建筑工程中深基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用

王小軍 王成成

（江蘇建科工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

近幾年，隨著我國城市化進程的深入推進，大幅提升了新一線城市建設(shè)規(guī)模，城市人口凈流入規(guī)模不斷擴大，城市建筑密度不斷提升，商用、住宅用建筑以及城市軌道交通向著超高層化與深層化發(fā)展。隨著城市建筑形勢的變化，深基坑支護施工的施工環(huán)境日益復(fù)雜，地上周邊環(huán)境以及地下空間的復(fù)雜化，極大地增加了基坑支護施工技術(shù)難度[1]。城市綜合體具有建筑功能集成的優(yōu)勢，在現(xiàn)代城市建筑中的占比越來越高，該文對城市綜合體建筑項目深基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用進行探討，為復(fù)雜城市環(huán)境下的建筑深基坑支護施工提供一定的借鑒與參考。

1 工程概況

某城市綜合體項目位于城市東西向主干道交叉口，交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達，車流量大，同時商業(yè)集中，地下管線較為復(fù)雜。建筑總面積約為30000 m2，地下二層，長度為348 m，主體寬度為32 m，部分過街通道，寬度為43 m。地下主體結(jié)構(gòu)主要為框架結(jié)構(gòu)，基坑深度為14 m左右，開槽范圍約為350 m×45 m，支護結(jié)構(gòu)主體部分為上部放坡、下部單排支護樁與預(yù)應(yīng)力錨索組合的支護結(jié)構(gòu)；過街通道部分以復(fù)合土釘墻支護結(jié)構(gòu)為主。地下水控制采用全封閉止水帷幕，帷幕內(nèi)以降水為主，明排盲溝為輔。場區(qū)巖土工程地質(zhì)條件為山前沖洪積扇形成的黃土、黏性土及碎石土的第四系地層，工程范圍內(nèi)地層由上至下可以分成雜填土層、黃土狀粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土層、黏土層、碎石層。地下水為第四系孔隙潛水，補給來源主要是大氣降水和徑流，雨季水位埋深最深可以達到12.5 m左右。

2 主要施工方案及施工技術(shù)

2.1 工程施工控制措施

開工前，嚴格檢車支護樁垂直度與止水帷幕的連續(xù)性，確保其符合規(guī)范與設(shè)計標準；開工后，定時測量并嚴格控制鉆機水平度與鋼絲繩垂直度；根據(jù)設(shè)計要求將止水帷幕垂直度、間距以及注漿量控制在設(shè)計標準范圍內(nèi)，確保止水效果達標；嚴格按照設(shè)計要求進行土方分段、分層開挖；嚴格控制基坑開挖面積與深度，確保周邊道路及建筑物安全；在施工過程中加強對周邊環(huán)境及道路、建筑的監(jiān)測，及時處理變形；嚴格按照規(guī)范參數(shù)進行索錨施工，避免引起地面沉降[2]。

2.2 主要施工技術(shù)及實際應(yīng)用

2.2.1 支護樁施工

2.2.1.1 施工工藝及流程

根據(jù)項目實際情況，該工程支護樁施工方法為泥漿護壁、旋挖鉆機成孔、導(dǎo)管水下灌注混凝土的方法。旋挖鉆機成孔灌注樁施工主要包括施工準備、鉆孔施工、鋼筋籠制安、混凝土灌注等施工環(huán)節(jié)，具體施工流程如圖1所示。

圖1 旋挖鉆機成孔灌注樁施工流程

2.2.1.2 施工準備

施工準備步驟如下：1）根據(jù)施工現(xiàn)場勘察，編制《施工組織設(shè)計方案》。2）進行現(xiàn)場平整度準備，滿足鉆機施工要求。3）施工人員及設(shè)備進場，同時放樁。4）設(shè)備安裝及檢查保養(yǎng)。5）根據(jù)施工平面圖，建立蓄漿池與泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

2.2.1.3 鉆孔施工

鉆孔施工包括以下4點：1） 埋設(shè)護筒。選擇鋼護筒，護筒內(nèi)徑要大于樁徑，最少不小于10 cm，最高不超過20 cm，在埋設(shè)過程中，護筒較地面高30 cm，采用黏性土填實固定；4個方位樁固定后，護筒中心與樁位中心誤差控制在50 mm之內(nèi)。2） 鉆機就位。確保鉆機底部夯實平整，保證鉆機水平穩(wěn)定，防止發(fā)生鉆機沉降；鉆機到達指定位置后，鉆頭中心應(yīng)與樁中心重合，誤差最大不能超過1 cm；此外，確定鉆機位置時還需要充分考慮現(xiàn)場環(huán)境，方便清理鉆出的土體。3） 鉆機成孔。現(xiàn)場設(shè)置回漿沉淀池與泥漿儲備池，棄土區(qū)緊鄰沉淀池，從而為泥漿的巡回、存儲提供空間。泥漿選用膨潤土泥漿，其中膨潤土與水的比例為1∶0.06～1∶0.10，并適當增加純堿調(diào)節(jié)泥漿酸堿度，使其黏度與膠體率達標。不同階段泥漿性能控制要求指標不同。對于新制備的泥漿，必須要在使用前進行材料性能的測試；護筒內(nèi)泥漿應(yīng)高于其底部超過0.5 m，以有效地穩(wěn)定孔壁。在混凝土澆筑中，孔內(nèi)泥漿含砂率應(yīng)當小于2%，黏度不超過17 Pa·s～22 Pa·s；利用重力沉降去除土渣，并通過回收泥漿池將護壁泥漿進行回收，凈化后測試性能達標可以重新使用。在鉆孔施工中，根據(jù)場區(qū)地層條件，選用旋挖鉆機進行鉆孔。在上部的黏土層中，選用端螺旋合金鉆頭，由于黏土層在鉆進過程中沒有很大的阻力，但是土體的吸附性較強，不容易脫落，因此需要將動力頭轉(zhuǎn)矩控制在合理范圍內(nèi)，高速鉆進，連續(xù)加壓以此的進土量應(yīng)當在斗容量的60%以上，避免在鉆進過程中鉆頭卡住[3]；當向碎石層鉆進時，將鉆頭更換為筒式鉆頭。在鉆進過程中，注意及時補充地下水，防治坍塌；并及時加入泥漿，保證鉆孔壁穩(wěn)定。鉆孔完成后，清孔過程中需要重復(fù)將鉆頭旋轉(zhuǎn)下到孔底進行撈渣；清孔后，泥漿比重應(yīng)小于1.25。4） 鉆機移位。鉆孔完成后，停機移位。

2.2.1.4 鋼筋籠制安

首先需要按照鋼筋籠制安要求選擇鋼筋材料，并確定鋼筋籠制安平臺，在制作過程中需要注意控制偏差，制作完成后，采用四點起吊的方法進行鋼筋籠吊裝。具體操作過程如下：1） 嚴格按照設(shè)計要求旋轉(zhuǎn)鋼筋材料，質(zhì)檢合格后，分批次進場，并按照批號、規(guī)格進行堆放、驗收，并取樣交由第三方進行技術(shù)檢測。2） 設(shè)置平整操作平臺進行鋼筋籠制作。采用焊接方式連接主筋與加勁筋，注意控制同一截面的接頭數(shù)量，要求不超過50%，并根據(jù)規(guī)范錯開布置。主筋焊接利用閃光對焊法，先進性試焊；加勁筋利用單面焊，搭接長度應(yīng)在鋼筋直徑的10倍以上；主筋與加勁筋焊接運用點焊法，并聯(lián)合運用扎絲綁扎的方法連接箍筋與主筋。在焊接過程中，對接頭進行抽檢，包括焊接抗拉力測驗、彎曲試驗。在籠頂?shù)谝粋€加勁圈開始，每隔4 m設(shè)置保護層，每個保護層為厚度50 mm的混凝土墊塊，每組4個。3） 鋼筋籠制作完成后，控制各項偏差，主筋間距±10 mm、箍筋間距±20 mm、鋼筋籠直徑±10 mm、鋼筋籠整體長度±100 mm。4） 鋼筋籠吊裝方法為四點起吊，為了避免鋼筋籠吊裝變形，去報配合起重滑車同時起吊；在鋼筋籠沉放過程中，需要確保中心軸線垂直，控制沉放力度，避免破壞孔壁；在碰到障礙物時，切忌強行沉放，應(yīng)及時查明原因，清除障礙物；鋼筋籠入孔后，進行偏位檢查，控制鋼筋籠標高，并用特質(zhì)插桿固定，在混凝土灌注完成后再拆除。

2.2.1.5 混凝土灌注

混凝土灌注步驟如下：1） 混凝土灌注前先埋入導(dǎo)管，采用φ258 mm的導(dǎo)管，長度為4 m左右，底部與鉆孔底部距離為300 mm～500 mm，接頭以絲扣連接，密封用橡膠圈。2） 第一次灌注時，應(yīng)該保證灌注量充足，初次灌注導(dǎo)管埋深應(yīng)道超過0.8 m；在對同一灌注樁進行灌注過程中，注意控制灌注速度，避免鋼筋籠上浮、混凝土密實度不高等問題，注意灌注的持續(xù)性。3） 在灌注過程中，控制導(dǎo)管埋深最少不低于2 m，最高不超過6 m；將灌注標高高于設(shè)計樁頂標高1 m，保證樁頭灌注質(zhì)量。4） 提起導(dǎo)管的過程中，避免鋼筋籠上浮，防止導(dǎo)管掛碰鋼筋籠，發(fā)生掉籠事故。5） 灌注結(jié)束后，在灌注孔上覆蓋保護層，并設(shè)置標識，避免未凝固混凝土中混入雜物。在設(shè)計樁頂標高以上，留出20 cm距離進行人工破除；將支護樁挖出的土方運送至現(xiàn)場指定位置，避免對現(xiàn)場施工造成影響，統(tǒng)一運出場外。

2.2.2 降水井施工

降水井施工主要包括施工準備、布井、成井、沉放井管以及洗井等環(huán)節(jié)，降水井施工工藝流程如圖2所示。

圖2 降水井施工工藝流程圖

2.2.2.1 施工準備

確保施工條件滿足水井施工要求，并保證施工區(qū)域地下沒有市政管線。

2.2.2.2 布井

降水井布置在止水帷幕內(nèi)側(cè)，沿著基坑下口進行布置，各水井之間的距離為15 m，井底標高為地面以下19 m；布井數(shù)量為53眼。

設(shè)置明溝輔助降排水，排水溝大小為300 cm×300 cm，集水坑大小為600 cm×600 cm×600 cm，坑中下入井管與濾料，接收明溝內(nèi)降排水，然后利用水泵將水排出。

2.2.2.3 成井

利用回旋鉆機鉆孔，鉆機就位進行鉆孔施工，孔徑為700 mm，鉆孔垂直度與深度與設(shè)計要求偏差應(yīng)控制在±1%；在鉆具上焊接鋼筋進行掃孔破壁，提高成孔質(zhì)量，保證降水井效果；將顆粒尺寸超過20 cm的沉渣清出孔外，并更換為膨潤土泥漿，控制泥漿密度＜1.05 g/cm3；然后在井底增加1層厚度約為30 cm的碎石墊層，選擇20 mm碎石。

2.2.2.4 沉放井管

采用托盤法沉放井管，將井管外部用50目左右的濾網(wǎng)進行包裹，并且將相鄰井管接口處同樣進行濾網(wǎng)包裹，避免泥漿、細沙等滲入井內(nèi)；托盤為混凝土制作，將其置于井底，在沉放完成第一根井管后，將井管與托盤連接部位用鋼筋結(jié)扎，避免井管軸心偏位；間隔5 m設(shè)置導(dǎo)正圈，并在井管下放外徑用鋼片扎牢固定，避免井管偏移；注意沉放速度，及時清理雜物。

將顆粒級配符合標準的碎石作為濾料，采用人工下料的方法進行濾料回填，當從井底連續(xù)回填至地面下1 m左右時，更換黏土進行回填。

2.2.2.5 洗井

在濾料回填完畢后，采用真空污水泵進行洗井，注意要在8 h內(nèi)一次性洗井完成，當井內(nèi)排出水清澈后即完成洗井。每個水泵進行單獨控制，并安裝水位自動控制器，進行井內(nèi)水位監(jiān)測。將真空污水泵沉放至井下水位3 m以下，進行試抽水工作，在這一過程中注意進行水位變化值、出水量變化值的監(jiān)測，滿足要求后進行正常抽水。

2.2.2.6 降水要求

基坑開挖前一周開始進行工程降水，留出預(yù)降水時間，確保基坑施工時各點位水位均達到設(shè)計要求。降水過程中，水泵抽水量控制應(yīng)當由小到達，直到水位達到設(shè)計開挖深度1 m以下；檢查抽水含沙量，控制在5‰以下；排水地應(yīng)遠離基坑區(qū)域。

2.2.3 土釘、錨噴施工

2.2.3.1 施工工藝流程

噴射混凝土施工主要環(huán)節(jié)包括施工準備、土釘成孔、掛網(wǎng)以及焊接壓筋等環(huán)節(jié)，具體施工流程如圖3所示。

圖3 噴射混凝土施工流程圖

2.2.3.2 施工準備

根據(jù)現(xiàn)場情況合理堆放鋼筋，在噴射機一旁堆放砂石和部分水泥，另一部分水泥放置于注漿設(shè)備周圍；在施工前進行鋼筋加工和主筋焊接、加工等，同時在施工中這些工作也要同步進行。

2.2.3.3 土釘成孔

土釘成孔步驟有3個：1） 根據(jù)設(shè)計圖紙放孔位線，對各孔進行編號；孔位偏差控制在150 mm以內(nèi)。2） 使用專用機械成孔設(shè)備成孔，孔直徑為φ130 mm，用固定鋼筋定尺檢驗孔深，不達標要重新成孔；成孔后在孔內(nèi)下入錨釘鋼筋，根據(jù)設(shè)計方案確定鋼筋種類。3） 在注漿過程中，選用普通硅酸鹽P·O42.5水泥進行注漿，水泥將水灰比為1∶0.45～1∶0.50，及時補漿，保證孔內(nèi)水泥漿滿。

2.2.3.4 掛網(wǎng)、焊接鋼筋

掛網(wǎng)、焊接鋼筋步驟如下：1） 在坡面綁扎好鋼筋網(wǎng)，鋼筋的搭接長度應(yīng)大于20 cm，并設(shè)置3 cm墊塊。2） 錨體主筋彎鉤與水平筋點牢，水平連通。

2.2.3.5 噴射混凝土

噴射混凝土有以下3個步驟：1） 測量放線，做好標記，控制混凝土噴射厚度；采用分段分區(qū)作業(yè)方式，根據(jù)施工現(xiàn)場的自然環(huán)境條件，從左至右依次進行噴射，噴口與作業(yè)面應(yīng)當垂直，距離應(yīng)大于0.8 m，并且不超過1.5 m；噴射作業(yè)面按照難易程度，先噴射存在凹陷、裂縫等區(qū)域；噴射過程中要緩慢地移動噴槍，注意均勻噴射厚度。2） 在邊壁面釘入15 cm短鋼筋作為參照，分2次噴射10 cm混凝土，每次噴射5 cm，第一次噴射完成后等到混凝土凝固后進行第二次噴射。3） 混凝土噴射完成后，在混凝土終凝2 h后進行噴水養(yǎng)護，連續(xù)噴水養(yǎng)護一周；保證混凝土表面平整，沒有干粉、離析的情況。

2.3 施工質(zhì)量控制

2.3.1 質(zhì)量標準

基坑施工嚴格按照相關(guān)質(zhì)量標準進行，施工完成后，根據(jù)設(shè)計值要求進行檢查，禁止擾動土體。土方工程施工允許偏差見表1。

表1 土方工程施工允許偏差

2.3.2 施工保護

支護樁、降排水系統(tǒng)、土釘與錨索施工完成后，需要在現(xiàn)場進行放線標識，安排專門人員定時進行巡查；按時根據(jù)設(shè)計要求及規(guī)范標準檢查成品的幾何位置、標高及坡度等，并檢測定位標準樁、水準點等，確保其滿足施工規(guī)范及設(shè)計要求。

3 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程深基坑施工技術(shù)實際應(yīng)用中，根據(jù)工程實際制定切實可行的施工方案，能夠有效解決城市復(fù)雜環(huán)境下的深基坑施工問題，確保施工過程安全可控。