浅谈高层建筑中深基坑施工技术

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　　【摘 要】随着城市建设的不断发展，建筑技术不断更新，深基坑施工技术成为当前一个重大的工程课题。笔者通过结合工程实例，对具体深基坑工程的施工及综合支护技术所取得的良好效果进行了要点分析，点滴经验，仅供同行参考。
　　【关键词】高层建筑；深基坑；土钉墙；支护技术；
　　一、工程概况
　　郴州市某高层住宅，高18层，长56m，宽15m，设地下车库,总建筑面积26600m2，。基坑开挖深度为7.2m，基坑东西长84m，南北宽44m，西端变窄为20m。基坑南侧有6层新建住宅楼，距基坑边缘8m；东侧南角为9层办公楼（桩基础）；西段南侧有二层建筑（居民房）；北侧为城市主干道路，距基坑边缘9m，北侧西段沿基坑方向有燃气暖气管道。工程地质勘察揭示自上而下的土层分布情况如下：杂填土，厚度1.0m；粉土，厚度3.0m；粉质粘土，厚度4.0m；粘土，厚度6.0m；粉细砂土，厚度4.5m；其中地下水平均埋深约为2m，基坑开挖和基础施工时必须对地下水进行处理。
　　二 施工措施
　　由工程地质条件和基坑周围的环境可知，该基坑地下水位高，开挖深度较大，基坑周围环境复杂且不具备放坡开挖的条件。为了保证基坑和周围建筑物及市政设施的安全并考虑经济方面的因素，采用了如下处理措施。
　　1、地下水位高，如采用降水措施可能引起地面沉降，周围建筑物及市政设施发生偏移甚至开裂。为保证安全，沿基坑周边设置深层搅拌桩作为止水帷幕。
　　2、基坑的南北两侧有建筑物和市政设施，对支护的要求较高；而东西两侧要求相对较低，并且可以适当放坡。因此对整个基坑有针对性的采取分段支护，为控制南北两侧坑壁的变形，采用钻孔灌注桩和锚杆作为支挡结构；东西两侧采用土钉防护坡面及坡体的安全（图1）
　　
　　图1 基坑支护平面图
　　2.1 深层搅拌桩
　　本工程采用双排深层水泥搅拌桩作为防水帷幕，直径600mm。为了加强止水效果，桩与桩之间嵌套长度为150mm、桩长为9.0m，搅拌桩水泥土强度等级为1.0～1.2MPa，水泥掺入量为15%，水泥浆水灰比为0.45。
　　根据本工程深层水泥搅拌桩的形式、长度（最大成桩长度9.0m），并且考虑到施工场地小以及工期较紧等限制因素，采用两台SPJ－18B型搅拌桩机同时施工，SPJ－18B型搅拌桩机地基加固最大深度18m，喷浆最大成桩直径1000mm，功率45kW，桩机总重11.5t，可以满足设计搅拌桩施工要求，且由于桩机较轻，操作移动灵活，其施工要点如下。
　　1、确定桩位。我们要按照设计图纸放线，首先我们要用全站仪准确定位出各部位搅拌桩施工边线的位置；然后通过钢卷尺准确的测量出每根桩的桩位，桩位插板条标示，测放桩位偏差不大于10mm。
　　2、钻机定位。为了确保施工中不发生倾斜、移动，成桩设备安装就位应该平整和稳固，且在桩架上要设置用于施工中观测深度和斜度的装置。当地面高低不平时，应调整塔架丝杆或平台基座使搅拌轴保持垂直，误差不宜超过20mm，搅拌轴垂直偏差不超过1.0％。
　　3、采用四搅三喷施工工艺。喷浆搅拌下沉；喷浆搅拌提升；重复下沉（余浆喷在上部较差桩段）；重复提升。
　　4、水泥浆制备。原材料必须经检测合格后方可使用；严格控制水泥掺入量为15%，水灰比为0.45～0.55（水泥∶水∶外加剂＝1∶0.45∶0.02）；水泥浆必须充分拌和均匀，每次投料后搅拌时间不得少于3min；可根据情况加入适量的外加剂改善和易性；制备好的水泥浆经过滤后倒入贮浆池；根据设计要求和成桩试验结果调整压力，连续均匀喷浆；每次钻至桩底和桩顶时，应在原地喷浆搅拌30s；搅拌时钻杆的钻进、提升速度控制在0.5～1.0m／min，钻杆转速为60r／min。
　　2.2钻孔灌注桩
　　钻孔灌注桩抗侧刚度大，抗弯能力强，变形相对较小，有利于保护周围建筑物和市政设施的安全，因此本工程采用钻孔灌注桩作为支挡结构。灌注桩具体设计参数如下：桩径为600mm，桩长采用12m，桩中心距为1200mm，混凝土强度等级为C25，钻孔灌注桩内配820＋6Φ18，在受力方向上对称两侧各配置4Φ20，其余为6Φ18分布在240°范围内，箍筋采用螺旋箍筋Φ8＠100／200。
　　为控制基坑南北两侧坑壁的变形，在每根灌注桩桩身上加设3道锚杆，与灌注桩配合使用以控制桩身的侧移；为了加强坑壁的整体性，在桩身锚杆位置处通长设置16a槽钢一道。锚杆的设计参数如下：钢筋为222，水平间距1.2m，长度7.0m，倾角10°，全长注浆，注浆孔直径130mm。
　　为了提高支护体系的整体稳定性，在钻孔灌注桩桩顶设一冠梁，具体参数如下：尺寸400mm×600mm，C25混凝土，8Φ22钢筋，箍筋Φ8＠200。同时，为了防护开挖后的坡面，对坡体表面挂网喷浆，参数如下：6＠250×250钢筋网，喷60～80mm厚C20混凝土，其支护剖面详图见图2。
　　
　　
　　图2 1-1支护剖面详图
　　本工程中钻孔灌注桩采用如下施工工艺：场地平整→桩位放线→开挖浆池→埋设护筒→钻机就位→孔位校正→造孔（泥浆循环，清除废浆、泥渣，清孔换浆）→终孔验收→下钢筋笼→浇筑混凝土→成桩养护→桩基检测。为保证钻孔灌注桩质量，应特别注意以下几点。
　　1、成孔的质量控制。由于成孔是混凝土灌注桩施工中的非常重要的部分，如果其质量控制得不好，将有可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜以及桩端达不到设计要求。
　　2、泥浆的质量控制。泥浆的质量对灌注桩的质量有着直接影响，这是因为泥浆在其中起着护壁、散热、携渣的作用，因此控制泥浆质量极其重要。
　　3、沉渣厚度的控制。由于沉渣也影响着钻孔灌注桩施工质量，且施工规范对孔底沉渣的厚度也做了严格的明文的规定，因此我们必须按照施工程序，加强管理，采取切实措施，避免沉渣超标。
　　4、混凝土的浇筑。浇筑混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜控制在2～4m；在对混凝土进行浇筑时，我们要注意不能中途停工；为了确保桩顶质的量，我们应该在桩顶设计标准高度以上加灌一定高度，以便浇筑结束后，将此段混凝土清除，确保桩基混凝土的质量。
　　本工程中土层锚杆采用如下施工工艺：钻孔→安放钢筋→灌浆→养护→安放槽钢→张拉钢筋→锚头固定。为保证锚杆施工的质量，应特别注意以下几点：
　　（1）钻孔时采用回转式钻机作业，钻孔前应校正孔位的垂直、水平位置和角度偏差，并保证在垂直于坑壁的平面内钻进；钻进过程中应随时注意钻进速度、压力及钻杆的平直；钻进速度一般以0.3～0.4m／min为宜：
　　（2）安放钢筋时锚杆钢筋必须干净，无油污、无铁锈和其他影响钢筋握裹力的杂物；需将两根钢筋焊接成整体；为了使拉杆钢筋安置在钻孔的中心以便插入，应在拉杆表面设置定位器，每隔1.5m～2.0m设置一个；
　　（3）灌浆采用二次灌浆的方法，在灌浆的锚固体内留1根灌浆管，在初凝24h后再次灌浆，使原生的锚固体在压力灌浆下产生裂缝并由浆液充填，以提高锚杆根部与土之间的粘结力；
　　（4）浇筑完成后，须养护7～8d，当砂浆的强度能达到设计强度的70%～80%时，才可以进行张拉；张拉宜采用“跳张法”，即隔二拉一法。
　　2.3土钉墙
　　土钉墙支护结构其实是20世纪70年代发展起来的用于土体开挖和稳定边坡的一种挡土结构。它是由被加固土、放置于原位土体的钢筋及附着于坡面的混凝土面板组成的。具有工期短、造价低、施工简便快捷的优点。本工程中基坑东西两侧可以适当放坡，具备采用土钉支护的条件。土钉的设计参数如下：坡面设3道土钉，1∶0.2放坡，钢筋为22，水平间距1.5m，
　　长度6.0m，倾角10°。全长注浆，注浆孔直径130mm。坡体表面挂网喷浆，Φ6@250×250钢筋网，喷60～80mm厚度C20混凝土（图3）。
　　
　　
　　图3 2-2支护剖面详图
　　本工程中土钉墙采用如下施工工艺：开挖工作面→喷射第一层混凝土→钻孔→安装钢筋→注浆→绑扎钢筋网→喷射第二层混凝土→养护。为了保证土钉墙施工的质量，应特别注意以下几点：
　　1、开挖工作面时应尽量减小对坑壁土体的扰动，严禁超挖；
　　2、钻孔时应仔细复核钻孔位置，保证孔的角度及垂直度，钻孔完成后及时清理孔底沉渣；
　　3、安装钢筋时锚杆钢筋必须干净，无油污、无铁锈和其他影响钢筋置定位器，每隔1.5～2.0m设置一个；
　　4、注浆时采用水灰比0.4～0.5的纯水泥浆，注浆压力不低于1.0MPa，以保证土钉与周围土体的粘结力。
　　三、结语
　　本工程施工中遵循“动态法设计，信息化施工”的原则，根据现场工程地质状况、施工条件的变化，及时变更、调整施工方案，特别是影响周边建筑设施的部位。在整个基坑的开挖支护过程中，对事先设置的5个观测点从施工前至施工结束进行了不间断观测，其中测点4的侧移量最大，数值为8.5mm，满足基坑安全稳定的需要，同时也保证了周边建筑物及市政设施的安全。
　　本工程针对基坑周边环境的不同，综合运用了深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、锚杆和土钉墙多种支护措施，取得了安全、经济、可行的加固效果。
　　

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