中铁上海工程局集团建筑工程有限公司 上海 201900
摘 要：随着我国城市建设的快速发展，临近城市道路和构筑物的建筑深基坑工程越来越多。深基坑支护技术关系着施工安全、工程质量和经济效益各个方面，安全性系数等级要求高，专业性较强。简单的深基坑支护体系已经不能满足深基坑工程的需求，以土钉墙和支护桩复合支护技术在建筑深基坑工程中的应用，达到了很好的效果。本文结合工程实例，选用了简易土钉墙和支护桩复合支护技术，阐述了其施工技术要点，在保证施工安全的同时避免了对临近城市道路和构筑物的破坏。
关键词：城市道路；深基坑；复合支护技术
随着我国城市建设的不断发展，对深基坑工程的设计与施工提出了更严格的要求，不仅要确保边坡的稳定，还要满足变形控制的要求，以确保基坑周围已有道路、构筑物及地下管网等的安全[1]。传统的放坡、土钉墙等支护方式，具有成本低、施工速度快等特点，但难以保证周边道路和建筑物的安全；而单一的桩锚、地连墙等支护方式，安全性好，但成本较高，施工速度慢等特点，难以满足工期要求。因此，简易土钉墙支护施工速度快、成本低的特点，以及支护桩安全性较高、施工速度快的优势，使得复合支护成为具有较大发展潜力的新型基坑支护方式[2]。
1 工程概述
本工程位于合肥市高铁南站附近，规划祁红路以东、规划龙井峡路以南、规划常青街以西、龙川路以北。本工程为7栋20～33层高层住宅楼及地下室，1栋3层社区服务用房，总建筑面积约117996m2。本工程2#、3#、6#、7#楼及周边地库为地下二层，1#、4#、5#楼及周边地库为地下一层，基坑面积约21182.9m2，基坑开挖深度约3.9～9.7m。由于基坑开挖深度深，又临近龙川路和合肥监狱及北侧高边坡，加之基坑周边土质较差，基于施工质量及周围道路和构筑物安全的考虑，必须缩短施工工期，做好深基坑支护工作。本项目基坑支护剖面图见图1-图2。
2 场地岩土工程条件
2.1工程地质情况
施工现场地貌主要由荒地、水塘、堆土区及拆迁场地组成，其地基土层组成成分主要有质地较软的粘土和杂填土，地基各土层指标见表1。
2.2周边建筑环境
本工程东侧为规划常青街和S5-24地块，北侧为规划龙井峡路和合肥市监狱以及杂填土堆放场地，西侧为规划祁红路和在建房建工程，南侧紧靠龙川路，并相邻合肥高速铁路，周围情况比较复杂。
图2 劲性桩加预应力锚杆支护段剖面图
3 设计方案
3.1设计目的
防止基坑开挖及施工时基坑侧壁和周围道路及建筑物的失稳现象发生；提高施工安全。
3.2方案论证
由于需要开挖大深度基坑，尤其是南侧紧邻龙川路和高速铁路，施工条件受到严重限制，基于施工安全及周边道路和建筑物安全考虑，对基坑选用支护措施方案。
考虑到靠近龙川路一侧处于回填土区域，土质较差，选用压密注浆，从而将土体挤密，改善了土体的强度和防渗性能，同时也改变了土体物理力学性质，提高了软土地基的承载力。
（1）选用土钉墙及喷浆挂网，可提高周边土体刚度和增强面层强度，与各支护构件协同作用，同时和混凝土面层土钉及其他支护构件共同作用，形成一个复合支护体系，增强整体刚度。
（2）龙川路一侧选用长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术，北侧选用地质小钻机成孔，插入工字钢后灌注混凝土形成劲性桩围护结构。不仅可以保证支护结构施工质量和安全，而且有利于加快施工进度，避免基坑失稳现象发生。
（3）坑内土方为低渗水性和微渗水性土质，基坑内无承压水，基坑降水采用基坑内井点降水措施，降水井起到疏干基坑内土体水分作用，便于基坑内土方开挖。
3.3设计内容
（1）压密注浆。压密注浆设计总长6885m。横向间距1.5m，纵向间距1.2m，梅花型布置。
（2）土钉墙及喷浆挂网。设计土钉直径100mm，1324根，总长8214m，设计喷浆挂网面积6058.5m2，厚度为10cm。其中龙川路一侧基坑支护斜坡面均为锚管土钉，锚管为Φ48×3钢管，长度为6～9m，前端制作出浆孔，锚管采用空气锤或小挖机打入。
（3）钻孔灌注桩。长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩设计直径900mm，桩长13.95～19.5m，劲性桩设计直径400mm，桩长12m，结合本工程的地质情况及工期要求等综合因素，该工程南侧由于桩长较长，土质较差，难以成孔，采用长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩，北侧由于桩长较短，桩径较小，施工场地有限，采用地质小钻机成孔，插入工字钢后灌注混凝土形成劲性桩围护结构。
（4）冠梁。设计冠梁宽900mm、高600mm、总长240.0m。
（5）基坑降水。本基坑中南侧回填杂填土区域的面积约6500㎡，基坑内设置8口降水井，间距15m。
4 施工操作要点
4.1压密注 浆
（1）施工第一批桩，以确定实际施工水泥投放量、浆液水灰比、浆液泵送时间和搅拌下沉及提升时间、桩长及垂直度控制方法，以便确定加密桩的正常施工控制标准。
（2）施工时应保证前后密切配合，禁止断浆。如因故停浆，应在恢复压浆前将搅拌机下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
（3）加密桩施工前应开挖沟槽，将上部地表障碍物清除。施工时严格执行设计要求与施工规范，确保桩身垂直度。
4.2钻孔灌注桩
（1）钻孔过程中要严格控制钻进速度，钻进过程中，不宜反转或停钻，若需反转或停钻时应将钻杆提至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。
（2）灌注过程中首次泵送前或停工时间过长时，应用清水及水泥砂浆浸润混凝土地泵料槽、泵管及钻杆中心通道。混凝土开始压灌时，宜先将钻头提离孔底200～300mm，然后再开始泵送混凝土，在确认钻头阀门打开后方可提钻。混凝土的泵送宜连续进行，边泵送混凝土边提钻，提钻速率一般控制在1.5～2.5m/min，保持料槽内的混凝土高度不低于 400mm，并保证钻头始终埋在混凝土面以下不得小于1000mm。
（3）沉钢筋笼过程中在插入钢筋笼时，先靠振动器、振动管及钢筋笼的自重缓慢插入，当依靠自重不能继续插入时，开启振动装置，使钢筋笼下沉到设计深度。
4.3土钉墙及喷浆挂网
（1）土钉墙支护工程施工前应熟悉地质资料、设计图纸及周围环境，降水系统应确保正常工作，必须的施工设备如挖掘机、钻机、压浆机、搅拌机等应能正常运转。
（2）应遵循分段开挖、分段支护的原则，不宜按一次开挖再行支护的方式施工。
（3）施工中应对土钉位置，钻孔位置、深度及角度，土钉插入长度，注浆配比、压力及注浆量，喷锚墙面厚度及强度或土钉应力等进行检查。
（4）每段支护施工完成后，应检查坡顶或坡面位移，坡顶沉降及周围环境变化，如有异常情况应采取措施，恢复正常后方可继续施工。
5 深基坑监测
本工程基坑监测根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009），基坑工程的现场监测采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。本工程基坑南侧设置5个监测点，利用仪器分别测出5个点的原始高程和水平坐标，见表2。
根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009规定，支护结构水平位移量报警值边坡水平位移30mm，冠梁位移警报值20mm，位移速率报警值为3mm/d，支护结构竖向位移量报警值20mm[3]。
6 效果评价
从施工过程和最终变形情况反应，基坑及支护结构的竖向位移、水平位移的变形都在允许范围内，基坑及支护结构基本保持相对稳定，确保了基坑的施工安全，证明了这种复合支护体系的使用效果比较明显。
7 结语
该工程充分考虑了施工现场条件、周围建筑物及地质状况，选择合适的复合支护方式，既保证了基坑的稳定性和施工安全，又降低了工程施工的成本。
长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩适用于土质较差、易塌孔、难以成孔、场地较宽、桩长一般不应超25m、孔径一般为600～900mm的基坑围护结构及房屋建筑桩基础工程的施工。它具有不需要泥浆护壁，无污染，噪声低，克服断桩、缩径、塌孔、孔底沉渣，施工速度快、效率高，施工成本较低等优点。但对混凝土的和易性要求较高，需采用缓凝性混凝土，不然容易造成堵管，堵管后通管、维修时间较长。
型钢劲性混凝土灌注桩适用于地质较好、不易塌孔，场地狭小，桩长较短（12m左右）的基坑围护结构施工。它具有不需要泥浆护壁，无污染，噪声低，施工速度快、效率高，施工成本较低等优点。但对混凝土灌注的密实性、断桩等无法保证，一般只用于基坑比较浅的围护结构。
参考文献
[1]马道乐,龙军屹,李新生,肖剑光.土钉和桩锚联合支护在深基坑中的应用［J］．施工技术,2007,36(9):1-4．
[2]郝兵.临近地铁隧道的基坑支护变形控制［D］.吉林大学.2013．
[3]GB50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范［S］.北京：中国计划出版社,2009
论文作者:孙思华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月
论文发表时间:2017/4/17
标签：基坑论文; 混凝土论文; 工程论文; 钻孔论文; 位移论文; 钢筋论文; 深基坑论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月论文;