浅析某大厦基坑支护方案及施工技术

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　　摘要：随着我国建筑业的快速发展，建筑高度越来越高，建筑基础设计越来越深。要求施工单位科学合理地组织建筑开挖工程与基坑支护施工，这是提高施工工程质量与施工进度的保障。本文通过笔者的相关工作经验，结合工程实例，探讨了基坑支护方案及施工技术。
　　关键词：基坑支护；深基坑；灌注桩；锚杆支护
　　一 工程概况
　　某商业大厦工程檐高91.95m，建筑面积195800m2，占地面积20000m2。该工程地上及地下环境复杂。西侧面临沿街大道，北侧办公大楼地下各种管线错综复杂，最近者距基坑仅1.5m；东南侧楼房距离基坑边尺寸一般为6m。基坑平面尺寸203m×l16m，支护面积为12600m2，开挖平均深度19.9m，最大挖深21.5m。
　　二 地质和地下水概况
　　基坑位置自上而下为：
　　①杂填土，厚1.2～4.2m，松散；②粘质粉土、粉质粘土，厚5～7m，饱和、软塑、中高压缩性，是潜水、滞水的主要水层；③粘质粉土层，厚8m，饱和、可塑一硬塑、中高压缩性；④粉质粉土、粉质粘土层与粘土、重粉质粘土交互层，厚3.8m，饱和、可塑一硬塑、低压
　　缩性，且不均匀有较高强度的砂质粘结物；⑤卵石层，厚6.3～7.4m，饱和、硬塑、密实，中间分布细砂及粉质粘土层。
　　本工程降水面积超过20000m2，降深要求大于23m，基坑开挖范围内分布有3层较为复杂的地下水，含水层的渗透系数分别小于1m／d或大于100m／d，差异极大，降水地质条件十分复杂。
　　三 支护及降水施工难点
　　3.1 降水
　　(1)基坑面积大且深。
　　(2)第三层水为承压水，距基坑底板仅0.05～0.53m，有报告显示，本场区的承压水年均上升达3.55m。
　　(3)基坑周边地下各种市政、通讯管网复杂，须考虑由降水所引起的周边建筑物沉降问题。
　　3.2 基坑支护
　　(1)基坑开挖深度约20m，且基坑最长边达200m，尤其是中部易产生变形，因此合理加强锚杆锚固强度，是保证边坡稳定性的关键。
　　(2)土质条件差，尤其是上部土层的内摩擦角仅150左右，对支护结构的侧压力较大，支护结构必须具有足够的抗侧压力能力。
　　(3)本工程基坑周边地上环境复杂，地下管网较多，不能因设置锚杆破坏地下设施。
　　(4)施工工期紧，全部基坑支护降水工程要在100d内完成。
　　四 确定实施方案
　　4.1 降水方案
　　采用自渗上层滞水及层间水和抽降承压水相结合的降水方法。在基坑周边自渗井与大管井交替间隔布置，间距7.5m；基坑内20m间距网格状均布自渗井。抽水井深29m、自渗井深27m。
　　4.2 基坑支护方案
　　4.2.1 护坡桩
　　(1)采用长臂螺旋成孔的螺旋钻孔机。
　　(2)护坡桩采用现浇混凝土灌注桩，其直径为800mm，间距1500mm，钢筋笼顶标高-2.500m，主筋1l 25，其中有2根配在最大弯矩处；加强箍筋 14@2000；绕筋 6.5@200。桩数422根，保证护坡桩嵌固深度大于5m，钢筋笼长22.0m。
　　4.2.2 土层锚杆
　　(1)土层锚杆孔径150mm，孔内采用高压水泥浆充实，锚杆内拉筋采用钢绞线。设置3层锚杆，第一层锚杆的锚头锚固在帽梁上，二、三两层锚杆的锚头锚固在腰梁上。针对基坑最长边达200m、边坡土体拱形效应小和中部易产生变形等问题及基坑上部土质条件差的具体情况，上部两层锚杆锚固段长度在原设计的基础上增长2～3m(约20％)。各层锚杆的主要参数见表1。
　　表1 锚杆主要参数
　　
　　
　　摘要：随着我国建筑业的快速发展，建筑高度越来越高，建筑基础设计越来越深。要求施工单位科学合理地组织建筑开挖工程与基坑支护施工，这是提高施工工程质量与施工进度的保障。本文通过笔者的相关工作经验，结合工程实例，探讨了基坑支护方案及施工技术。
　　关键词：基坑支护；深基坑；灌注桩；锚杆支护
　　一 工程概况
　　某商业大厦工程檐高91.95m，建筑面积195800m2，占地面积20000m2。该工程地上及地下环境复杂。西侧面临沿街大道，北侧办公大楼地下各种管线错综复杂，最近者距基坑仅1.5m；东南侧楼房距离基坑边尺寸一般为6m。基坑平面尺寸203m×l16m，支护面积为12600m2，开挖平均深度19.9m，最大挖深21.5m。
　　二 地质和地下水概况
　　基坑位置自上而下为：
　　①杂填土，厚1.2～4.2m，松散；②粘质粉土、粉质粘土，厚5～7m，饱和、软塑、中高压缩性，是潜水、滞水的主要水层；③粘质粉土层，厚8m，饱和、可塑一硬塑、中高压缩性；④粉质粉土、粉质粘土层与粘土、重粉质粘土交互层，厚3.8m，饱和、可塑一硬塑、低压
　　缩性，且不均匀有较高强度的砂质粘结物；⑤卵石层，厚6.3～7.4m，饱和、硬塑、密实，中间分布细砂及粉质粘土层。
　　本工程降水面积超过20000m2，降深要求大于23m，基坑开挖范围内分布有3层较为复杂的地下水，含水层的渗透系数分别小于1m／d或大于100m／d，差异极大，降水地质条件十分复杂。
　　三 支护及降水施工难点
　　3.1 降水
　　(1)基坑面积大且深。
　　(2)第三层水为承压水，距基坑底板仅0.05～0.53m，有报告显示，本场区的承压水年均上升达3.55m。
　　(3)基坑周边地下各种市政、通讯管网复杂，须考虑由降水所引起的周边建筑物沉降问题。
　　3.2 基坑支护
　　(1)基坑开挖深度约20m，且基坑最长边达200m，尤其是中部易产生变形，因此合理加强锚杆锚固强度，是保证边坡稳定性的关键。
　　(2)土质条件差，尤其是上部土层的内摩擦角仅150左右，对支护结构的侧压力较大，支护结构必须具有足够的抗侧压力能力。
　　(3)本工程基坑周边地上环境复杂，地下管网较多，不能因设置锚杆破坏地下设施。
　　(4)施工工期紧，全部基坑支护降水工程要在100d内完成。
　　四 确定实施方案
　　4.1 降水方案
　　采用自渗上层滞水及层间水和抽降承压水相结合的降水方法。在基坑周边自渗井与大管井交替间隔布置，间距7.5m；基坑内20m间距网格状均布自渗井。抽水井深29m、自渗井深27m。
　　4.2 基坑支护方案
　　4.2.1 护坡桩
　　(1)采用长臂螺旋成孔的螺旋钻孔机。
　　(2)护坡桩采用现浇混凝土灌注桩，其直径为800mm，间距1500mm，钢筋笼顶标高-2.500m，主筋1l 25，其中有2根配在最大弯矩处；加强箍筋 14@2000；绕筋 6.5@200。桩数422根，保证护坡桩嵌固深度大于5m，钢筋笼长22.0m。
　　4.2.2 土层锚杆
　　(1)土层锚杆孔径150mm，孔内采用高压水泥浆充实，锚杆内拉筋采用钢绞线。设置3层锚杆，第一层锚杆的锚头锚固在帽梁上，二、三两层锚杆的锚头锚固在腰梁上。针对基坑最长边达200m、边坡土体拱形效应小和中部易产生变形等问题及基坑上部土质条件差的具体情况，上部两层锚杆锚固段长度在原设计的基础上增长2～3m(约20％)。各层锚杆的主要参数见表1。
　　表1 锚杆主要参数
　　
　　
　　图1 锚头、桩和结构外皮的关系
　　(1)在钻机桩架的滑道上，设置两个具有定向作用的护筒，内径仅大于钻杆直径10mm，解决了钻杆的摩擦与摆动问题：
　　(2)在挺杆底部设置自制重力垂直度仪。
　　(3)桩位对中后，在挺杆底部垫枕木并压实，保证在挺杆受力摆动时，靠钻机绕轴自锁装置和挺杆与枕产木产生的摩擦力抵抗摆动，使桩位不产生变化。

　　(4)在桩中心对位、钻杆调垂直度后，用经纬仪再检测钻杆垂直度，并在钻孔过程中随时监测，确保定位误差小于5mm，施工误差小于lOmm。
　　5.2 成桩质量控制
　　采用长螺旋钻孔压浆成孔工艺，在该层用水灰比0.6以下的水泥浆护壁，高度达7m，解决了成孔后孔壁塌落的难题，既保证孔底沉渣厚度小于0.5，又超钻0.5m以上，使桩长符合设计要求。采用隔三打一跳打法的顺序，保证了邻近桩的成孔及混凝土质量。
　　采用商品混凝土，充分考虑了坍落度(180-200mm)、粘聚性、凝结时间、强度增长等因素。现场设2台输送泵.沿基坑周围布置输送管，为防止钻孔后地下水向孔内渗流破坏孔壁，应保证混凝土及时供应、连续浇筑。浇筑后对护坡桩进行低应变检测，结果证明桩身完整，成桩质量好，属I类桩。
　　5.3 锚杆施工
　　(1)第一二层锚杆处于潜水层，易塌孔，采用水泥浆护壁成孔；第三层锚杆处于可塑一硬塑土层中，可干成孔作业(图2)。为缩短工期，部分采用人工掏孔成孔。对一二层水泥护壁成孔、干成孔及三层人工掏孔成孔的锚杆进行张拉对比，结果表明各方法均满足设计要求。
　　
　　
　　图2 锚杆剖面图
　　(2)锁定锚杆时，考虑到由于桩与支撑板之间接触不严密，锚片与钢绞线可能出现滑锚现象，工字钢梁垫板受力变形等原因会造成预应力损失，故提高了张拉力，锁定在设计值的80％，可最大限度地控制土层锚杆的位移量。
　　(3)锚杆与土方施工中，将原每次挖2～3m深改为挖1层锚杆深。待有工作面后，集中10台钻机同时施工；并在水泥浆中掺人早强剂，将张拉期从7d缩短到3d。采取此措施可缩短工期。
　　六 基坑边坡监测
　　基坑支护分专业监测和支护分包单位自行监测。监测采用设置基准点，架设J2经纬仪，要求精度为0.1mm。基坑边坡水平位移监测，自基坑开挖至基础工程结束，最大水平位移24mm，平均14.45mm，未见异常变化。专业监测从基坑开挖之前至地下基础工程施工到±0.000结束，定期监测。整体基坑的平均位移量为14.79mm，最大位移量为25.4mm，未超出设计极限位移量(30mm)，基坑支护工程质量完好。
　　七 施工体会
　　(1)采用长螺旋钻孔、水泥浆护壁、灌筑混凝土的工艺进行护坡桩施工，施工速度快，无噪声，无振动，无排污。在护坡桩内侧砌筑衬墙，作为外墙的一侧模板，解决了基础结构外侧留置作业面，回填土及施工场地狭小的问题。
　　(2)桩锚支护的基坑设计必须联系实际。本工程针对基坑最长边达200m、边坡土体拱形效应小及基坑上部土质条件差的具体情况，对上部两层锚杆锚固段长度在原设计的基础上增长2～3m(约20％)，解决了基坑长边中部变形过大的问题。桩身配筋若完全按计算的最大弯矩值配置，很不经济，本工程根据土质情况及施工经验，采取针对最大弯矩值处加强配筋的办法，效果良好。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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