金波
深圳市勘察研究院有限公司 广东深圳 518026
摘要：新时期下，随着经济建设的迅猛发展，地质情况愈加复杂，开发项目的建筑高度和地下室层数也随之攀升，基坑支护安全关系到周边建筑物的安全，特别是一些超大型基坑支护工程，更是如此。本文主要介绍在地质情况变化较大、土质较差的复杂地质条件下的基坑支护施工技术，通过对其设计及施工过程的探讨和总结，为同类工程施工提供借鉴。
关键词：复杂地质条件；基坑支护；探讨；总结
1、工程概况
该拟建项目地上四层、地下一层，由一条市政道路分割成A、B两个区。其中A区基坑周长1050米，面积约52000平方米，底板顶面标高普遍为-5.500，局部区域为-5.700和-7.400，由于底板及承台厚度不同，A基坑共分为4个开挖深度：BC、CD、DE、EF段5.55m，AB、FG、GH、HI段6.45m，JK、KA段7.55m，IJ段8.35m；B街区基坑周长500米，面积约15000平方米，普遍开挖深度为5.2m，局部区域开挖深度为5.55m、5.75m、6.5m。
该工程所在场地地质情况复杂，根据地勘报告本场地表层分布的（1-1）层杂填土，结构松散，强度低，部分场地分布，工程性能差；（1-2）层杂填土，结构松散，强度低，主要分布于场地北部；（1-3）层淤泥质粘土，流塑状态为主，高压缩性，部分地段分布，工程性能极差；（2）层粘土，部分区域分布，可塑状态为主，中～高压塑性，工程性能差；（3）层淤泥质粘土，流塑状态为主，高压缩性，部分区域分布，工程性能极差；（4）层粉质粘土，可塑状态，中压缩性，局部分布，工程性能较差；（5-1）层粘土，硬塑为主，中压缩性，局部分布，工程性能较佳；（5-2）层粘土，硬塑～坚硬状态，中～低压缩性，工程性能佳，该层可作为拟建建筑天然地基使用；（6）层混粘性土砂卵（碎）石，密实状态，全场地分布，工程性能佳，该层可作为拟建建筑桩基持力层使用；（6a）粘土，局部分布，为（6）层中透镜体，硬塑～坚硬状态；（7-1）层强风化粉砂质泥岩，基本风化成砂土状，强度一般；（7-2）层中风化粉砂质泥岩，强度高，岩体基本质量等级为V级，为本次勘察揭露的最佳地层，可作为拟建建筑物桩基持力层使用。场地土类型为软弱土、中软土、中硬土，A区其中北侧软弱土层较厚，但下部的（5-2）～（7-2）层均具有较高强度，中部浅层土强度较差，但下部的（5-2）～（7-2）层均具有较高强度，A区南侧及B区除表层杂填土外其余岩土层均具有较高的强度。
结合该工程的岩土工程条件和基坑特点，综合考虑由于A区基坑南侧部分土层稳定性较好，采用土钉墙的支护结构形式，其中基坑侧壁吹填砂较厚的支护段，采用复合土钉墙的支护形式；对于土层较差部分（坑底存在一定厚度淤泥质土），采用悬臂排桩的支护结构形式；对于存在深厚淤泥质土层的部分采用上层卸土放坡+下层悬臂桩并结合坑内加固的支护形式，另在基坑侧壁增打一排粉喷桩作为止水帷幕，将支护桩套打在粉喷桩桩位处，使支护桩与被动区加固之间保持密贴。B区基坑土层稳定性较好，因此均采用土钉墙支护结构形式。
2、技术特点
2.1形成完整复合支护体系
该工程根据不同地质条件，制定专项支护方案，然后将整个基坑形成一个完整的复合支护体系。每个支护单元对应其地质条件特征以及工程开挖特点，在衔接处利用复合体系合理过渡。
2.2保证工程质量、确保基坑安全
由于每个支护单元均是针对不同地质条件特征和基坑开挖特点制定的专项技术方案，该方案是以保证工程质量和基坑安全为前提条件，进行精细核算和多位专家的咨询论证通过，实施后完全达到预期效果。
2.3节约工期、降低成本
基于该工程支护体系，不同支护单元，采取不同施工工艺，几个不同支护单元可以同时施工，减少技术间歇所需时间耗费的工期。另外，每个支护单元均是针对不同地质条件特征和基坑开挖特点制定的专项技术方案，分段设计、分段施工，最大限度的合理利用资源，减少单一形式化的建造成本，体现深化设计经济型。
3、支护体系技术方案
3.1土钉墙支护体系
该工程土质较好区域采用的是土钉墙支护，这部分土质较好，基坑开挖区域均未老粘土，在进行基坑支护设计的时候选择了放坡喷锚支护+土钉支护的支护体系，通过土钉锚杆注浆+钢筋网加固+喷射混凝土面层，多重支护结构形成土钉墙支护体系，保证了基坑安全。一部分区域由于开挖深度较深，但地质较好，考虑到场地还较宽裕，采取放坡+平台+喷锚支护+土钉的支护形式，利用放坡+平台，对土体进行卸载，减少倾覆力，消除了塌方的隐患，保证了基坑安全。
3.2复合土钉墙支护体系
对于基坑侧壁吹填砂较厚的支护段，采用复合土钉墙的支护形式。此部分土质基坑底部为老粘土，但是基坑侧壁存在较厚的吹填砂，若采用单纯的土钉墙支护体系，沙土与土钉之间的摩擦阻力无法形成完成完整的钉孔完成注浆过程，传统的土钉施工工艺无法满足施工要求，经过优化，改为在基坑侧壁增打一排粉喷桩，土钉墙之间增设钢花管，形成一套完整的复合土钉墙支护体系。不仅解决了地表水渗透问题，而且解决了吹填砂区域土钉成孔难题，钢花管的空隙注入喷射出的浆体与沙土形成混合土，花管倒刺锚固土层中，整个体系更加牢固。另外，有些区域开挖深度较大、基坑底土质较差的区域，采取放坡+复合土钉墙支护，通过放坡并留有平台，利用放坡+平台，对土体进行卸载，减少倾覆力，消除了塌方的隐患，保证了基坑安全。
3.3悬臂桩支护体系
对于土层比较差的支护段（坑底存在一定厚度淤泥质土），采用悬臂排桩的支护结构形式；对于存在深厚淤泥质土层的支护段，采用上层卸土放坡+下层悬臂排桩+坑内加固的支护结构形式，另在基坑侧壁增打一排粉喷桩作为止水帷幕，将支护桩套打在粉喷桩桩位处，使支护桩与被动区加固之间保持密贴。此处支护段的被动区加固段，既起到加固基坑支护的作用，又可以对工程基础薄弱层起到换填加固。为了增加支护桩的整体刚度，支护桩顶设置钢筋混凝土冠梁，是最安全经济的支护方案。
4、施工工艺及操作要点
4.1钻孔灌注支护桩施工
悬臂桩支护体系的支护桩根据地基情况，分别采用 900@1200钻孔灌注桩和 900@1400钻孔灌注桩，共桩长12.0m～18.0m。根据该项目地质情况，采用1台SR220型旋挖桩机进行旋挖成孔施工和5台GPS150型回旋钻机钻孔施工。
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4.1.1施工准备
支护桩正式施工前进行试成孔和超前钻，其中试成孔数量不少于2个，以确认施工参数，并记录各土层情况。
4.1.2桩位放样
在桩位点打300mm深的木桩，桩上标定桩位中心，并采用“十字栓桩法”作好标记，并加以保护。
4.1.3埋设护筒
孔口钢护筒壁厚6-8mm，其内径应大于钻头直径200mm，护筒顶端高出地坪200-300mm，上部开设1-2个溢浆孔，护筒埋置深度不小于1500mm，必要时埋置不透水层内。护筒定位时先对桩位进行复核，然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩线，并作十字栓点控制，挖护筒孔位，吊放入护筒，同时用十字线校正护筒中心及桩位中心，使之重合一致，并保证其护筒中心位置与桩中心偏差小于20mm。钻孔前应再次测定桩位，并确保护筒底端坐在原状土层。
4.1.4桩机就位
钻机就位前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求，钻机按指定位置就位后，在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度。
对孔位时，采用十字交叉法对中孔位。在对完孔位后，操作手启动定位系统，予以定位记忆。对中孔位后，钻机不得移位，钻臂也不得随意改变角度。钻头中心与桩位中心误差不大于10mm。
4.1.5护壁泥浆制备
护壁泥浆采用人工造浆，主要利用原土造浆，现场准备膨润土，在进行成孔过程中，泥浆性质应定期测试（包括密度、粘度及含砂量），在灌注之前泥浆应符合技术要求。
4.1.6钻孔
开钻前，用水平仪测量孔口护筒顶标高，以便控制钻进深度。钻进开始时，注意钻进速度，调整不同地层的钻速。
在钻进过程中，要保持泥浆面不低于护筒顶400mm。提钻时，及时向孔内补浆，以保持泥浆面不低于护筒顶400mm。钻进过程中，经常检查钻斗尺寸。钻进过程中，采用工程检测尺随时观测检查，调整和控制钻杆垂直度。
4.1.7清空
第一次清孔在完成孔之后并在吊装钢筋笼之前立即进行。第一次清孔，采用钻机放慢钻速利用双底捞渣钻头将悬浮沉渣全部带出的方式进行；清孔结束，自检合格后与监理工程师利用测井仪器，共同进行桩孔各项参数的测定。第一次清孔到使用井径仪检测时间约30分钟。
第二次清孔在安装导管后浇灌混凝土之前，清孔时采用流量为120m3/h的3PN泥浆泵将孔底沉渣清出。置换泥浆并及时补充新泥浆，直至各项指标合格。清孔过程中保持孔内水头，防止坍孔，不得采用加深钻孔深度的方法来代替清孔。清孔结束时后3-5min，在监理工程师监督下用标准测绳测量沉渣厚度。
4.1.8钢筋笼制作
进场钢筋有出厂证明或合格证，试验合格单，现场见证取样进行原材复试。从事焊接的焊工持有考试合格证方能上岗。
钢筋连接接头采用直螺纹套筒，接头错开35d，螺旋筋与主筋采用绑扎，加劲筋与主筋采用点焊，加劲筋接头采用单面焊10d。
检验合格后的钢筋笼按规格编号分层平放在平整的地面上，防止变形。
4.1.9钢筋笼吊装
钢筋笼吊装采用25t汽车吊QY25，用6个吊点起吊。钢筋笼下放前，先焊上钢筋保护层定位筋，以确保混凝土保护层厚度。吊点加强焊接，确保吊装稳固。吊放时，吊直、扶稳，保证不弯曲、扭转。对准孔位后，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。
4.1.10.水下混凝土施工
（1）导管和漏斗。选择合适的导管，导管组装时接头必须密合不漏水（要求加密封圈，黄油封口）。在第一次使用前进行闭水打压试验，试水压力0.6-1.0MPa，不漏水为合格。导管底端下至孔底标高上500mm左右。漏斗安装在导管顶端。
（2）浇筑水下混凝土。混凝土浇筑前重新检查成孔深度并填写混凝土浇筑申请，合格后方可浇筑。混凝土浇筑前检查混凝土塌落度、和易性并记录。混凝土运到灌注点不能产生离析现象。导管内使用的隔水塞球胆大小要合适，安装要正，一般位于水面以上。灌注混凝土前孔口要盖严，防止混凝土落入孔中污染泥浆。
混凝土灌注过程中，始终保持导管位置居中，提升导管时有专人指挥掌握，不使钢筋骨架倾斜、位移，如发现骨架上升时，立即停止提升导管，使导管降落，并轻轻摇动使之与骨架脱开。
4.2粉喷桩施工
基坑部分区域采用粉喷桩对坑内土体进行加固，加固深度不小于5.0m；另外部分区域外围设计有一圈粉喷桩作为止水帷幕。粉喷桩直径为 500mm，加固桩中心距400mm，止水帷幕桩中心距350mm。搅拌桩固化剂采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺45-50kg/m，水泥采用P.42.5级普通硅酸盐水泥，不受潮不结块。
4.3混凝土喷射面层施工
（1）受喷面清理：尽量保持受喷面的平整度，以免造成喷射混凝土不必要的浪费。
（2）铁丝网固定：铁丝网分段固定，分段搭接长度不小于200mm，用射钉枪进行固定在支护桩身上。
（3）喷射作业：喷射前将一短钢筋打入土层中，作为喷射厚度的标志，控制喷射混凝土的厚度。喷射作业应分段分片依次进行，喷向射顺序应自下而上。喷射与受喷面应垂直，0.8～1.5m的距离为宜。喷射时，喷射手应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或流淌现象。在铁丝网面喷射时，应减少喷头至喷面的距离，并调节喷射角度，保证钢丝网与喷射面之间混凝土的密实性。
（4）喷射混凝土终凝两小时后，应进行养护，养护期不少于7天。
5、效益分析
5.1工期效益
根据不同地质情况选择不同支护方案形成的基坑复合支护体系，有利于现场施工，可以在不同的工作面上开始不同的支护施工，几段可以同时施工，在一定的程度上节约了工期。
5.2质量效益
根据不同地质情况选择不同支护方案形成的基坑复合支护体系，可以同时施工不同支护工艺，合理错开技术间歇时间，不同支护体系形成一个完整的体系，保证基坑的支护质量。
5.3安全效益
与单一的支护体系相比，复合支护体系利用现场实际地质情况，采取多种支护工艺对基坑进行多重加固，提高了基坑的安全性能。
6、结束语
综上所述，复合基坑支护体系施工技术，解决了复杂地质情况条件下基坑支护安全问题，极大缩短了支护施工周期，取得了明显的技术效益、经济效益和社会效益。在当今规模超大、设计新颖、技术精尖、施工组织复杂的环境下，复合基坑支护体系施工技术具有广泛的推广应用前景。
论文作者:金波
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/25
标签：基坑论文; 混凝土论文; 体系论文; 土层论文; 地质论文; 导管论文; 工程论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;