深基坑鋼筋混凝土斜撐支護(hù)體系施工關(guān)鍵技術(shù)

馬秉慶 蘇 偉 蔡 彬

云南建投第五建設(shè)有限公司 云南 昆明 650106

1 工程概況

昆明市五華區(qū)人民醫(yī)院暨五華區(qū)康養(yǎng)中心建設(shè)項(xiàng)目基坑呈“菜刀狀”，北寬南窄。基坑南北長(zhǎng)269 m，東西長(zhǎng)157 m（窄處52 m），基坑挖深整體為10～13 m，基坑周長(zhǎng)約815 m，底坑面積約31 400 m2。

本工程位于五華區(qū)陳家營(yíng)路和普吉路交會(huì)處。基坑北側(cè)緊鄰陳家營(yíng)路，基坑邊至用地紅線距離為3.5～5.5 m。基坑?xùn)|側(cè)緊鄰普吉路，基坑邊至用地紅線距離為3.5～7.3 m，場(chǎng)地內(nèi)有2座既有110 kV高壓電塔，基礎(chǔ)參數(shù)不詳。普吉路為昆明市地鐵7號(hào)線的規(guī)劃主干道，市規(guī)劃局為了確保地鐵建設(shè)的安全以及節(jié)約用地，嚴(yán)禁本工程地下構(gòu)件穿越用地紅線，故不允許采用錨索、土釘?shù)戎ёo(hù)體系。基坑南側(cè)緊鄰文景東路，西側(cè)為協(xié)創(chuàng)路，基坑邊至用地紅線距離為4.6～5.5 m。基坑西南側(cè)緊鄰街道法院和派出所，采用21 m長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力管樁＋防水板基礎(chǔ)，含1層地下室，基坑邊至用地紅線距離為4.6～10.0 m。

本工程支護(hù)形式主要有3種（圖1）。C區(qū)、E區(qū)為鋼筋混凝土斜撐＋單排樁支護(hù)體系（含角撐支護(hù)），支護(hù)長(zhǎng)度約280.3 m；A區(qū)、B區(qū)為預(yù)應(yīng)力錨索＋單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)長(zhǎng)度約305.5 m；D區(qū)為鋼支撐結(jié)構(gòu)，支護(hù)長(zhǎng)度約234.4 m。

圖1 基坑支護(hù)平面布置

2 鋼筋混凝土斜撐結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

2.1 鋼筋混凝土斜撐設(shè)計(jì)概況

詳細(xì)地勘報(bào)告顯示，基坑頂至地下40 m范圍內(nèi)土層主要為人工填土、黏土和圓礫，場(chǎng)地土質(zhì)分布均勻。C區(qū)、E區(qū)鋼筋混凝土斜撐支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)相同，腰梁截面尺寸為1 500 mm×1 400 mm，斜撐梁截面尺寸為700 mm×700 mm，平面間距6 m。各斜撐梁之間采用連續(xù)梁連接，斜撐梁與連續(xù)梁交叉點(diǎn)設(shè)格構(gòu)柱支撐，截面尺寸為420 mm×420 mm。格構(gòu)柱采用2根旋挖灌注樁作臨時(shí)立柱基礎(chǔ)，格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁徑800 mm，樁長(zhǎng)10～15 m。斜撐梁底部受力牛腿鑲嵌在主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)筏板中，牛腿高1 000 mm，嵌入筏板深度600 mm，牛腿高出筏板頂面400 mm。筏板與斜撐下覆土區(qū)域預(yù)留放坡土臺(tái)，采用直徑650 mm三軸水泥攪拌樁加固坡腳土體。斜撐下土體按1∶3放坡開(kāi)挖，并按土釘墻支護(hù)工藝對(duì)放坡坡面進(jìn)行土體加固。鋼筋混凝土斜撐支護(hù)剖面，如圖2所示。

圖2 鋼筋混凝土斜撐支護(hù)剖面

2.2 斜撐區(qū)域與結(jié)構(gòu)交叉施工工況

結(jié)合本工程鋼筋混凝土斜撐支護(hù)特點(diǎn)，C區(qū)、E區(qū)斜撐必須與主體結(jié)構(gòu)頻繁交叉施工，利用基礎(chǔ)筏板的受力來(lái)確保基坑穩(wěn)定。斜撐施工期間工序多且復(fù)雜，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)既有聯(lián)系，同時(shí)也存在連續(xù)性不強(qiáng)的特點(diǎn)。

基坑土方開(kāi)挖至樁頂標(biāo)高后，施工支護(hù)樁、止水樁、格構(gòu)柱的臨時(shí)立柱基礎(chǔ)樁（同步施工格構(gòu)柱）、冠梁，此時(shí)支護(hù)樁、止水樁并不能滿足繼續(xù)開(kāi)挖的要求，故應(yīng)在支護(hù)樁頂標(biāo)高的位置，將斜撐區(qū)域的工程樁全部施工完成。然后開(kāi)挖斜撐區(qū)域土方至腰梁平臺(tái)，進(jìn)行腰梁施工，同時(shí)將斜撐區(qū)域用于坡腳土體加固的三軸水泥土攪拌樁施工完成，以確保放坡開(kāi)挖后坡腳土體穩(wěn)定和支護(hù)樁的變形在受控范圍內(nèi)。待坡腳三軸水泥土攪拌樁土體加固完成后，再放坡開(kāi)挖至坑底留土坡腳，施打土釘、坡面掛網(wǎng)噴漿。待網(wǎng)噴坡面達(dá)到一定強(qiáng)度后，將非斜撐區(qū)域的基坑土方開(kāi)挖至主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)打樁工作面，施工主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程樁、斜撐牛腿基礎(chǔ)樁，達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后即開(kāi)挖地下室基礎(chǔ)，完成牛腿所在筏板施工及牛腿鋼筋預(yù)埋。筏板澆筑完成后，斜撐支撐梁、連續(xù)梁取槽開(kāi)挖澆筑，待斜撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，開(kāi)挖斜撐區(qū)域基坑土方和樁間土，施工斜撐區(qū)域筏板、地下2層主體結(jié)構(gòu)和換撐2，待地下2層結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)期、C區(qū)和E區(qū)對(duì)側(cè)基坑錨索拆除后，進(jìn)行地下2層基坑素混凝土回填，最后拆除鋼筋混凝土斜撐，施工上部主體結(jié)構(gòu)。

3 鋼筋混凝土斜撐施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

本工程鋼筋混凝土斜撐的施工工藝流程為：土方開(kāi)挖至支護(hù)樁樁頂標(biāo)高→支護(hù)樁、止水樁、冠梁施工→斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁施工（斜撐格構(gòu)柱施工）→土方開(kāi)挖至腰梁平臺(tái)→施工腰梁→留土坡腳三軸水泥土攪拌樁施工→放坡開(kāi)挖至坑底→留土坡腳施打土釘→坡面掛網(wǎng)噴漿→斜撐牛腿基礎(chǔ)樁施工（同步施工主體結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)）→地下室底板施工、斜撐牛腿施工→斜撐支撐梁取槽開(kāi)挖→斜撐支撐梁施工（斜撐連續(xù)梁施工）→斜撐區(qū)域土體開(kāi)挖至筏板基底（待支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)挖）→斜撐區(qū)域主體結(jié)構(gòu)筏板施工→換撐1施工→斜撐區(qū)域地下2層主體結(jié)構(gòu)施工→換撐2施工→拆除換撐2以下基坑對(duì)側(cè)支護(hù)的錨索→后澆帶（及樓板孔洞）傳力桿安裝→C15混凝土分層回填至換撐2標(biāo)高→拆除斜撐和斜撐連續(xù)梁→拆除筏板牛腿→拆除格構(gòu)柱→施工地下1層及上部主體結(jié)構(gòu)。

3.2 鋼筋混凝土斜撐施工要點(diǎn)

3.2.1 斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁定位及格構(gòu)柱吊裝

斜撐格構(gòu)柱臨時(shí)基礎(chǔ)樁定位的準(zhǔn)確性，是后續(xù)施工的鋼筋混凝土斜撐、斜撐與斜撐之間的連續(xù)梁、斜撐牛腿三者之間能否準(zhǔn)確閉合的關(guān)鍵[1-2]。因此，在格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁施工時(shí)，應(yīng)派專業(yè)的測(cè)量員采用全站儀精確控制樁位。鉆機(jī)就位時(shí)，要求安裝穩(wěn)固、安全可靠，確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。

格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁成孔完成后，將鉆孔周邊泥漿、渣土等清理干凈。格構(gòu)柱垂直度測(cè)量控制點(diǎn)（4個(gè)方向）建立好后，隨即進(jìn)行導(dǎo)向架安裝和樁身鋼筋籠吊裝。鋼筋籠下落至孔口時(shí)采用型鋼固定，再將格構(gòu)柱吊運(yùn)至鋼筋籠處加固連接，格構(gòu)柱進(jìn)入鋼筋籠3 m。格構(gòu)柱吊裝過(guò)程中采用2臺(tái)經(jīng)緯儀分別從2個(gè)相互垂直的方向精測(cè)格構(gòu)柱的安裝垂直度，并及時(shí)校正，格構(gòu)柱定位偏差限值為±30 mm，柱頂標(biāo)高偏差限值為－30 mm，垂直度偏差限值為柱長(zhǎng)的1/300，格構(gòu)柱轉(zhuǎn)角應(yīng)≤5°。

3.2.2 留土加固及斜撐區(qū)域土方放坡開(kāi)挖

在斜撐區(qū)域土方放坡開(kāi)挖前的腰梁施工期間，應(yīng)從腰梁施工平臺(tái)標(biāo)高處先將坡腳土體采用三軸水泥土攪拌樁施工完成，待加固地基達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可分層放坡開(kāi)挖斜撐區(qū)域土方，防止支護(hù)樁懸臂段過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致基坑變形。待放坡開(kāi)挖完成后，立即進(jìn)行坡腳土釘施打工作及坡面掛網(wǎng)噴漿。待整個(gè)斜撐區(qū)域護(hù)坡完成后，將基坑中央大面積土方按照分層開(kāi)挖的原則，分6層開(kāi)挖至坑底，再進(jìn)行工程樁施工和牛腿基礎(chǔ)樁施工。

3.2.3 斜撐施工及撐下土方開(kāi)挖

牛腿嵌固區(qū)域筏板施工時(shí)，同步將斜撐牛腿鋼筋預(yù)埋入筏板。待筏板混凝土澆筑完成后，根據(jù)鋼筋混凝土斜撐、連續(xù)梁的定位線，采用小型挖掘機(jī)配合人工拆除斜撐、腰梁坡面網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)并開(kāi)挖斜撐梁和連續(xù)梁基礎(chǔ)，施工斜撐鋼筋、澆筑混凝土。斜撐梁、連續(xù)梁取槽挖土?xí)r，確保格構(gòu)柱的定位、斜撐梁的定位、牛腿預(yù)埋位置的定位在同一直線上，連續(xù)梁與斜撐梁的交叉點(diǎn)正好落在格構(gòu)柱的中心，使整個(gè)斜撐體系形成一個(gè)整體的斜向鋼框架結(jié)構(gòu)。

待斜撐梁、連續(xù)梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可開(kāi)挖斜撐區(qū)域的土方，嚴(yán)禁挖掘機(jī)在斜撐梁和連續(xù)梁上作業(yè)。撐下土開(kāi)挖前，先拆除網(wǎng)噴坡面構(gòu)造，一次性將土方開(kāi)挖至基地標(biāo)高以上200 mm位置，再采用人工清土至基底標(biāo)高，施工撐下筏板。

3.2.4 換撐施工及基坑回填

由于斜撐梁穿過(guò)地下2層頂板結(jié)構(gòu)，故在地下2層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)在鋼筋混凝土斜撐位置預(yù)留施工縫（洞口），斜撐拆除后采用高于原結(jié)構(gòu)板一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土封堵。在地下2層頂板結(jié)構(gòu)施工時(shí)，同步將換撐2的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工完成。

基坑采用C15素混凝土回填。在換撐2及地下2層結(jié)構(gòu)梁板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，用16#槽鋼按照2 m間距將基坑受水平推力的筏板后澆帶、地下2層結(jié)構(gòu)板后澆帶對(duì)稱施工完成，再回填基坑。回填時(shí)應(yīng)從基坑兩側(cè)對(duì)稱分層回填至換撐2底標(biāo)高，待回填混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除斜撐結(jié)構(gòu)，施工上部主體結(jié)構(gòu)。拆撐時(shí)，采用風(fēng)鎬按照先拆除連續(xù)梁、再拆除斜撐、最后拆除格構(gòu)柱的順序組織施工。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程基于昆明市五華區(qū)人民醫(yī)院暨五華區(qū)康養(yǎng)中心建設(shè)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程的特點(diǎn)，采用鋼筋混凝土斜撐解決了在有限的外圍環(huán)境條件下，基坑支護(hù)受力不對(duì)稱的問(wèn)題。通過(guò)采用鋼筋混凝土斜撐支護(hù)技術(shù)，在有限的空間條件下有效地控制了基坑變形，既節(jié)約了成本又提高了地下土地資源的利用率，為今后類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。