洱海流域流砂地层下深基坑支护施工

2018-12-28张牡峰刘耀鹏

山西建筑 2018年36期

方涛李馥张牡峰刘耀鹏

(中建五局第三建设有限公司，湖南长沙 410000)

0 引言

随着人们对地下空间发展的需求不断增加，导致对深基坑工程设计与施工的要求也越来越高[1]，特别是在洱海流域复杂地质条件下的施工。近年来，深基坑支护虽在设计与施工方面取得了良好的成果[2]，但在复杂地质条件下的施工仍存在上部支护结构垮塌、基底渗水等问题，所以现如今如何在保证基坑安全的基础上解决好上述问题已成为研究重点[3]，特别是对于综合考虑安全、合理、经济等方面因素后仍能发挥良好作用的支护方案。

以云南大理某污水处理厂工程为例，对其深基坑支护关键施工技术进行探讨，并结合过程中基坑监测方案，研究洱海流域流砂地层条件下深基坑支护方案的施工技术，为类似工程的设计与施工提供了一定的借鉴。

1 基坑支护基本方案

1.1 支护桩设置

1)第1道止水三轴水泥土搅拌桩有效桩长不小于10.0 m，管径850 mm，间距1 800 mm；

2)第2道止水三轴水泥土搅拌桩有效桩长不小于22.5 m，管径850 mm，间距1 400 mm；于三轴水泥土搅拌桩内侧设置支护悬臂φ1 200灌注桩，有效桩长不小于20.5 m，间距1 400 mm；

3)基坑底设置3排～4排梅花形布设双管高压旋喷桩φ600@1 000进行坑底土加固，有效桩长不小于6.0 m。

1.2 上部放坡卸载

一级放坡，放坡系数为1∶1.3，挂φ8@200×200 mm钢筋网，喷射100厚C20细石混凝土，并设置钢筋钉φ22，L=1.0 m，@1.0 m；中间再设置2排钢花管注浆，采用直径48 mm，壁厚3.5 mm的无缝钢管，长为6.0 m，间距1.5 m。

1.3 冠梁、腰梁及锚索设置

桩顶设置1 000 mm×1300 mm(高×宽)C30钢筋混凝土冠梁；桩面挂φ8@200×200 mm钢筋网喷射100厚C20细石混凝土；灌注桩内侧再设置2道φ600旋喷预应力锚索(6×7φ5钢绞线)，上一道长40 m，间距1.2 m，自由段10 m，锚固段30 m，下一道长35 m，间距1.4 m，自由段8 m，锚固段27 m，抗拔力设计值均为600 kN，锚固预应力锁定值420 kN。

1.4 降排水设置

坡顶与底均设置300 mm×400 mm砖砌排水沟并每隔30 cm～40 cm设置800 mm×800 mm×1 000 mm集水井进行排水与降水。沿基坑顶面采用100厚C20素混凝土进行硬地化，各个放坡沿坡面按2 000 mm×2 000 mm设置PVC排水管φ50，L=300 mm。

根据现场的施工条件及相关地质概况，为降低基坑开挖对周围道路、管线等环境的影响，经过对比分析及专家论证，本工程采用如下基坑支护方案，具体基坑支护示意见图1。

2 关键施工技术

2.1 基坑支护体系施工流程

1)平整场地，清理场地障碍物，开挖三轴水泥土搅拌桩和双管高压旋喷桩导槽(导槽开挖深度1.2 m～1.4 m，导槽宽度每侧比桩外边线宽0.2 m～0.3 m)。

2)施工三轴水泥土搅拌桩及坑内加固双管高压旋喷桩→施工旋挖成孔灌注桩，施工基坑顶排水沟，并与场区排水系统相结合。

3)待三轴水泥土搅拌桩达到7 d后→施工冠梁→待三轴搅拌桩达到不少于28 d龄期后，降土1 m～1.5 m厚→修坡、打入钢筋钉→挂网喷射混凝土→养护3 d后分层分段、对称继续开挖下一层土方依次施工……至灌注桩顶标高。

4)施工第1道旋喷预应力锚索→凿除灌注桩桩头→施工冠梁→待冠梁混凝土强度达到设计强度75%、锚索张拉锁定→挂钢筋网喷射细石混凝土→养护3 d后分层分段、对称继续开挖下一层土方依次施工第2道旋喷预应力锚索……至基坑底。

5)施工坑底排水系统，及时施工底板垫层，施工承台及结构底板。

2.2 关键施工技术

2.2.1挂网喷射混凝土施工

1)植筋施工。

a.弹线定位：在灌注桩表面，设置植筋的位置，进行弹线，横竖线相交部位，即为锚筋的钻孔位置。

b.钻孔：根据弹出的钻孔位置，用冲击钻钻孔。对钻孔过程中出现的未成型废孔，用 1∶1 水泥砂浆填塞补平。钻孔深度允许偏差不大于10 mm，水平位置允许偏差不大于5 mm。

c.清孔：钻孔完成一个结构面后，进行清孔操作。清孔采用 “四吹三刷”法，即先利用吹风机吹清孔浮尘，再用专用毛刷清刷孔壁，反复吹刷，直至将孔内粉尘清理干净。

d.配胶：采用聚氨酯甲基丙烯酸酯或改性环氧树脂等作为植筋粘结剂。

e.注胶：首先将钻孔内的空气排出，其次用手持式自动压力灌浆器将注胶嘴伸入钻好植筋孔中的距孔底5 cm位置处，再推动拉杆使胶料注入孔内，直至灌浆器注胶嘴抽出至离孔口孔深约3 cm位置处时停止注胶。

f.植筋：注胶完成后，立即将加工好的拉结筋，缓缓插入植筋孔。为使植筋胶与锚筋和混凝土孔壁表面粘结密实，插入时沿一定方向转动多次。

g.检查验收：植筋到位后，凝胶前派专人现场看护施工完的拉结筋，严防碰撞。

2)挂网喷射混凝土施工。

a.施工前每隔1 500 mm～2 000 mm设置网格状标记，过程中采用竖向分层流水作业施工，喷射混凝土强度达到设计强度的70%进行下一层喷射混凝土施工，并严格控制好喷射混凝土的厚度，误差为±10 mm。

b.喷射混凝土配合比采用水泥∶中砂∶细石=1∶2.5∶2.5(重量比)，其中，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，中砂和细石的粒径为5 mm～10 mm。待拌和均匀后，采用专门机械进行喷射作业，喷射压力控制在1.0 MPa～2.0 MPa。

2.2.2旋喷锚索施工

1)鉴于场区内地下水丰富，且局部具有承压性，本工程φ600旋喷锚索先采用跟管锚固钻机成孔φ130，即采用带素水泥浆旋喷引孔下锚与带素水泥浆旋喷提升成锚的单管法高压旋喷桩工艺施工。同时，为最大程度地降低锚索成孔作业对周边土体的扰动影响，减少流砂、涌水现象，按“跳开法”施工，并在管侧空隙处用棉花碎布等封堵。

2)锚索杆体采用7×φ5预应力钢绞线，d=15.2 mm，其强度标准值为1 860 N/mm2，设计强度1 320 N/mm2；水灰比0.65～0.90，水泥掺入量不少于450 kg/m，水泥浆液中添加0.5%三乙醇胺或2%～3%生石膏粉复合早强剂，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，旋喷锚注浆压力应在25 MPa～30 MPa。

3)旋喷锚钻孔前按施工图放线确定位置标记，保证钻孔定位误差小于50 mm，孔斜误差小于3°，桩径偏差不超过20 mm[4]。同时，旋喷锚内插钢绞线进入旋喷桩底，钢绞线插入定位误差不超过30 mm，底部标高误差不大于20 cm。若锚固段处于软弱土层或施工过程中钻孔出现漏水、涌水、涌砂等现象时，须采用复喷工艺施工进行加固、封堵。

4)锚头台座的承压面保持平整，并与锚索锚线方向垂直；锚头用冷挤压法与锚盘进行固定，锚具采用OVM系列；待锚索注浆体强度及冠梁、腰梁混凝土强度达到设计强度70%以上时，对锚索进行张拉：

a.正式张拉前，取0.1倍～0.2倍轴向拉力设计值，对锚索张拉1次～2次，使杆体完全平直，各部位接触紧密；b.锚索张拉至1.05倍～1.10倍轴向拉力设计值时，对岩层、砂性土层保持10 min，对粘性土层保持15 min，考虑预应力损失，卸荷至1.1倍～1.15倍预应力锁定值进行锁定；c.预应力锚索锁定后，预应力变化不得超过锚索设计拉力值的10%，否则实施二次张拉以达到设计锁定拉力。为便于后期检测和补偿张拉使用，所有锚索外部张拉段长度不小于1.2 m。

3 基坑支护监测方案

按照规范[5]要求布置监测，施工阶段中基坑支护结构的水平位移：控制值取为65 mm，报警值45 mm，每日变化量5 mm；竖向位移：控制值取为45 mm，报警值30 mm，每日变化量4 mm；深层水平位移：控制值取为70 mm，报警值50 mm，每日变化量5 mm；基坑周边地面沉降：报警值50 mm，每日变化量5 mm；基坑周边建筑物沉降：控制值取为20 mm，报警值15 mm，每日变化量2 mm；地下水位变化：控制值取为1 500 mm，报警值1 000 mm，每日变化量500 mm；锚索拉力：控制值取为600 kN，报警值420 kN，每日变化量60 kN。具体监测项目及监测频率如表1所示。

表1 监测项目及监测频率

截至结构施工结束基坑回填完毕，该监测过程中竖向位移共有10个检测点达到监测报警值的累计值，水平位移共有24个检测点达到监测报警值的累计值，均在基坑开挖至基底后变形趋于稳定，但均在过程中采取了相应加固措施，致使支护结构完好，冠梁、支撑、围檩无裂缝出现，总体安全；现场巡视检查中，发现基坑顶部地表及围栏外侧在基坑开挖期间出现裂缝，但施工工况无异常，检测设施无异常。