基坑多種組合支護施工與質(zhì)量控制研究
——以金山區(qū)第二實驗小學(xué)南校區(qū)拆除重建工程為例

宋麗平

上海新鈞建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 200000

隨著城市的不斷建設(shè)與發(fā)展，可利用空間越來越局促，為了更大程度的利用地下空間，深基坑被廣泛采用。深基坑的修筑效果與工程質(zhì)量密切相關(guān)，深基坑的支護質(zhì)量尤為重要。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜多樣性，在安全、可靠、經(jīng)濟、合理的原則下，針對性的采取多種支護方式是深基坑支護發(fā)展的一個方向[1]。

1 工程概況

1.1 工程介紹

該工程位于金山區(qū)石化東礁一村29號，北至龍勝路、西至東礁街、南至秀林街、東至東礁二村。為新建教學(xué)綜合樓（行政辦公）、食堂（體育館），并同步實施地下室和室外總體工程。新建總建筑面積14211m2（含地下建筑面積4700m2）。

1.2 地質(zhì)與水文條件

該工程的《巖土工程勘察報告》中顯示，擬建場地55m深度范圍內(nèi)地層為第四紀(jì)沉積物，主要由粘性土、粉土及粉砂等組成。地下水位一般處于地表以下0.3-0.5m之間，地下水深度常年維持在0.5-0.7m范圍。場地內(nèi)潛水的高水位埋深可取0.5m，低水位埋深可取1.5m。

2 明挖順筑法土方施工

根據(jù)關(guān)鍵路線確保施工進度，由于場地及道路等條件限制，基坑采用分區(qū)分塊翻澆施工以便利用頂板布置行車道路、鋼筋及木工加工場、堆場等。考慮到整個基坑穩(wěn)定性，隨土方工程進度依次進行墊層、防水層及基礎(chǔ)底板施工。

進行第一層土方開挖時，需先確保坑內(nèi)水位降至開挖面以下0.5m，接著按照圖1所示A→B→C的順序展開施工。先完成A區(qū)范圍內(nèi)樁承臺基礎(chǔ)且灌芯6m，在承臺強度達到設(shè)計值后，按B→C順序采取盆式開挖，挖土至圈梁及支撐底標(biāo)高并完成混凝土支撐。開挖采取盆式開挖，開挖時先開挖中間土方，再限時開挖邊坡土方。采用1臺1.0m3大挖機開挖，2臺0.4m3小挖機收頭，并及時形成支撐[2]。

圖1 第一層土方開挖分區(qū)示意圖

進行第二層土方開挖時，圈梁、支撐達到設(shè)計強度的80%、坑內(nèi)水位降至開挖面以下1.0m才可進行。如圖2所示，以東西向后澆帶為界，先開挖③、④區(qū)至基坑底，并及時形成墊層底板。待南區(qū)底板強度達到設(shè)計值，開挖①、②區(qū)至坑底并及時形成墊層底板。開挖采取盆式開挖，開挖時先開挖中間土方，再限時開挖邊坡土方，及時形成底板及傳力帶。每個小區(qū)配備1臺1.0m長臂挖機，2臺0.4m3小挖機進行施工，并及時形成底板支撐。各分塊流水進行挖土施工，先形成對撐，再形成角撐。相鄰分塊之間，待前一塊底板澆筑完畢，傳力帶設(shè)置完畢形成可靠支撐后，方可開挖下一塊，分塊底板澆筑時間控制在開挖后10d內(nèi)。

圖2 第二層土方開挖分區(qū)示意圖

3 基坑支護施工

3.1 基坑支護形式

本工程基坑支護采用深層攪拌樁及預(yù)制鋼筋混凝土勁性復(fù)合樁相結(jié)合的施工方法[3]。平面布置圖見圖3。

圖3 基坑支護平面布置圖

3.2 深層攪拌樁

3.2.1 施工工藝

深層攪拌樁按照如圖4所示的流程進行施工。

圖4 深層攪拌樁施工工藝流程圖

3.2.2 質(zhì)量控制

(1)樁基垂直度控制

保持?jǐn)嚢铇稒C的良好運行狀態(tài)至關(guān)重要，可有效降低由于設(shè)備運行異常造成質(zhì)量問題的概率。除此之外，還應(yīng)安排專業(yè)人員操作機器，運行機器前對設(shè)備進行全方位的檢查，避免設(shè)備運行過程中出現(xiàn)問題造成不必要的損失。樁基垂直度的調(diào)整方法是從垂直的兩個方向同時用兩臺經(jīng)緯儀進行觀測，調(diào)整樁基垂直度，垂直誤差不超過1/200。施工過程中，根據(jù)指示針和經(jīng)緯儀準(zhǔn)確校核樁架的垂直度，保證樁基垂直度滿足施工質(zhì)量需求。

(2)施工冷縫處理

施工冷縫是該工程中影響施工質(zhì)量的主要因素，該工程所處的環(huán)境與施工流程導(dǎo)致施工冷縫出現(xiàn)的幾率上升，施工冷縫出現(xiàn)時可采取下述方法解決：添加與已有規(guī)格相同的攪拌樁在冷縫出現(xiàn)的護樁外側(cè)，且處理施工冷縫工作量應(yīng)按照實際情況記錄。

(3) 確保樁身強度和均勻性

保證樁身強度與均勻性是控制施工質(zhì)量的主要內(nèi)容，在施工過程中應(yīng)注意以下幾點要求，保證樁身的質(zhì)量上乘。第一，嚴(yán)格把握機器的升降速度，將樁身所需土料攪拌均勻且充分。第二，用于樁身施工的水泥應(yīng)遵循既定配料比例，避免水泥漿液發(fā)生離析，并在使用前充分?jǐn)嚢?0秒。第三，確定水泥漿輸送管道通暢，以免由于斷漿導(dǎo)致樁身不均勻影響樁身的強度。第四，當(dāng)管道出現(xiàn)堵塞情況時，及時關(guān)停機器并進行處理，處理結(jié)束后需將鉆具在原有位置上下1m范圍內(nèi)活動，并在10-20秒后繼續(xù)上升攪拌，以免樁身出現(xiàn)斷層。

3.3 鋼筋混凝土勁性復(fù)合樁

3.3.1 設(shè)計分析

鋼筋混凝土勁性復(fù)合樁，其中：水泥土攪拌樁樁徑為700mm，水泥摻量為20%；預(yù)應(yīng)力PHC管樁，型號為PHC-400(95)AB-C80。

3.3.2 施工要求

管樁施工前應(yīng)清除水泥樁周邊泥土，露出水泥攪拌樁輪廓，以方便預(yù)應(yīng)力管樁植入時中心位置對準(zhǔn)；水泥土攪拌樁樁頂標(biāo)高應(yīng)不低于自然地面下1m。管樁施工前必須重新測量放樣并復(fù)核樁位，確定管樁樁位偏差小于20mm。預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)在水泥初凝前且成樁6h內(nèi)植入外圍水泥土樁體內(nèi)。

3.3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁施工控制

在壓樁施工前應(yīng)按設(shè)計要求進行定位放線，確定樁位，每根樁中心釘一小樁，并設(shè)置油漆標(biāo)志，在壓樁施工中要做好軸線的復(fù)測與糾偏，以保證樁位的準(zhǔn)確；樁的吊立定位，借助壓樁機原有卷揚機與起重鉤確定樁的定位并安裝。

壓樁工作開展過程中務(wù)必保持連續(xù)，并在工作開始前對樁的表面進行清理，保持其干凈平整，壓樁施工涉及樁體需嚴(yán)密對接，保證偏差不超過10mm，壓樁節(jié)點的矢量高度小于樁長的0.1%，焊接時應(yīng)將四角點焊固定，節(jié)點對稱位置同時開始焊接，使焊接的效果與設(shè)計方案相同。

壓樁應(yīng)控制好終止條件，對于本工程樁，壓樁時主要參照設(shè)計方案的樁長對其進行控制，并將最終壓力值作為施工對照，由于土質(zhì)較差，故復(fù)壓宜1～2次為佳。

管樁施工質(zhì)量與其靜壓力下單樁的承載力密切相關(guān)，判斷樁的豎向承載力方法為測量其終止壓力值，并結(jié)合樁的靜載對比實驗得出該樁的一個系數(shù)與終止壓力，最后結(jié)合公式fk=kfs求出單樁的豎向承載力。假如計算得出的承載力未能達到施工設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，需及時采取補救措施，通過加深處理以及補樁的方式提高單樁的豎向承載力，確保樁基的質(zhì)量滿足施工要求。

4 基坑監(jiān)測

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

考察施工項目周邊環(huán)境是保證施工安全且順利進行的關(guān)鍵，通過實地考察得出了施工相關(guān)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，將實地考察數(shù)據(jù)與檢測標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，最終將基坑監(jiān)測的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如表1所示。

表1 基坑監(jiān)測內(nèi)容及報警值

4.2 常見問題控制措施

4.2.1 基坑位移控制

在基坑的施工過程中，由于大量土體需在狹小面積內(nèi)卸載，難以避免造成支護結(jié)構(gòu)以及基坑墻體的位移甚至變形，因此檢測基坑的位移情況并采取控制措施是保證施工安全性的首要內(nèi)容。

首先，施工時需嚴(yán)謹(jǐn)計算支護的截面面積與插入深度，在計算時要同時考慮上方推土、施工機器、車輛行駛等因素對基坑負載量的影響，調(diào)整基坑支護的修筑規(guī)格。

其次，形成封閉止水幕減小水對土壤的壓力與沖擊力，因此在施工中應(yīng)確保灌注樁與阻水旋噴樁連接緊密。在開始基坑施工前，需將施工所需支護結(jié)構(gòu)全部搭建完成，包括土層錨桿、樁頂圈梁、擋土樁等必備支護結(jié)構(gòu)，并保證基坑支護結(jié)構(gòu)的強度與剛度，確定支護結(jié)構(gòu)插入深度達到可靠錨固層內(nèi)，降低支護變形的概率。基坑開挖之前需要對施工范圍進行降水，杜絕周邊土體與水分進入基坑，對支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。在施工過程中同時加強管理力度，避免在支護結(jié)構(gòu)周圍放置施工材料、施工機器、大型汽車等重物，減輕支護結(jié)構(gòu)的額外負載量。

最后，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)位移情況需及時采取措施，將位移情況嚴(yán)重部位的荷載量減小并增加樁數(shù)，也可以使用水泥封層增強土體的穩(wěn)固性。

4.2.2 基坑變形控制

施工周圍環(huán)境受基坑施工影響較大，了解深層土體水平位移的變化情況。監(jiān)測坑外土體水平位移的測點布在土體水平位移較大的位置，基坑的中部對應(yīng)樁頂變形監(jiān)測點布設(shè)。

施工期間將重點加強對西側(cè)圍護體系的監(jiān)護，土方開挖階段若遇基坑變形突變，應(yīng)立即停止土方開挖，并根據(jù)實際變形情況，必要時進行坑內(nèi)回土，或采取臨時支撐，防止圍護體系變形的進一步增加，同時在坑外采取跟蹤壓密注漿等的緊急措施，注漿期間應(yīng)加強對周邊環(huán)境的同步監(jiān)測，防止因注漿而引起的負面影響產(chǎn)生。

4.2.3 支護結(jié)構(gòu)防滲漏

導(dǎo)致基坑土體出現(xiàn)嚴(yán)重沉降問題的關(guān)鍵原因是地下水位變化，該變化也會對地下水的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此提高支護結(jié)構(gòu)的防滲透性至關(guān)重要。在施工過程中，檢測地下水位有以下幾方面用途。第一，當(dāng)土體穩(wěn)定性下降時可及時發(fā)出警報。第二，結(jié)合檢測信息能夠不斷優(yōu)化施工過程所用施工方式。第三，檢驗施工前降水工作的成效。

施工中基坑底部土體的流動也是造成基坑周圍土體沉降的原因之一，土體發(fā)生流動會使地下水與土混在的一起流入基坑，引發(fā)沉降的同時對周邊建筑物產(chǎn)生消極影響。

提高支護結(jié)構(gòu)防滲透性可采取以下幾種方式，有效減小基坑受地下水的影響程度。第一，在開始基坑施工前對施工地的土質(zhì)情況進行檢測。第二，設(shè)置擋土樁時將其穿過土體底部細粉砂層，并避免擋土樁間存在縫隙，出現(xiàn)縫隙時需設(shè)置旋噴止水樁，阻止水流入基坑造成基坑內(nèi)水土流失影響其穩(wěn)定性。第三，通過科學(xué)的計算確定擋土樁的設(shè)置深度，保證樁側(cè)面的滲水壓力小于土體的浸水密度。第四，止水樁與擋土樁應(yīng)設(shè)置為垂直且緊密相連的形式，使支護的強度滿足施工的需求，并在施工中的發(fā)揮帷幕墻的效果。第五，在施工中采取井點或深井的方式開展基坑降水工作。第六，在施工前確定基坑的給水和排水管道位置，車輛以及施工機器繞行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道破裂時應(yīng)快速對其進行維修，避免造成更大事故。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)輕微滲透可采取以下措施快速解決滲透，降低滲透對施工的影響。第一，通過修筑水泥墻的方式解決滲透問題。第二，設(shè)置引流管對基坑滲透點進行堵截處理。第三，采用雙液注漿的方式在圍護墻外側(cè)開展堵漏工作，這種堵漏方式將引流管插入滲水點，并使用速凝防水水泥砂漿在引流管附近封堵滲水區(qū)域，當(dāng)水泥砂漿凝固且達到強度標(biāo)準(zhǔn)后打結(jié)引流管完成滲透點處理工作。

4.2.4 周圍地面沉降控制

基坑施工監(jiān)測環(huán)節(jié)的地面沉降控制重點主要是監(jiān)測報警值和達到報警值后采取的工程應(yīng)對措施，主要分為針對建筑物和針對地下管線兩大類。

地面沉降易導(dǎo)致周邊建筑物出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，跟蹤注漿是解決該問題的主要方式，應(yīng)用該方法時需注意以下幾點問題。第一，將跟蹤注漿作為施工的常規(guī)工作內(nèi)容。第二，注漿孔的位置應(yīng)設(shè)置在支護背墻以及建筑物前，按照實際情況確定注漿布控排數(shù)。第三，注漿人員應(yīng)控制注漿的深度、壓力，最佳孔深為2-4cm之間，注漿壓力要適當(dāng)否則會對建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。第四，科學(xué)設(shè)置注漿量，確定注漿量時需考慮支護的大概位移量與土體的空隙情況。

5 結(jié)論

經(jīng)采取深層攪拌樁及預(yù)制鋼筋混凝土勁性復(fù)合樁相結(jié)合的多種基坑支護施工，嚴(yán)格控制每道工序的施工質(zhì)量，取得了預(yù)期的效果，確保了基坑施工質(zhì)量及安全，也論證了基坑多種支護在工程中運用的優(yōu)點與可行性，有助于提高后續(xù)基坑施工的安全性。