基坑支護施工技術的改進與應用

胡峰華

（江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225002）

隨著城市建設發展速度的加快，在發展規模持續擴大的背景下，建設項目基坑工程開始呈現出復雜化、大型化、以及深度化的發展趨勢，基坑支護難度也明顯增加。施工環境復日益復雜，基坑支護技術也開始不斷地豐富與完善。對于基坑工程項目來說，圍護結構設計以及施工技術的發展會對基坑工程安全以及施工高效性產生決定性的影響。雖然我國建筑領域已經將深基坑工程施工上升至技術研究高度，但是基坑支護設計與施工方面仍然存在大量的不完善之處，因此，對基坑支護施工技術方案的進一步創新有非常重要的現實意義與價值。我國幅員遼闊，占地面積廣，不同地區地理環境條件存在較大的差異，土層變化大，為了適應不同地區的地理環境特點，產生了多種類型的基坑支護形式，可以將其劃分為單一支護方案以及復合支護方案這2種類型。

1 內支撐支護施工技術

隨著城市建設發展速度不斷加快，在發展規模持續擴大的背景下，建設項目基坑工程開始呈現出復雜化、大型化、以及深度化的發展趨勢，基坑支護難度也明顯增加。施工環境復日益復雜，基坑支護技術也開始不斷地豐富與完善，如何在確保支護有效與可靠的同時，盡可能地減少基坑支護對周邊既有建筑物、管線以及道路的影響，同時縮短工期，節約成本，成為業內人士高度重視的一項課題，值得關注。

1.1 鋼支撐與灌注樁的三角關系

以某國際金融中心建設項目為例，該工程基坑深度為25.0 m，某條街橫穿該基坑工程，基坑施工全程按照2.1期以及2.2期進行劃分。1期工程基坑跨度為96.0 m，寬度為30.0 m，土體側向壓力經鋼管支撐體系傳遞至灌注樁，確保基坑結構安全。在基坑支護方案設計過程中，采用3×三角支撐配置方案，按照跨度進行區域性劃分，最大區域外側鋼支撐跨度為45.0 m，形成了大面積無支撐區域，該區域面積占整個基坑面積的60%，工作面可以滿足大型挖土機械回轉半徑的要求，給多臺大型挖土機械的運轉作業提供方便。但是需要注意的一點是，在劃分三角區域的基礎上可能會對灌注樁結構產生剪切作用力，因此可以嘗試在基坑支護方案設計中于灌注樁間增加卡尺作為剪力塊，有多個灌注樁共同承擔剪切作用力。

1.2 邊坡錯位支撐技術

某地塊項目位于某市高新技術開發區，項目主樓層數為28層，地下層數為3層，基坑平面形狀為不規則三角形，設計開挖深度為-16.6 m，局部深度為-19.6 m。該基坑作業項目西側為既有公共體育場，南側位既有高層住宅建筑項目，東側為某江，項目周邊環境條件復雜多變。綜合對各方因素的考量，在基坑支護方案上選擇地下連續墻結合三道水平支撐的支護方案，外墻與地下連續墻兩墻不合理，間距為100.0 mm。考慮到該基坑工程南側與某既有高層住宅建筑項目相連，底面標高為-6.92 m，樁基基礎為鉆孔灌注樁基礎，采用大放坡作為基坑圍護方案，回填土缺乏密實性，存在不均勻沉降的可能性，且對降水敏感性高。由于在規劃設計方案中該建筑地下室邊線與紅線距離應當達到0.7倍基坑深度以上，因此業主方為了最大限度地利用土地資源，在地下1層規劃設計中較2～3層外擴7.0 m，受該因素的影響，原圍護方案無法確保基坑支護的可靠性。考慮上述實際情況，在基坑支護中采取了邊坡錯位支撐技術，即引入2層圍護結構體系，地下2～3層采用地下連續墻作為內圍護體系，地下1層采用鉆孔灌注樁作為外圍護結構體系，沿圍護樁設置第1道支撐梁支撐，沿地下連續墻設置第2道支撐梁支撐，并選用厚度為300.0 mm的配筋混凝土板作為2層圍護結構體系的傳力板帶，以打造全新換撐體系，確保支撐體系整體穩定與剛度符合要求。

1.3 局部加強型整體換撐技術

以某工程建筑項目為例，前期勘查資料顯示該基坑外部土質以粉砂質土為主，由于距離某江，導致土質滲透性高，含水量豐富，且西側既有公共建筑基礎結構為預應力管樁，樁基長度在14.0 m～15.0 m，懸于基坑底部以上，與基坑底部距離較小，導致在基坑進入開挖階段后會對樁基產生較大擾動，在支護方案的設計上必須考慮其安全性的問題。除此以外，南側既有建筑為回填土質，導致受力計算可控性較小。考慮該工程項目的實際特點，為了減少無支撐高度，同時對普通換撐構建點、線行駛進行調節，選擇在結構外墻與地下連續墻間直接配置厚度為100.0 mm的素混凝土填實作為整體換撐構建，局部洞口、汽車坡道等薄弱區域應增加臨時梁板構建作為加強處理方案，形成局部加強型換撐技術方案，以該種方式確保基坑變形監測數據的可控性。

2 預應力錨桿錨索支護施工技術

高層建筑作為城市現代化建設發展中的重要標志之一，在施工期間對深基坑技術應用的重視度也在不斷提升。為了能夠進一步解決深基坑相關技術問題，就必須考慮周邊實際情況進行施工作業。尤其是對于土質環境較為惡劣的區域，在土質松軟的情況下可以嘗試采用錨桿錨索支護的方式解決環境問題。也可以整合并促進深基坑制程技術與構造建設承重結構的一體化，以達到提升深基坑技術質量水平的目的，同時涉及確保施工質量達標，以施工安全為前提條件，對建筑施工成本進行最大限度地控制，通過對深基坑支撐技術的創新以確保工程進度。

2.1 預應力錨索施工

在基坑支護工程采取預應力錨索施工方案的條件下，錨索采用鉆機結合其他設備成孔，錨索選用預應力鋼絞線，強度在1860 MPa以上，水泥選用復合硅酸鹽水泥，強度為42.5R，漿體養護周期為28 d。自施工現場機械材料就為開始至錨索鎖定，工藝流程如圖1所示。

結合圖1，在錨索施工期間涉及的施工技術要點包括以下5個方面：1）現場施工需要充分考慮場地地質條件的特征，結合地質條件選擇針對性的機械設備，對施工方案進行個性化調節，落實技術交底工作，在現場施工前對周邊地下設施配置情況進行系統交叉，確保周邊場地業主利益不受現場所設置錨索的影響。2）在正式施工前，應該進行預備實驗，選取3～5根錨桿進行測試，以測試結果為依據，確保預應力錨索施工方案相關指標性能的安全性與可靠性。3）現場材料設備包括水、水泥和鋼筋等應當備料充足，并及時送至有專業資質的檢測單位進行復檢。4）現場放樣環節應當安排專人以設計孔號為依據進行拉線尺量，與水準測量相結合完成放線以及標記工作。5）在錨索制作環節中需要遵循前期設計規范，選用強度在1860 MPa以上的預應力鋼絞線，錨索應當出專人負責對相關力學性能指標、生產日期、產品型號以及生產場地進行檢查，確保參數性能符合設計要求。錨索完成安裝后，應交由專人進行檢查驗收，達到合格標準才可以可投入使用。6）在成孔環節中，應確保鉆機安放的牢固性，遵循測量要求確定孔位，將水平方向位移偏差嚴格控制在-50.0 mm＜0＜50.0 mm，確保與坡面的垂直性，鉆具直徑按照截面130.0 mm標準控制。在鉆孔期間需要對所遭遇土層進行適當描述，結合實際情況對設計方案進行修改。7）鉆機成孔后以人工方式插入錨索，并在冠梁外預留1000.0 mm左右的張拉長度。8）在注漿環節中，工作人員需要確保注漿管出漿口插入高度與孔底距離不超過200.0 mm，漿液灌注自上至下連續進行，錨索一次注漿以水泥凈漿為主，水灰比按照0.50～0.55標準控制，確保漿液攪拌均勻，并在初凝前完成使用，以注漿達到孔口且有溢漿現象為暫停灌注標準。如果硬化后錨固體未達到充盈狀態需要進行補漿操作。在此基礎上進行二次高壓注漿，注漿體強度應達到30.0 MPa以上，注漿壓力控制為2.5 MPa～5.0 MPa，在張拉鎖定環節中，首先應確保注漿體強度達到15.0 MPa以上，并預先標定張拉機具與鎖定裝置的具體位置，確保張拉鎖定有效。

圖1 預應力錨索施工工藝流程示意圖

2.2 一樁多錨支護體系

考慮到工程項目基坑支護工程施工中受施工場地周邊地下建筑物或地下管線的影響而出現下的預應力錨桿不能實施的問題，同時為了確保基坑完成開挖后支護體系的整體穩定性，并滿足基坑變形控制的要求，在多個工程中推廣應用了1種全新的預應力錨桿（錨索）支護體系，即一樁多錨支護體系。該支護體系是指在2根相鄰護坡樁之間，第一排腰梁上布置2根及以上的短預應力錨桿，通過腰梁實現各排錨桿與護坡樁的連接，打造穩定可靠的支護體系。與此同時，為了避免該支護體系在應用中出現群錨效應，影響支護體系的穩定性，可以在2根護坡樁間相鄰錨桿設置不同傾角，以該種方式確保錨桿錨固體在土層深部處于張開狀態。除此以外，還可以為錨桿配置不同的長度，確保錨固段在土層深部保持前后錯開的狀態。在此基礎上，通過與各排預應力錨桿以及護坡樁相配合的方式，使邊坡結構更為穩定，變形控制效果更為理想。與其他支護體系相比，一樁多錨支護體系具有以下4個方面的性能優勢：1）不會過過多地到周邊環境條件的影響，有較為廣闊的應用前景。2）在施工現場場地空間有限的情況下能夠將樁錨支護體系的優勢充分發揮出來，確保結構穩定可靠。3）工藝技術方案成熟，效率高，成本低。4）對施工場地作業面要求小，不會對其他工序產生不良影響。

2.3 承壓水以下預應力錨桿施工

一般情況下，對于深度較大的基坑工程項目來說，支護結構體系的選型多以地下連續墻（咬合樁）結合預應力錨桿為主，如果基坑底部標高在承壓水頭以下，則受承壓水影響會導致錨桿施工存在較大的難度，需要通過增設混凝土水平內支撐的方式確保支護結構的穩定性。但是需要注意的是，在基坑支護過程中，水平內支撐的設置會對相應位置土方開挖、后期結構施工進度產生不同程度的影響，后續施工也會存在較大的安全隱患，對結構主體以及底板防水是非常不利的。以某商業金融建設項目為例，在支護方案設計規劃的過程當中，就嘗試對支護工藝進行創新優化，最大程度地克服錨桿施工受承壓水的影響，在拉拔力方面滿足基坑支護要求，將混凝土水平內支撐替換為承壓水水下錨桿，達到了節約工藝， 保障支護施工安全、可靠的目的。在這個過程中，所實現的技術創新要點包括以下2個方面：1）在外套管拔出過程中增加0.5 MPa～0.8 MPa一次微壓劈裂注漿，能夠避免由于承壓水、土體擠壓因素的影響而導致錨固段注漿體不飽滿的問題，確保周邊土體與注漿體接觸面積的有效性，在此基礎上確保錨桿拉拔力滿足基坑支護的具體要求。2）在孔口封堵環節中將PVC管插入其中，并深入支護體背后長1.0 m～2.0 m進行微壓處理，壓力按照0.5 MPa～0.8 MPa的標準控制，進行劈裂封口注漿處理，在多次張拉且不對鋼絞線自由斷自由滑動產生影響的前提下滿足孔口密封的要求。除此以外，還可以在錨頭位置增設橡膠密封板，在錨桿張拉前避免孔口封堵所致裂隙而導致滲水問題的出現。

3 袖閥管注漿支護施工技術

在當前技術條件支持下，深基坑注漿加固工程中對袖閥管注漿工法應用日益廣泛與頻繁，在多個城市地下軌道工程施工中廣泛應用袖閥管注漿支護施工技術方案對地層進行加固處理，所取得的支護加固效果是非常理想的。并且近年來，袖閥管注漿支護施工技術方案在實踐應用中取得了一系列全新的進展，具體可以總結為以下2個方面。

3.1 袖閥管注漿止水帷幕施工技術

在當前技術條件的支持下，已有工程建設單位嘗試將袖閥管注漿止水帷幕施工技術方案應用于30.0 m深度以上超深建筑基坑支護體系中。某國際金融中心工程建設現場基坑深度為33.85 m，屬于超深建筑基坑施工方案在工程建設中采用大量的袖閥管注漿施工技術方案，以確保地鐵周邊結構以及周邊管線的完整性。在基坑開挖過程中，基坑側壁止水效果良好，且北側相鄰地鐵隧道以及配套設施變形量均控制在允許范疇內。

3.2 花管注漿與袖閥管注漿結合加固地基施工技術

采用鋼花管和袖閥管相結合是1種取長補短的綜合注漿方法，主要是借鑒了袖閥管注漿的可控性、均勻性和提高可灌注性的優點以及利用了鋼花管的加筋作用，提高豎向承載力和側向承載力的優點。1）新臺高速公路某路段屬軟基路段，通車后，地基持續沉降，路面出現裂縫，局部邊坡小面積側向位移等。某公司采用鋼花管和袖閥管相結合注漿加固方案，取得了很好的效果。2）某公司在深圳平安國際金融中心基坑工程中，采用水平花管注漿和袖閥管注漿相結合的施工方法，控制地鐵周邊結構以及基坑周邊管線沉降變形，取得了理想的效果。

4 結語

我們必須認識到，土地資源日益稀缺是我國社會經濟快速發展過程中不可逆轉的客觀現狀，高層、超高層民用以及商業建筑在城市中心呈現出相當密集的開發趨勢，這也意味著基坑工程開始呈現出超深度、超大型的發展趨勢。對該類基坑工程項目來說，圍護結構設計以及施工技術的發展會對基坑工程安全以及施工高效性產生決定性的影響。雖然我國的建筑領域已經將深基坑工程施工上升至技術研究高度，但是具體到基坑支護設計與施工層面仍然存在大量的不完善之處，因此，對基坑支護施工技術方案的進一步創新具有非常重要的現實意義與價值。該文在上述分析中嘗試圍繞基坑支護施工技術創新問題進行研究與探索，以供業內人士參考。