深基坑工程复合支护体系施工技术

深基坑工程复合支护体系施工技术

张路

广东百聚建设工程有限公司广东东莞523000

摘要：深基坑工程支护施工是建筑工程深基坑施工中的重要组成部分，直接关系到深基坑施工的质量及安全，对其施工技术展开研究具有十分重要的意义。本文结合某工程实例，对该工程深基坑复合支护体系的设计及施工进行了详细的介绍，为类似工程的施工提供参考。

关键词：深基坑工程；复合支护体系；设计；施工

0引言

随着我国城市建设的不断加快，城市土地资源日益紧缺，为充分利用地上空间，开发地下空间，高层建筑工程的建设日益增加，深基坑工程的施工也越来越多。在建筑深基坑工程施工中，支护施工是其中的一个关键环节，是确保深基坑工程施工的顺利、安全进行的前提，并与建筑工程的整体施工质量息息相关。对此，笔者结合工程实例，进行了相关介绍。

1工程概况

1.1工程基本概况

某建筑工程为框架结构，采用筏板基础+柱下独立柱基础。沿拟建物周边设2层连通式地下室，基坑顶周长299.2m，基坑底边周长280.4m，基坑设计深度为8.5m及10.0m。基坑西面与一河道距离较近，边坡与水面的距离约110m，钻探表明靠西面（近河堤侧）的基坑侧壁的地质情况上部为6.0～7.5m的杂填土，其下部为1.5～2.5m厚度的红黏土，特别是杂填土的厚度较大，基坑支护较为困难、复杂。

1.2工程水文地质概述

工程地质状况根据岩土工程特征及成因，场地岩土层特征自上而下为：杂填土、黏土、粉质黏土、下伏白云岩。场区下伏基岩为中石炭统黄龙组（C2h）灰质白云岩，岩层产状大致水平。岩体基本质量等级Ⅳ级，层顶面距离地面深度约为20.0m。

在勘察深度范围内，实际测量到2层地下水，分别为上层滞水和孔隙-裂隙水。其中上层滞水补给来源以大气降雨、生活废水及附近排水沟水体渗入补给为主；孔隙-裂隙水则以河道洪水期间倒灌补给为主，正常季节场区孔隙-裂隙水水位略高于河水，并向该河道排泄。本工程的工程水文地质情况较为复杂，岩土层渗透系数变化大，且邻近河流，预测施工开挖涌水量差别显著。因此在设计施工时对工程水文地质要引起高度的重视。

2基坑支护设计

2.1基坑支护方案的选择

基坑坑壁土质主要由杂填土和软弱土层组成，基坑土质较差，上层杂填土较厚，特别是靠近河堤一侧厚度为6.1～7.4m，下部的黏土及粉质黏土力学性能较差。基坑开挖深度10.0m、8.5m，根据基坑地质条件和周边建筑物分布情况，对于杂填土较厚的西面采用复合土钉墙支护结构（预应力锚索+锚杆+挂网喷混+注浆微型钢管桩+注浆树根桩），其他断面采用双排桩支护，支护面积约2610m2。根据经验，不设置止水帷幕，基坑开挖中宜谨慎采用降水措施。坑底若采用管井井点（可采用钻孔桩机钻孔）降水，则按照1m2设置1口φ1.2m的降水井。当有超过设计荷载情况（包括材料堆载，车辆荷载等施工荷载）时，局部调整支护结构布置。

2.2支护结构计算

基本计算模式的选取：按土钉墙模式计算，并对平台施工超载进行稳定性验算；土压力采用朗金土压力，进行水土合算；锚杆（索）计算时仅考虑其拉力，忽略其剪力及弯矩，锚杆（索）长度则由满足局部稳定和整体稳定条件共同确定。其中内部稳定验算时采用土压力法，并结合经验修正，进行整体稳定验算时采用圆弧滑动法。

设计计算参数取值根据土工试验数据，结合当地经验按表1选取，基坑顶计算超载按满布取算。

2.3设计典型支护剖面

由于基坑边坡存在较厚杂填土，为确保证周边环境不受破坏，某侧基坑采用上部放坡卸载+注浆微型桩+锚杆（索）+喷射钢筋混凝土面板的复合支护方式：地面高92.50m，计算开挖深10.0m，一阶坡高6.0m，坡率1：0.3，平台宽1.0m，二阶坡高4.0m，坡率1：0.27。典型断面设计见图1。

3基坑支护施工

3.1施工流程

准备→开挖工作面→树根桩施工→上层开挖→修整边坡→钻孔清孔→安装锚杆（锚索）→注浆→铺设、固定钢筋网→喷射混凝土面层并养护→施作围檩→张拉和锁定预应力锚索→钢管桩施工→下层开挖→重复以上锚杆（索）及喷射混凝土面层施工步骤→设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统

3.2微型钢管桩施工

（1）采用地质钻机成孔，成孔孔径为150mm，孔的深度要满足桩长度要求。桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不应大于1.0%。

（2）微型桩内置φ114mm×4.0mm无缝钢管，接长采用同规格钢管套焊，焊接强度与质量应满足现行国家标准要求。桩的接头承载力不应小于母材承载力。

（3）无缝钢管安放前要在管壁上钻孔，间距约为1m，孔径不小于10mm，呈梅花状布置；钢管下部切割开并加工成锥形，以便于下放并防止土体进入钢管。

（4）注浆采用自下而上的工艺，灌设计强度为M20的水泥浆，水灰比0.5，灌浆压力1.0MPa。

（5）微型桩嵌入基坑底的嵌固深度不宜小于2m，桩顶两侧各焊接2φ18mm连接筋，采用喷射厚100mm的C20混凝土通长连接。

（6）成孔类微型桩孔内应充填密实，灌注过程中应防止钢管上浮。

3.3注浆树根桩施工

（1）桩位偏差-20～+20mm，垂直度偏差-1%～+1%。

（2）树根桩钢筋笼宜整根吊放，在钢筋笼下入孔内后，直接往孔内填入10～30mm粒径的碎石及碎石质量约1/3的中砂。采用浆液水灰比为0.5水泥净浆的BW-150型高压泥浆泵一次注浆。

（3）首次注浆待稳定12h后，进行第2次高压注浆。注浆后填补桩顶混凝土或注浆至设计标高。

（4）第1次注浆时，泵的最大工作压力不应低于1.5MPa，开始注浆时，需要1.0MPa的起始压力，将浆液经注浆管从孔底压出，接着注浆压力宜为0.6MPa，使浆液逐渐上冒，直至浆液泛出孔口停止注浆。

5）第2次注浆时，泵的最大工作压力不应低于4.0MPa。待第1次注浆的浆液初凝时方可进行第2次注浆，浆液的终凝时间控制在12～24h范围。第2次注浆压力宜为2.5MPa，且不宜采用水泥砂浆和细石混凝土。

（6）灌浆技术参数：水灰比为0.5，水泥含量不小于375kg/m³；灌浆压力为0.6～2.5MPa；减水剂掺量CaCl2（3%）；中砂30%；碎石75%。

（7）树根桩桩顶钢筋应弯折90°后与面板钢筋焊接双面连接，其焊接长度不小于10d，钢筋的单个焊接接头截面钢筋根数不得超过总根数的50%。

（8）树根桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁，冠梁高度300mm，宽度亦为300mm，钢筋笼设置于梁底上110mm处，纵筋采用φ18mm@200mm，横筋连接筋采用φ8mm@200mm。

3.4基坑开挖施工

（1）树根桩及微型钢管桩应达到养护龄期超过7d及设计规定强度的70%后，再进行基坑开挖。

（2）基坑开挖和板墙施工应自上而下分段分层施工，基坑土方开挖分层厚度为1.3m，分段长度软土中不大于15m，遇软弱土层时应缩短开挖长度，其他一般性土不宜大于30m。基坑面积较大时，土方开挖宜分块分区、对称进行。

（3）上一层土钉注浆完成后，应至少养护40h后，再进行下层土方开挖。预应力锚索应在张拉锁定后，再进行下层土方开挖。

（4）土方开挖后应在24h内完成土钉及喷射混凝土施工。对自稳能力差的土体宜采用二次喷射，初喷厚50mm，应随挖随喷。

（5）基坑侧壁应采用小型机具或铲锹进行切削清坡，挖土机械不得碰撞支护结构、坑壁土体及降排水设施。基坑侧壁的坡率应符合设计规定。

（6）基坑开挖至坑底后应尽快浇筑基础垫层，地下结构完成后，应及时回填土方，须做到每施工一层地下室顶板即回填一层中砂回填土。

（7）喷射混凝土面层中的钢筋网应在喷射1层厚60mm混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不小于30mm。

3.5锚杆（锚索）施工技术

3.5.1锚杆施工技术要求

（1）锚杆根据地质条件采用相应的作业法成孔，注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的75%后方可开挖下层土方及下层锚杆施工。

（2）锚杆孔孔径110mm，钻孔倾角15°；如果填土区锚杆成孔难度大，则采用锚管代替锚杆，锚管有效长度应与锚杆钢筋一致，锚管截面积按等强度进行换算。

（3）坡面上下段钢筋网搭接长度应大于30mm，横竖钢筋交叉处用细丝固定，或点焊连接。

（4）锚杆头与加强筋连接可用焊接连接。注浆材料采用P.O32.5净水泥浆，水灰比为0.5：1。

3.5.2锚索施工技术要求

（1）锚索施工工序：钻孔→清孔→锚索制作→锚索安装→注浆→养护→锚索张拉→补张拉及锁定→锚头封闭。

（2）为验证预应力锚索设计，在锚固工程施工初期，应进行预应力锚索锚固试验。锚固试验的数量可按工作锚索的3％控制。锚固试验的平均拉拔力，不应小于预应力锚索的超张拉力。当平均拉拔力低于此值时，应再按3％的比例补充锚固试验的数量。

（3）锚杆及预应力锚索一次注浆采用压力式注浆，灌浆压力0.6MPa，注浆管应插至距孔底150mm处。预应力锚索及填土段锚杆采用二次灌浆，灌浆压力2.5MPa。

（4）预应力锚索外露段长1.5m，锚索腰梁采用20B型槽钢，腰梁槽面向外，顶部安放250mm×250mm×16mm钢垫板，垫板下喷射密实C20混凝土，锚具及夹片强度须符合规范要求。

（5）预应力锚索锚固段强度大于23MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉。

4结语

综上所述，深基坑工程是建筑工程施工中的一个重要组成部分，其施工质量直接关系到建筑整体施工质量及结构安全，而深基坑支护体系的施工作为深基坑工程的一个重要辅助工程，与深基坑工程施工的成功与否息息相关。因此，必须要对深基坑支护进行合理的设计，做好深基坑支护体系的施工，从而确保深基坑工程的施工质量。

参考文献：

[1]吴文金.浅议建筑工程深基坑复合支护体系施工技术[J].福建建材.2015（03）

[2]于忠宝.复合支护施工技术在建筑深基坑施工中的应用[J].黑龙江科技信息.2015（34）