何志文　杨国巍

(安徽省地质矿产勘查局322地质队)



基坑联合支护在某钢厂一次铁皮沉淀池与冲渣沟的应用

何志文杨国巍

(安徽省地质矿产勘查局322地质队)

针对某钢厂一次铁皮沉淀池与冲渣沟基坑开挖深度大、地质条件较复杂的工程背景，在考虑对基坑邻近周边管桩进行保护的基础上，提出了喷锚网防护、深层搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩和内支撑的联合支护方案。实践表明：该方案的实施可有效控制施工期间的基坑位移，保证深基坑施工与周围建筑物及地下管线的安全，降低工程成本，缩短工期，经济效益显著。

喷锚网防护联合支护基坑位移

某钢厂开发的产能置换技改项目(一次铁皮沉淀池及加压泵房工程项目)地下建筑面积共约273m2，由沉淀池和冲渣沟两部分组成。沉淀池呈长方形，尺寸为13.3m×10.8m(长×宽)，基坑开挖深度-12.5m；冲渣沟呈L形(5.5m×2.2m+52m×2.2m)，基坑开挖深度-8.5～-6.8m，地面标高约7.30m。沉淀池周围有6个连铸基础，均为管桩基础，因而有必要对基坑邻近周边管桩进行有效保护，并控制施工期间的基坑位移。

1　地质概况

表1　基坑边坡支护结构设计参数

2　基坑支护设计

2.1联合支护形式

联合支护结构是根据周围环境、场地地层条件及功能要求，在同一基坑支护结构上采用2种或2种以上的工艺、不同作用机理的支护结构，通过发挥各自的支护特点，共同保证基坑稳定的一个支护系统。传统的基坑支护形式主要有放坡开挖及简易支护、重力式支护结构、内撑式机构、拉锚式支护结构、土钉墙支护结构、悬臂式支护结构等。联合支护结构是将上述基坑支护形式根据场地的地层和周边环境条件进行有机结合并在同一基坑中进行应用，从而达到保证基坑支护工程安全的目的[1-5]。

2.2基坑支护方案

基坑周围条件相对简单，地层较复杂，但深度大。基坑侧壁安全等级划归二级，基坑侧壁重要性系数为1.00。工程重点是确保在施工期间基坑位移得到有效控制，顾及到连铸基础为管桩基础，因而还须考虑对基坑邻近周边管桩的保护。经多个支护设计方案的优化选择，根据不同地段和工程要求，采用多种不同的基坑支护形式进行联合支护，基坑平面布置如图1所示。

图1　基坑支护平面布置

2.2.1沉淀池基坑支护

沉淀池段即B—C—D—E段(图1)，采用放坡喷锚网防护+深层搅拌桩止水帷幕+钻孔灌注桩+内支撑支护，支护长度(按坑底计算)约48m，基坑深度12.5m。具体方案为：①基坑顶部放坡开挖，放坡高度3.5m，坡率1∶1，坡面设喷锚网防护，坡底形成宽4.0m的放坡平台；②放坡平台以下设单排φ800mm钻孔灌注桩，间距0.95m，深19m，抗滑、抗倾覆，桩顶设置宽900mm、高600mm钢筋混凝土冠梁，冠梁处采用H500mm×300mm钢设第一道水平支撑，第二道水平支撑位于第一道水平支撑以下4.5m处，采用型钢焊接，冠梁顶低于地表3.50m，与放坡平台位于同一水平，钻孔灌注桩形成的基坑侧壁与沉淀池边线一致，不预留施工空间，基坑侧壁形成构筑物外模；③灌注桩外侧设2排双头φ700mm深层搅拌桩，深13m，止水、止管涌、止坑底底鼓，桩顶设置厚200mm钢筋混凝土压顶板，并插入长1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋，压顶板低于地表3.5m，与放坡平台位于同一水平。

2.2.2冲渣沟基坑支护

冲渣沟段即E—F—G—A—B段(图1)，基坑深6.8～8.5m，采用放坡喷锚网防护+重力式深层搅拌桩支护及止水帷幕，共分为2个部分，支护长度(按坑底计算)约140m。具体方案为：①基坑顶部放坡卸载，放坡高度为3.5m；②放坡坡率1∶1，坡面设喷锚网防护，坡底与顶桩形成宽5m的放坡平台；③设置4～6排φ700mm深层搅拌桩，深11.5m，墙厚2.2～3.2m，止水、止管涌、止坑底底鼓，桩顶设厚200mm钢筋混凝土压顶板，并插入长1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋和长6～7m、φ60mm×2.5mm钢管、深层搅拌桩形成的基坑侧壁距冲渣沟边线不小于500mm，即预留的施工空间。

2.2.3沉淀池与冲渣沟之间支护

共一段，即A—D段(图1)，为重力式深层搅拌桩支护，支护长度(按坑底计算约)10.5m。具体方案为：①6排格栅状双头φ700mm深层搅拌桩，深11.5m，止水、止管涌、止坑底底鼓，墙厚3.2m；②桩顶设厚200mm钢筋混凝土压顶板，并插入长6m的2根φ60mm钢管及长1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋；③桩顶低于地表约8m，与冲渣沟底面位于同一水平。

2.3基坑降排水措施

基坑坑顶设置截水沟，基坑坡脚设置一道环形封闭排水沟，集水坑根据实际渗水量确定尺寸。截水沟与排水沟净断面尺寸为300mm×300mm。坑内采用管井降水，井径600mm，全孔下入无砂水泥砾石滤水管，滤水管直径500mm，均匀回填粒径4～7mm的豆石粒料至孔口下1.0mm处，滤料以上回填黏土至孔口，滤水管内下入潜水泵，根据计算，场地内布置管井7眼。

3　基坑支护施工关键技术措施及质量控制

为保证施工工期与质量，工程按照分项内容分为若干个作业段，按节奏流水线组织施工。基坑支护现场总体施工步骤为放坡开挖→喷锚支护→重力式深层搅拌桩支护及止水帷幕施工→钻孔灌注桩施工→土方分层分段开挖及内支撑支护施工。

3.1深层搅拌桩施工技术方案及质量控制

采用双轴深层水泥土搅拌桩，搅拌机叶片直径700mm，桩间距1 000mm，排与排之间轴间距500mm，桩长11.5～13m。水泥采用强度等级为32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。

3.1.1施工工艺流程

为提高水泥土搅拌桩的均匀密实度，土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉及提升速度，使原状土充分破碎，从而有利于水泥浆与土体均匀拌合。搅拌桩施工采用“4搅2喷”的施工方案，工艺流程如图2所示。

图2　水泥土搅拌桩施工工艺流程

3.1.2质量控制措施

(1)严格控制水泥浆质量。水泥进场后应按要求严格复检，检验合格后方可使用。浆液严禁发生离析，水泥浆液应严格按预定配比制作。浆液倒入料斗时应加筛过滤，以免残渣损坏泵体和堵管。泵送浆液前，应保持浆液管湿润，以利输浆。

(2)桩位及垂直度控制。正确掌握桩位，在基坑外受施工影响范围内设置一定数量的控制检查桩，以便随时检查轴线和桩位的准确性。在桩机上设置水平尺及垂直吊线，施工全过程确保桩身垂直度的偏差在允许范围内。

(3)根据设计要求和成桩试验结果调整灰浆泵压力，保证钻进速度与流量匹配，防止送浆压力不足和桩身断浆。全桩须均匀注浆，不得发生土浆夹心层，若发现管道堵塞，应立即停泵处理。

(4)桩与桩的搭接。每次施工作业前，应仔细量测已施工桩与钻杆间距，确保桩与桩之间的咬合距离保持在200mm左右。搭接时间不应大于12h，若超过时间，搭接施工中须放慢搅拌速度保证搭接质量。

3.2钻孔灌注桩施工技术方案及质量控制

工程采用水下钻孔混凝土灌注桩工艺，桩身混凝土强度等级C30，桩直径800mm，桩中心间距950mm。施工过程中采用泥浆护壁工艺，正循环回转钻进成孔；钢筋笼现场绑扎制作，安放钢筋笼时在孔口进行焊接；成桩采用商品混凝土灌入料斗、导管连续水下灌注的方法。钻孔灌注桩施工质量控制措施为：

(1)孔位及钻孔垂直度控制。钻机就位后底座和顶端应保持平稳，并进行钻杆对中和井架的垂直度检验，保证钻进时的垂直度和桩位偏差在允许范围内，钢护筒倾斜度不大于1%。

(2)钢筋笼的制作与安装。钢筋笼现场加工，并焊接钢筋净保护层(厚5cm)，钢筋笼须垂直吊入孔中，避免刮碰孔壁，若无法顺利下放至设计标高，则应将其吊出孔外，重新清孔后再进行吊放，不得采用冲击等方法强行入孔，以免损坏钢筋笼及孔壁。

(3)水下灌注混凝土。水下混凝土灌注采用刚性导管施工，导管须进行严密性检查，混凝土灌注须连续施工，导管埋深宜为2～6m。

3.3基坑监测

(1)在基坑工程施工前，应调查分析周边管网的分布、埋深，建筑物基础型式，建筑物、管网的既有缺陷，并对已有的缺陷进行备案，该类缺陷是否因基坑工程发展，应进行后续观测。

(2)监测基准点须布置于稳定地段，监测点的布置重点为临近相对重要建筑、管网的地质不良区域以及最可能形成危害的部位。基坑开挖施工前，须测读监测点的初始值。

(3)观测周期。原则上基坑开挖期为每日一测，基坑支护施工期的间隔不超过3d，支护完成后的基坑使用期，每7d一测。根据测得的变形与应力变化趋势，可适当调整观测周期，遇降水、地下水异常、变形发展异常和突变，须加大观测频率，一旦出现可能造成重大危害的征兆时，必要情况下，应进行连续观测。

(4)报警值。一般情况下，桩顶水平、垂直位移大于5mm/d(土方开挖阶段10mm/d)或累计大于50mm，地下管线及临近建筑的控制值应根据相关规范要求确定。

4　结　论

(1)综合考虑了某钢厂一次铁皮沉淀池与冲渣沟基坑支护工程的开挖深度、工程地质及水文地质条件、基坑周边环境因素，确定了联合支护形式，即上部采用放坡开挖，喷锚网支护，下部以水泥土搅拌桩为主，局部再结合钻孔灌注桩+内支撑形式进行支护。

(2)水泥土搅拌桩与灌注桩的组合支护结构既充分利用了灌注桩的侧向刚度大、整体稳定性好、变形控制能力强等特点，又发挥了水泥土搅拌桩对土体的加固作用及良好的止水性能，使得联合支护结构的综合能力大大加强，实现了对邻近周边混凝土管桩基础的严格变形控制，且对于周边环境无不良影响。

[1]李锐.联合支护结构基坑安全性分析研究[D].成都：成都理工大学，2014．

[2]张天平.水泥土桩-灌注桩组合支护结构应用研究[D].天津：天津大学，2003．

[3]中国建筑科学研究院.JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国标准出版社，2012．

[4]李俊才，陆峰，孙剑，等.钻孔灌注桩-深层搅拌桩咬合支护结构的应用研究[J].岩土工程学报，2008(S)：592-596．

[5]赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000．

ApplicationoftheCombinedSupportingTechniqueofthePrimarySedimentationTankandSlagDitchofaSteelMill

HeZhiwenYangGuowei

(No.322GeologicalBrigadeofAnhuiGeology&MineralResourcesExplorationBureau)

Theexcavationdepthsofthefoundationditchoftheprimarysedimentationtankandslagditchofasteelmillarelarge,besidesthat,thegeologicalconditionsiscomplex,basedontheaboveengineeringbackground,basedonconductingtheprotectionoftheadjacentsurroundingtubularpilesofthefoundationditch,thecombinedsupportingschemeofshotcreterockboltmeshsupport,waterproofcurtainofdeepmixingpile,boredpileandinnersupport.Theapplicationresultsofthecombinedsupportingschemeshowthatthefoundationditchdisplacementcanbecontrolledeffectivelyduringtheperiodofconstruction,thesuccessfulconstructionofthedeepfoundationditchandthesafetyoftheadjacentsurroundingbuildingsandundergroundpipelineareguaranteed,theengineeringcostsisreduced,andtheconstructionperiodisshortened,therefore,thefavorableeconomicbenefitsisobtained.

Shotcreterockboltmeshsupport,Combinedsupporting,Foundationditchdisplacement

2016-05-25)

何志文(1969—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市花山区江东大道1500号。