深基坑支护施工技术的应用研究

2022-07-03陈贺

低温建筑技术 2022年5期

陈贺

（上海交通大学医学院，上海 200025）

0 引言

现阶段经济飞速发展，高层建筑的体量迅速增加，且城市土地资源紧缺，对深基坑支护施工技术提出了更高的要求。随着我国建筑行业的快速发展，深基坑支护施工技术不断创新，其应用也逐渐成熟，但是深基坑支护形式的选择受周边环境、地质条件、水文条件及工程造价等多方面因素影响，同时施工具有危险性大、类型多、难度大等特点［1］。多数项目都是应用单一的深基坑支护技术，对于在复杂环境中复合式深基坑支护技术的应用研究相对较少。基于此，结合工程实例，从保证深基坑支护作业的质量和安全性的角度出发，通过围护结构、支撑体系、基坑监测等方面对深基坑支护施工技术的应用进行分析，旨在为建筑工程中深基坑支护施工技术的创新及应用提供参考。

1 工程概况

某工程总建筑面积303629.68m2，其中地上建筑面积238020.8m2，地下建筑面积65608.88m2，包括13栋主要单体，3个配套用房，3个连廊及3座地下1层地下室。基坑总面积约为74000m2，开挖深度6.4～7.9m，局部落深1.0～4.0m。建设场地内分布多条明浜及暗浜，场地表层有较厚的杂填土层。周边环境情况如下：

（1）东侧：基坑东侧为河道，采用浆砌块石斜坡护岸，基坑内边线距河道蓝线最近处约3.8m，该河道处于红线内部。

（2）南侧：基坑南侧为已建市政道路，该道路处于红线内部，经物探发现目前埋藏众多市政管线，基坑内边线距离红线最近处约3m，距离最近的电力电缆约3.5m。

（3）西侧：基坑西侧为已建市政道路，该道路处于红线内部，经物探发现目前道路下方埋藏众多市政管线，基坑内边线距离红线最近处约4.4m，距离最近的燃气管约26m（3倍开挖深度外）。

（4）北侧：基坑北侧为河道，采用浆砌块石斜坡护岸，基坑内边线距离河道蓝线7.6m。基坑西北侧为已建建筑，地上4层，地下1层，距离基坑最近处约29m。

2 深基坑支护施工技术

工程场地自然地面标高+4.2～+4.8m，基坑底标高-1.8～-3.3m，基坑南侧局部邻近管线处环境保护等级为二级，其它区域环境保护等级为三级。综合考虑基坑周边环境、地质条件、水文条件及工程造价等多方面因素影响后采用双轴水泥土搅拌桩重力坝、钻孔灌注桩结合双排双轴搅拌桩止水帷幕+一道水平支撑（局部采用钢管斜抛撑）、重力坝内插钻孔桩+局部暗梁复合型、拉森钢板桩/PC工法组合钢板桩+一道水平钢支撑的支护型式。分区分界处采用放坡处理方式。以下通过深基坑支护中围护结构、支撑体系、基坑监测等方面对深基坑支护施工技术的应用进行分析和阐述。

2.1 围护结构

2.1.1 双轴搅拌桩施工

（1）工程围护重力坝、基坑内被动区土体、集水井和电梯井等深坑封闭加固均采用700@500mm的双轴水泥土搅拌桩，搭接200，水泥掺量13%，暗浜区域提升至15%。其中围护被动区采用4.2m宽墩式加固或裙边加固，2m及以下深坑采用1.2m宽深坑加固，2m以上深坑采用2.2m宽深坑加固，被动区加固顶部回掺至+2m。双轴搅拌桩在施工过程中应严格控制钻头下沉、提升速度和水泥浆比重，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录［2］。

（2）围护开槽先做，之后再进行放坡卸土，做支撑。卸土深度严格按照设计给的图纸进行，围护顶卸土放坡按照1：1放坡，坡面加固，用80mm厚C20混凝土配6@200×200mm钢筋，并再水平和竖直方向间距1m梅花形布置10插筋。坡底和坡顶都设置排水沟，整个放坡平台进行硬化，放坡平台向排水沟位置泛水1%。重力坝顶部需设置200mm厚的钢筋混凝土压顶板，压顶板设置双向配筋，钢筋直径10mm，间距200mm如图1所示。

图1 围护顶卸土示意图

2.1.2 钻孔灌注桩施工

（2）围护桩正式施工前进行试成孔，利用空闲场地分别采用3个桩径700、800、850mm作为围护排桩试成孔，深度同相应类型深度。根据试成孔指标及参数调整施工工艺及机械设备。首先施工双轴水泥土搅拌桩止水帷幕，后跟进施工钻孔灌注围护桩，钻孔灌注桩应严格按照间隔成孔4倍桩径间距或36h的要求施工［3］。在施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的最优钻进参数。在成孔过程中，要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。

2.1.3 拉森钢板桩、PC工法组合钢板桩施工

（1）基坑西侧连通道用拉森钢板桩围护的方式，钢板桩型号为FSP-VI，钢板桩有效长度18m，采用一道型钢围檩（部分区域两道），钢板桩采用PC450打桩机施打，采用“屏风式打入法”，利用两根H型钢作为围檩导向架，10～20块钢板成排插入导架内，呈屏风状，逐块阶梯式分批次打入。地下室通道采用630×14PC工法组合钢管桩围护，采用履带吊配合振动锤施工。

（2）钢板桩接口采用小企口连接，企口涂抹黄油回丝加强桩身止水效果。钢板桩锁口对准振动锤咬口时，开振动锤油泵夹紧钢板柱，桩锤和钢板桩在沉桩过程中始终保持在同一直线上。在基坑顶板完成、钢支撑及围檩拆除且外墙板与钢板桩之间的空隙回填后，方可拔除钢板桩。因钢板桩拔出时会形成孔隙，必须及时填充，填充方式采用压力注浆，以免因拔桩而造成周边地表下陷［4］。为防止邻近板桩同时拔出，可采用在邻近板桩上堆压重物的方式。

2.2 支撑体系

2.2.1 PC支撑施工

基坑共一道钢筋混凝土支撑，其中心标高为+2.2/+2.7m，混凝土压顶梁1000×800mm，混凝土主撑900×800mm，混凝土连接杆600×600mm，支撑底模采用木模板垫层。当机械开挖至支撑底标高时，人工找平，并根据基准点对支撑标高进行控制，然后进行浇筑。待支撑系统全部形成并达到设计强度后，方可开挖支撑系统下方土体，待基坑底板施工完成，并达到设计强度80%之后方可拆除支撑。主次支撑钢筋交错施工时，为避免主次支撑相互交接时此部位节点偏高，造成结合点偏厚，中间部位采取次撑主筋穿于主撑内筋内侧。

2.2.2 钢支撑施工

基坑共两道钢支撑，第一道钢支撑中心标高为+4.1m，第二道钢支撑中心标高为+1.1m，钢支撑采用609×16的钢管，围凛采用双拼H700×300型钢，水平连杆采用H400×400型钢。钢板桩与钢围凛间采用钢牛腿满焊连接，钢围檩需贴合钢板桩，并与钢板桩焊接，钢围檩与钢板桩之间的缝隙应灌以C30细石混凝土填实见图2。钢支撑开槽架设安装，安装必须平直，安装完毕后，应及时检查各节点的连接状况见图3。待地下室基础底板以及传力带混凝土强度满足设计要求的80%后拆除第一道钢支撑，待顶板完成后拆除第二道钢支撑。施工过程中坑边需设置临边护栏，并设立醒目标志，防止人员坠落造成伤害，禁止坑内及坑外施工设备触碰钢支撑。

图2 钢围檩与围护桩连接节点详图（单位：mm）

图3 钢支撑与钢围檩连接节点详图（单位：mm）

2.2.3 斜抛撑施工

图4 斜抛撑节点详图

2.2.4 竖向支撑施工

工程采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支承构件。支撑下钢立柱采用截面为420mm×420mm的角钢格构柱，支撑钢立柱角钢采用4L125×12。支撑下立柱桩采用700mm的钻孔灌注桩、桩长20m。钢立柱施工前，施工单位应结合结构施工图复核桩位与轴线关系尺寸，确保钢立柱与结构柱不发生矛盾，确认无误后方可施工。施工过程中施工单位应采取有效的调垂措施确保钢立柱的垂直度，监理单位应严格监督并按照规范、图纸要求对钢立柱的垂直度进行检查。钢立柱应整体吊装入孔就位，如确需分节安装，必须保证焊接质量及垂直度要求。水平支撑拆除后方可割除钢格构柱。

2.2.5 换撑施工

工程底板后浇带位置采用工28a@3000mm工字钢换撑，封头板为200×350×10mm，型钢通过封头板与底板连接，型钢与封头板连接处均满焊，焊缝高度不小于8mm，并确保型钢封头板与底板连接紧密如图5所示。地下室底板与围护桩之间有一定的空隙，需要在这些空隙里面填满与底板同强度等级的素混凝土，增加底板与围护桩之间的粘结力，以达到支撑的效果，同时能够减小拆除上部支撑后围护桩悬臂的长度，增大基坑的安全性［5］。底板换撑施工前，应清理干净基层杂物，混凝土要振捣密实，严格控制混凝土浇筑标高，保证素混凝土换撑板带与底板同厚如图6所示。

图5 基础底板后浇带换撑图（单位：mm）

图6 换撑板带示意图

2.3 基坑监测

（1）工程基坑面积大，开挖深度超过7m，基坑监测工作任务重、难度大。基坑监测单位要严格按照监测方案，采用信息化监测技术对基坑工程进行全过程监测，主要监测内容包括围护桩顶部垂直和水平位移、围护桩深层水平位移、坑外地面沉降、支撑轴力、立柱的变形、坑内外地下水位、邻近地下管线垂直和水平位移、邻近建筑物的沉降和倾斜、临时边坡的稳定［6］。基坑西侧、南侧道路上的管线位移和东侧、北侧河道附近的地下水位是监测的重点工作。

（2）监测工作从工程桩（围护桩）施工开始，至±0.000结构顶板施工结束土方回填完成止。当监测数据出现突变或达到报警值时，加密监测频率，待监测数据稳定后，再逐渐将监测频率恢复正常。若基坑变形持续增大，根据具体情况采取加固基坑坡脚、增加坑内支撑、水泥砂浆填灌坑外裂缝、增加坑外降水及排水等措施，同时启动基坑监测应急预案，基坑周边拉警戒线，安全员加强巡视。