旋噴施工方法是指水、氣噴射加上漿液灌注攪拌混合噴射，“三重”即三層噴射管同時橫向噴射高壓水和空氣，將土體切割后再利用空氣的上升力排除破碎土體，同時另一個噴嘴噴射漿液到被切割攪拌的地基中，漿液混入土體起到加固作用。三重管高壓旋噴樁施工工藝為：場地平整→測放樁位→拌制水泥漿→鉆機就位→鉆孔→移鉆→插高噴管→高噴作業→回灌→搬遷。清理施工場地，確保地面以下5 m內無障礙物，特殊原因無法清除的做好保護措施，場地平整度要求±100 mm。嚴格按照施工圖紙由專業測量人員利用全站儀、水準儀等進行測量定位，實地布設，用竹簽釘緊樁位，樁位復測樁孔中心移位偏差≤50 mm方可進行下一步施工。按設計確定配合比拌制水泥漿，工程采用水泥漿水灰比為1∶0.9，拌制系統(拌制+儲存+運輸設備)設置在水泥附近，注意還應設置沉淀池，以便將施工過程中的返漿廢液引入沉淀池，沉淀清水排出，沉淀泥土則隨基坑開挖渣土運出。鉆機機座應平整穩固，且鉆桿必須與樁位一致，控制偏差≤10 mm，垂直度誤差≤1%，鉆桿長度應符合孔位設計深度要求。鉆孔前先在地面試噴，鉆機運轉正常后即可開始鉆孔，高壓泵產生的高壓水(約20 MPa)和右圓筒狀氣流(約0.7 MPa)沖切土體在鉆桿周圍形成樁徑范圍的空隙，鉆至設計深度后即可拔出巖芯管，換成噴射注漿管注入水泥漿液，插管過程邊射水以免泥沙堵塞噴嘴，水壓≤1 MPa。高壓旋噴作業注意設備啟動順序為：空壓機→高壓泵→注漿泵，目的在于先向孔內送風和水后再注漿，水泥漿噴出后即可開始旋轉提升注漿管，根據不同土層情況調整提升注漿參數，該工程三重管提升速度10～12 cm/min，旋轉速度8～10 r/min。旋噴提升至設計樁頂標高后停止并將鉆頭提升出孔口，移位鉆機進行下一樁體施工[2]。

3.3 基坑開挖與內撐搭建施工

工程開挖深度最大約12.10 m，挖深及土方量較大，利用反鏟挖掘機從上往下分層開挖基坑，嚴格遵守先支撐后開挖原則。支護排樁施工完畢后應進行完整性檢測，待樁體混凝土強度達到75%以上后開挖基坑[3]，開挖至冠梁底標高100 mm或更低，實施C35混凝土冠梁澆筑施工；隨后繼續開挖基坑至內撐梁底，應滿足開挖深度標高<梁底面100 mm處標高，考慮到機械開挖的方便及支立模板要求，基坑的邊緣按內支撐兩側各1 m設置，用石灰灑好邊線后用挖機進行開挖，且在有水影響時做好排水溝和集水井及時排除積水。開挖完成后應及時測量樁頂標高及檢查樁位偏位情況，確保埋置深度符合設計要求、樁位無偏移。

鋼筋混凝土水平支撐體系的施工要點在于把控鋼筋、模板加工安裝和混凝土施工質量。1)鋼筋加工安裝。鋼筋原材料須有出廠合格證、表面潔凈，進場驗收合格后方可下料制作；梁鋼筋通長設置，縱筋錨固長度>36d，接頭設置在構件受拉鋼筋應力較小部分，高應力部分設置接頭的百分率≤50%；節點處鋼筋放置滿足冠腰梁鋼筋設置在外、主撐在內、連桿在中間的原則，加密箍筋與轉角加強箍筋需在腋角加強鋼筋范圍內設置。2)模板制作安裝。工程支撐系統采用九合板模板，其規格、強度、平整度等均滿足要求，嚴格按圖紙中輪廓墨線安裝，安裝完成后檢查每一道拉桿和支撐的牢固性。3)混凝土施工。支撐系統混凝土施工盡量在夜晚進行以降低混凝土入模溫度，澆筑應從下往上逐層升高，分層厚度為30 cm，插入式振搗棒應避免碰撞鋼筋，整個澆筑過程應一次連續完成，防止中斷產生冷縫，待混凝土強度達2.5 MPa后拆除模板。

3.4 掛網噴護施工

人工清理修整邊坡后進行掛網噴護，為提高噴射混凝土粘結度應盡量使坡面粗糙，在支護樁側壁植φ16鋼筋，長度300 mm，豎向間距1 m，工程噴射混凝土為80 mm厚C20細石混凝土，配合比為水泥∶石子∶砂=1∶1.9∶1.9(重量比)，石子粒徑5～10 mm。第一次預噴40 mm厚，自下而上進行噴射，噴頭垂直受噴面且距離為0.6～1.0 m，工作風壓為0.1～0.2 MPa，首次噴射完成后掛設φ8@250×250 mm單層雙向鋼筋網，網網間搭接長度≥300 mm，保護層厚度≥20 mm，最后復噴混凝土到本工程設計厚度80 mm，噴射方法與預噴相同，噴射過程隨時注意鋼筋位置和保護層厚度，嚴禁露筋現象?；炷羾娚? h后噴水養護，養護時間控制在3～7 d，噴面材料28 d齡期無側限抗壓強度≥25 MPa。

4 結 論

李城商業中心基坑工程內撐式排樁支護體系施工完成及竣工后，委托具備專業資質的第三方單位對基坑工程實施現場監測，主要監測內容包括坡頂水平位移和沉降、周邊地表沉降、坑內外地下水位等，均滿足相關規范要求，投用后無涌土現象，實踐證明內撐式排樁支護可有效保障基坑開挖穩定性，節約土地資源，具有廣泛的應用價值。但內撐式排樁支護結構成本較高，工期長，且技術復雜，還需進一步深入研究，根據項目的地質和施工環境科學設計，確保適時合理運用該技術。