深基坑工程坑中坑后施工技术的研究与实践

深基坑工程坑中坑后施工技术的研究与实践

陈军

中国核工业华兴建设有限公司  江苏南京  210000

[摘要] 针对南京某深基坑工程中坑中坑支护后施工的重点及难点，从坑中坑施工缝预留、型钢桩下插作业、型钢桩作业空间不足以及型钢围檩与支护型钢连接几个方面对施工过程及措施进行总结，供类似工程借鉴参考。    

[关键词]坑中坑  后施工  支护结构  型钢桩  分段下插

1引言

随着建筑行业的不断前进，大型地下空间项目迅速发展，地下结构型式复杂的坑中坑工程不断涌现，坑中坑式基坑工程已成为目前城市建设的重难点之一。工程坑中坑支护系统一般与基坑支护系统同时施工，因某些特殊原因导致坑中坑工程需要后施工作业的，结合现场实际工况，在确保安全的前提下最简便、快捷的完成坑中坑工程后施工。结果表明该坑中坑后施工做法安全、快速，取得了较好的效果。

2工程概况

2.1 工程概述

本项目为南京某个商业综合体，用地面积：9714.30㎡，建筑面积96284.10㎡，项目为地下4层，深度-15.20m；地上塔楼44层，建筑高度141.00m。

基坑支护体系为钻孔灌注桩与内支撑，内支撑共三层，第三层水平支撑中心标高为-12.2m，第一道水平支撑设有环形栈桥。0

2.2 核心筒坑中坑情况说明

坑中坑位于项目核心筒南北两侧的电梯井落深区，该电梯井落深区位于主楼核心筒2m厚底板内，底板完成面标高-15.20m，上部为基坑内第三道水平支撑，支撑底标高为-12.63m，有效作业空间高度仅为3.175m。

核心筒电梯坑部位深3.00~5.50m，坑中坑支护方案选型时基坑已开挖至设计标高（除塔楼核心筒外）并进行结构底板施工，原主体设计未提供该部位挖深情况，故支护设计单位未提供电梯坑部位支护图。

  现场基坑已开挖至设计标高（除塔楼核心筒外）并进行结构底板的施工，现场第三层支撑已施工完成，考虑到电梯坑开挖过程中的安全，现采用坑中坑后施工进行加固处理，坑内轻型井点降水（附近底板原有管井进行辅助降水）。

2.3 工程地质和水文地质条件

现场核心筒区域目前基本开挖至底板底标高，承台等坑中坑尚未进行开挖，降水情况目前达不到设计标高或达到设计标高耗时较长。与勘察报告复核后，发现该范围为3-3层粉质粘土与粉砂互层、3-4层软塑~可塑粘土、3-5层粉质粘土、4层粉质粘土混砾石，考虑到加快施工进度，增设轻型井点进行降排水。垫层施工完成后，根据原设计降水井的降水情况，封掉轻型井点。

3方案确定

现场组织专家论证，给出以下意见：

现场察看，基坑现已经开挖至设计标高，（除塔楼核心筒外），并进行结构底板的施工。因原基坑工程设计对塔楼核心筒落深区的支护方案在基坑开挖前未能确定，现设计单位提出采用重力式挡土墙的处置方式，因目前基坑内施工环境条件的制约已无条件实施。鉴于上述情况，建议：

1、先行实施塔楼核心筒落深区外的结构底板，增设底板水平施工缝并预留止水措施。

2、针对基坑内地下水降水运营情况和落深区的地质状况，建议增加既有降水管井运营的可靠性管控（增加备用发电设备）和动态维护措施；并根据落深区开挖时地下水作用性态，适时增加辅助轻型井点降水。

3、沿落深区周边的结构底板垫层应做增厚和加筋处理。

4、塔楼核心筒落深区开挖支护施工方法有两种可供选择：（1）采用土钉+面层网喷的逆作施工方式。土钉端部采用双型钢联系，土钉间距≤1m，土钉长度为坑中坑深度的1.2倍（约6m长），分2~3步开挖，面层网喷与加筋垫层连接。每步开挖且砼网喷养护达到强度方可进行后续开挖。且根据现场实际变化情况可增加设置内支撑措施。

（2）采用小型高压旋喷钻机进行水泥土桩施工，且隔一插一H500型钢形成SMW墙体，并增设压顶梁和型钢支撑（建议型钢均不拆或拔除），按顺序施工。

5、综合考虑施工安全性和便捷性，建议施工单位会同基坑工程设计单位可考虑按方法(2)进行落深区支护结构的系统计算分析和设计调整工作。

经基坑支护设计单位深化后确认以下方案：采用小型高压旋喷钻机进行水泥土桩施工，桩径不小于700mm，搭接200mm，支护桩采用H200×200×8×12型钢，长度9.00m，密插处理，钢支撑采用H300×300×10×15型钢，配合轻型井点降水。

4施工流程

4.1  工艺流程

场地平整    测量放线    旋喷桩施工    型钢桩跟进    轻型井点降水    第一层土方开挖     型钢围檩内支撑    坑内轻型井点降水    剩余土方开挖    坑内底板作业

4.2  双重管旋喷桩施工要求：

1、旋喷桩施工应严格按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012/J 220-2012)和其他相关规范执行。

2、旋喷桩采用双重管施工工艺，桩径不小于700，搭接200，使用42.5级普通硅酸盐水泥。

3、旋喷桩工作参数参考值如下：水泥浆的水灰比1.0，喷浆压力为25MPa，空气压力不小于0.70MPa，喷浆量100L/min，提升速度约10cm/min，旋转速度16～20r/min，水泥用量不小于25%（具体掺量宜根据试验情况确定，同时满足H型钢能达设计深度为准）。旋喷桩在实际施工前应进行现场试验确定工作实际参数，并在施工中严格加以控制，以保证止水帷幕有效地止水。

4、旋喷桩采用跳打施工，间距控制在2.00m以上，待24h后再施工相邻桩位。

5、钻杆的旋转与提升必须连续、不中断。

6、喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50.00m，钻孔的位置与设计位置的偏差小于等于50.00mm，实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物及与岩土工程勘察报告不符等情况均详细记录。

7、旋喷桩施工时，应控制好施工参数和施工速度，防止由于旋喷桩施工对周边工程桩产生不利影响。

4.3  H型桩施工要求：

1、围护桩采用H200×200×8×12型钢，长度9.00m，钢支撑采用H300×300×10×15型钢。

2、在施工过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过1%。

3、要求先施工双重管旋喷桩，旋喷桩施工完成，然后插入H型钢。现场可根据实际插入难度，如插入难度大，需增设挖机或其它装置进行施工。

4、H型钢轴线偏差不宜大于5cm，桩垂直度不宜大于1%。   

5、受支撑杆件影响，H型钢需分段施工，要求间隔分段，分段标高不得位于同一标高，具体分段长度根据现场支撑净高进行调整。

4.4 轻型井点施工要求：

轻型井点施工采用“水冲法”成孔，井点管直径48mm，集水总管直径100mm，井点管长度为6000mm，滤管长度为1500mm，井点间距1200mm，每套轻型井点长度为50.00m。井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现场。井点运行后要求连续工作，应准备双电源。

5过程重点难点

5.1 核心筒坑中坑后施工施工缝预留

核心筒坑中坑区域后施工，需做好底板施工缝预留工作，核心筒区域底板厚达2.00m，因预留区域基础承台、剪力墙、工程桩密布，施工缝需避开该此类构件，中间设置一道3.00mm厚止水钢板，止水钢板下口水平向采用   12@100，竖向采用  16@450布设，并采用快易收口拦网；止水钢板上口竖向采用  16@500配合模板插片进行隔离，模板插片采用木方与钢管加固，钢管对拉螺杆焊于桩头锚固筋上做拉结处理，根据现场情况增设钢筋斜撑，浇筑完成后须做好凿毛清理工作。

5.2 型钢桩下插作业

原方案采用振动桩锤进行型钢桩下插作业，由于现场条件限制，坑内无法采用大型设备进行振动桩锤施工作业，施工时在栈桥上采用50t汽车吊吊挂振动桩锤进行型钢桩下插作业，试验后因无硬性连接，振动桩锤带动汽车吊及栈桥引发共振。

后经现场试验，采用汽车吊吊插型钢桩配合PC110小型反铲式挖机进行下插作业(自重下插3m，钢丝绳背带插4m，挖机挖斗带压2m，完成型钢桩下插工作。

5.3 型钢桩作业空间不足

因基坑西北、西南两侧第三道水平支撑底标高仅为-12.20m，现场核心筒坑中坑支护与水平支撑重叠区域施工空间不足，单根型钢桩长9m，现场采用三段（单根3m）截取、下插、焊接、继续作业，焊接采用10mm厚缀板双面加固，PC110小型挖机分段配合型钢桩下插工作。

5.4 核心筒型钢围檩与支护型钢连接

原设计核心筒坑中坑钢围檩采用C30细石砼回填间隙，由于型钢存在偏位情况，导致与钢围檩间隙难以封口填砼，且考虑塞缝填砼需达到强度后方可开挖，现场施工进行优化设计，采用第三道水平支撑拆除28b格构柱剪刀撑槽钢废料切割，焊于支护型钢桩与型钢围檩间隙内，节材、便捷，并可加快施工进度。

6结论

坑中坑后施工采用型钢桩支护系统能在极限的空间内灵活获得较大可能性。该系统具有安全性好和占地空间小等特点。同时型钢桩施工周期短，适合于工期要求紧迫的工程。

在深基坑存在坑中坑的工程项目，条件允许的情况下，前期一定要预先进行坑中坑支护体系施工，坑中坑后施工所引发的问题及后期经济及工期成本将大大增加。