基坑側壁GRF01垂直支護施工技術

王燕飛 中國建筑土木建設有限公司中級工程師

城市發展是綜合性的整體進步。隨著城市基礎建設越來越多，建設用地日漸稀缺，基礎設施建設一般在不擾動其他建筑的同時在建筑用地附近垂直開挖基坑。每個地區的地質形式不一，導致支護存在一定困難。本文通過研究GRF01-H 型綠色支護技術，解決了垂直開挖面支護施工速度慢及效率低的問題。

1 概述

1.1 工程概況

西安植物園地下停車場位于西安市雁塔區小寨街道辦西安植物園，東側緊鄰龍湖曲江盛景，南側緊鄰曲江頤景。地質為黃土和粉質性粘土，擬建地下車庫屬乙類建筑。設計基坑支護形式為鉆孔灌注樁（705 根）+預應力錨索支護施工，鉆孔灌注樁外圍有雙管旋噴樁合圍。基坑為長方形，開挖深度平均約10m，最深12.22m，樁身圍護面積約7000m2。

地下停車場采用明挖法施工，結構為地下一層兩跨箱型框架結構。淺基坑土釘支護段深約2.55m，采用110（C25）土釘，間距1200×1200，坡度1:0.5，土釘墻與圍護樁間最小平臺寬度為1.5m。主體圍護采用Φ1000@1300 圍護樁+預應力錨索支護。原方案中樁間土為傳統掛網噴錨支護，考慮到環保施工和工藝經濟高效等因素，現擬采用GRF01-H 綠色裝配式樁身支護工藝。

1.2 周邊環境及地質情況

本工程北側約150m 處有西安植物園家屬樓，建筑物結構形式為磚混結構；東南側以居民樓為主，結構形式為鋼混結構。該地理位置上部覆蓋5 ～12m 黃土，土層中濕陷性土層厚度約3 ～5m，濕陷土層等級在Ⅰ～Ⅱ級，屬非自重濕陷性場地，地基承載力每平方米12 ～18t。下層為水位下飽和黃土，每平方米承載力約8～12t，水位下飽和土下層為亞粘土與砂礫層。

2 基坑開挖支護方案

2.1 基坑支護結構

該工程基坑采用Ф100cm、間距130cm 圍護樁加錨索支撐支護體系，淺基坑采用土釘墻支護方式進行施工。基坑內土方開挖過程中，加強地下水位情況及樁體位移情況監測，確保地下水位位于基坑底部1m 深度同時驗證基坑維護結構是否安全可控。

2.2 土方開挖

基坑開挖和垂直支護施工需同步進行。每次開挖深度不超過1.2m，嚴格控制開挖深度，每層開挖不得超出限定值。如遇特殊土層，開挖深度不超過1m，當土層穩定性較差時，避免一次性減少開挖深度致使土體失穩。開挖到基底后，利用小型挖掘機對腋腳處以及邊坡進行削坡處理，基坑底部距離設計標高30cm 時使用人工開挖，避免擾動地下土。在修整好的坡面上埋設GRF01-H 所需厚度的標志，快速進行支護施工。

項目基坑分層分段開挖，GRF01-H 垂直支護在冠梁成型第一排錨索注漿結束時方可進入施工。具體工序為：冠梁成型、第一排錨索注漿完成→樁身清理、第一階面層鋪裝、固定→第一排腰梁完成、第二排錨索注漿完成→第二階面層鋪裝、固定→第二排腰梁完成、第三排錨索注漿完成→最下階面層鋪裝、固定。最終完成安裝。

3 GRF01-H支護施工

3.1 傳統工藝存在的缺點

傳統工藝采用掛網噴錨措施，有一定能力確保樁間土的防護，但噴混質量無法保證防護效果。掛網噴錨施工是將Ф4 或Ф6 圓鋼焊接成15cm×15cm 方格形狀，利用L 型鋼筋固定在圍護樁上，之后進行噴射混凝土施工。噴射混凝土對材料、噴錨面質量及光滑度的要求較高。噴射混凝土材料含有砂礫，砂礫棱角對后期敷設防水卷材具有極大的影響[1]。

傳統的掛網噴錨是主要以一定比例的水泥、砂子、石子進行強制攪拌，通過空氣壓縮機對拌合好的混凝土料壓送至噴槍，然后對基坑表面進行混凝土噴射。這種傳統噴射方式不能有效的保證環保要求，對施工周邊環境影響較大。

噴射混凝土使用的小型機具比較多，工序較復雜。傳統噴射混凝土與GRF-01支護施工方案比較不能優化施工工序，對現場管理及施工技術要求不能形成統一化，增加施工單位成本。

3.2 GRF01-H支護特點

GRF01-H 型材料主要由土工格柵和高分子防水材料混合而成。土工格柵一般用于高速公路、鐵路及房建等路基中，是將高分子材料與內部鋼絲融合而成的一種材料，連接時采用超聲波技術進行連接與焊接。土工格柵展開后是菱形塊組成的方格網，呈現蜂窩立體網格結構狀，屬于特種土工合成材料。土工格柵在巖石工程、土方工程、砂石工程及填土工程中向界面產生較大的摩擦系數，使土體及砂石之間摩擦粘聚力增強，產生抗滑動能力好、穩定性強的施工墊層作用。土工格柵一般與土工格室放置在摩擦力小、易滑動界面的土體中作為施工墊層，增強整體穩定性。在土工格柵一側增加高分子防水面層，既能防水又能防止土體坍塌。

GRF01 綠色裝配式樁間防護面層綜合抗拉強度為13.3kN/m(變形率2%)，錨固采用射釘L 型釘。面層與支護樁連接，采用縱向柔性加筋肋+射釘。在射釘處增加圓形墊片，防止射釘生銹對GRF01 型支護產生影響。面層上下搭接應保持上外下內、搭接寬度為20cm。縱向搭接時，搭接位置設在樁體上，采用縱向加筋肋射釘固定。翻邊施工時首幅面層與冠梁側縱向錨固寬度不小于50cm，坑底壓邊采用C20 墊層，厚度不小于8cm，寬度30cm，面層向坑內延伸不小于30cm。

綠色裝配式GRF 面層主要是由加筋格柵、性能材料和防水材料等復合而成的具有一定抗拉強度的復合材料。面層材料通過卡扣、高強螺栓及固定條固定，樁間支護穩固平整，便于豎向鋪貼結構防水卷材。

3.3 GRF01-H施工要點

基坑支護技術中，樁間形成土拱效應，樁間拱內土無需考慮側向壓力，取決于土體自重及地下水。樁間土的流失一般受地下水影響，導致樁間成拱效應弱化[2]。

基坑開挖過程需注意樁和樁間土的保護，防止破壞樁體和樁間土過度超挖；基坑側壁和樁間土采用鐵鍬或鎬等進行整平，防止不平整對GRF 面層造成影響；基坑支護側壁防護步距不大于其自立高度；基坑上部應做好截水和排水措施，防止地下水侵入對基坑造成傷害；錨索施工、腰梁施工、錨索安裝及注漿完畢后，面層及時穿錨索下鋪、鉆孔及錨索按正常工序作業；鋼腰梁焊接時應注意防止電焊機火花飛濺到面層防護上；腰梁底部預留面層搭接長度，一般面層下放0.5m，初步固定于樁身，隨著基坑的開挖將下一層GRF 面層相連接形成整體。

綠色裝配式GRF 面層施工時要求密貼圍護樁樁身及樁間土，防止樁間土與GRF面層之間出現過大空隙。

L 型釘初次固定、泄水孔布置面層幅度確定后，先用L 型釘將面層初步固定，如需樁間引水，將泄水孔安置于樁間坡面。

4 注漿和降水輔助支護

4.1 滲透注漿支護

滲透注漿是指在壓力作用下，漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙，排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體，而基本上不改變土和巖石的結構和體積，所用壓力相對較小。滲透灌漿適用于本地區地層結構，具有代表性的滲透灌漿理論有球形擴散理論和柱形擴散理論。

地下停車場基坑開挖圍護樁采用C35水下混凝土施工，具有良好的混凝土強度支撐體系，圍護樁直徑為1000mm，樁與樁間距為1300mm。由于本地區位于渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的沉積物地層，沉積物的構造和產生與結構的變化有著較大關系[3]。在地層不斷運動的同時，其為地下水的形成和貯存提供了良好的條件。陜西省的渭河地塹是秦嶺北坡斷裂下降、兩側相對上升的結果。使用GRF01-H型支護施工前，進行一系列的滲透注漿處理。采用滲透注漿處理的方法可以將土體四周以及基坑底部形成為一個整體，使之滲透系數減小，形成注漿加固圈，使土體更加穩定。

4.2 降水措施

基坑周圍布置的注漿孔內圍實施井點降水保證措施，在其周圍進行鉆孔，孔徑為7cm，距離基坑邊緣1.5m，縱向間距為2.4m。在每個井點上部安裝抽水泵，將每個抽水泵連接形成一個整體，將地下水直接排入附近河流或儲存井用于后期植物園內用水等。

在井點降水施工過程中，每天進行地下水位觀測。每天觀測次數應不少于3 次，時間間隔以均分為宜。當地下水位距離基坑底部小于1m 時，應及時進行降水處理，直至將地下水降至距離基坑底部1m以上，保證基坑安全，防止基坑底隆起。

5 監控量測

通過測量工具，對圍護結構的變形情況進行監測，為施工數據管理提供了有效的保障，同時保證施工安全。圍護結構的穩定情況與周圍土體、地下水分布情況、周邊建筑物變形及應力狀態密切相關。基坑圍護結構和周圍土體在承受各種壓力、側向力及震動時會產生較大的變動和變形，實時監測數據是現場施工管理工作人員判斷基坑穩定情況的重要依據。

6 結語

本工程地處渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的新生代陸相疏松地層。土層主要為濕陷性土，由于土體不斷運動導致土層整體穩定性較差。這些不利因素會直接導致基坑在開挖過程中的水土流失。垂直支護面質量無法達到預期要求且整體穩定性差，影響基坑支護結構的施工效果。設計通過基坑GRF 新型面層支護結構施工及輔助注漿和降水措施，增強了外部土層固結力，同時有效地提高了面層穩定性，解決了基坑開挖遇濕陷性土的施工效率。