劉寶生 韓香宏 朱忠來

(天津二十冶建設(shè)有限公司，天津 300301)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑業(yè)施工技術(shù)水平的不斷提高，建(構(gòu))筑物在向高、深發(fā)展。多層建筑物及高層建筑物的地下室、地下車庫、地鐵車站等工程施工，都會(huì)面臨著深基坑工程。尤其是深基坑周邊緊鄰道路、地下管線、建(構(gòu))筑物時(shí)，深基坑支護(hù)對(duì)保護(hù)周邊環(huán)境的穩(wěn)定性顯得尤為重要。本文就天津天鐵連退機(jī)組深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

1 工程概況

1)天津天鐵連退生產(chǎn)線工程，位于一期熱鍍鋅主廠房的南側(cè)，南北兩側(cè)緊鄰廠區(qū)道路冷軋南一路和冷軋南二路?；舆吘囫R路路緣石最近處為3.2 m，距一期熱鍍鋅廠房最近處為13.7 m。連退機(jī)組設(shè)備基礎(chǔ)中出口活套、中間活套和入口活套，基礎(chǔ)埋深均較深，其中出口活套最深處為－12.5 m，主廠房柱基礎(chǔ)埋深達(dá)－8.2 m。基坑開挖面積大，跨度大，支護(hù)難度大;基坑開挖深度深，土方量大，基坑開挖難度大;南側(cè)緊鄰廠區(qū)道路，北側(cè)緊鄰一期生產(chǎn)廠房，已有建(構(gòu))筑物對(duì)土體位移敏感程度較高，屬一級(jí)基坑。

2)工程所在地，歷史上屬于退海之地，屬于華北平原東部濱海平原地貌，屬海相與陸相交互沉積地層，屬典型的濱海軟土地基。基坑開挖土體以淤泥質(zhì)粘土為主，土體含水率高，透水性能差，給基坑降水和基坑支護(hù)帶來很大難度。選取基坑內(nèi)某鉆孔固結(jié)排水剪試驗(yàn)揭示各層巖土物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示，作為基坑支護(hù)模型驗(yàn)算的重要參數(shù)。

表1 巖土物理力學(xué)指標(biāo)

2 深基坑支護(hù)方案的選型

1)根據(jù)基坑開挖深度和周邊環(huán)境限制，結(jié)合一期廠房深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，本著安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理的原則，采取了組合式支護(hù)方式，是連退機(jī)組深基坑支護(hù)的一大特點(diǎn)。

2)連退機(jī)組深基坑支護(hù)，采用灌注樁作為基坑圍護(hù)樁，灌注樁外采用水泥土攪拌樁做止水帷幕，灌注樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，增強(qiáng)單排懸臂灌注樁的整體穩(wěn)定性;三個(gè)活套坑最深，采取了坑中坑的支護(hù)方式:灌注樁做圍護(hù)樁，水泥土攪拌樁做止水帷幕，鋼環(huán)梁加對(duì)頂鋼支撐構(gòu)成支撐體系;基礎(chǔ)標(biāo)高存在高差的基坑采用水泥土重力式擋土墻進(jìn)行維護(hù)，局部無法灌注樁施工的部位采用了鋼板樁拉錨支護(hù)的形式。

3)連退機(jī)組深基坑具體支護(hù)形式為:基坑北側(cè)為了保護(hù)冷軋南一路和一期熱鍍鋅主廠房及附屬構(gòu)筑物，支護(hù)體系采用了灌注樁(上加鋼筋混凝土冠梁)+止水帷幕+水泥土攪拌樁暗墩的形式;基坑南側(cè)，為了保護(hù)冷軋南二路，支護(hù)體系采用了水泥土重力式擋土墻+水泥土攪拌樁(暗墩)的支護(hù)形式;三個(gè)活套(出口活套、中間活套、入口活套)基坑支護(hù)體系采用了灌注樁+對(duì)頂鋼支撐+止水帷幕的支護(hù)形式;電氣室南側(cè)支護(hù)體系采用了灌注樁(上加鋼筋混凝土冠梁)+止水帷幕的支護(hù)形式;入口步進(jìn)梁西側(cè)支護(hù)采用了工字鋼樁拉錨支護(hù)形式。

4)基坑降水的目的是為了保證基坑開挖時(shí)，基坑內(nèi)有一個(gè)良好的施工環(huán)境，便于機(jī)械作業(yè)，更重要的是保證基坑支護(hù)體系的穩(wěn)定。連退機(jī)組深基坑工程中，采取了基坑內(nèi)管井降水的方法，根據(jù)基坑底控制水位標(biāo)高和土體滲透系數(shù)等設(shè)計(jì)降水井的深度和數(shù)量。圍護(hù)樁周邊設(shè)置止水帷幕，其目的是將基坑外側(cè)的地下水擋在基坑外側(cè)，避免因基坑大面積降水造成基坑周邊地面的沉降，要求水泥土攪拌樁的深度能起到阻止基坑外側(cè)地下水進(jìn)入基坑內(nèi)側(cè)。

3 深基坑支護(hù)技術(shù)的主要施工方法

3.1 灌注樁(上加混凝土冠梁)+止水帷幕+攪拌樁暗墩的施工技術(shù)與方法

1)連退生產(chǎn)線主廠房柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底標(biāo)高－6.6 m，緊鄰廠區(qū)道路，無法進(jìn)行放坡施工，采用了泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，灌注樁樁徑1 m，樁頂面標(biāo)高－2.0 m，樁間距1.2 m，1.3 m和1.4 m，間距不等，樁長18 m;灌注樁上做鋼筋混凝土冠梁，截面積為1 m×0.8 m;灌注樁外側(cè)用φ700水泥土攪拌樁做止水帷幕，樁間咬合200 mm，樁頂標(biāo)高為－0.5 m，底標(biāo)高為－15 m。

2)樁配筋:灌注樁主筋采用32φ25螺紋鋼，箍筋φ8@200，加強(qiáng)筋φ20@2 000，上部鋼筋錨入冠梁750 mm。冠梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，灌注樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。冠梁兩側(cè)各配置主筋7φ25螺紋鋼，上下各配置主筋9φ25螺紋鋼，箍筋均為φ8@200，均為四肢箍，鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm。

3)考慮深基坑北側(cè)為一期主廠房，為控制支護(hù)樁的位移量，降低對(duì)北側(cè)道路和一期主廠房的影響，在基坑內(nèi)側(cè)沿支護(hù)樁設(shè)置水泥攪拌樁暗墩對(duì)被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行加固，暗墩的攪拌樁直徑0.7 m，樁頂標(biāo)高為－5 m，加固深度9 m;水泥土攪拌樁采用普通硅酸鹽32.5水泥，水泥摻量為14%(266 kg/m3)。

3.2 灌注樁+對(duì)撐鋼支撐+止水帷幕的施工技術(shù)與方法

1)連退機(jī)組，施工難度最大的是三個(gè)活套(其中出口活套最深處為－12.5 m)，基坑形狀不規(guī)則，坑底標(biāo)高較多，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了灌注樁做支護(hù)樁，H型鋼做鋼環(huán)梁，螺旋焊管做對(duì)頂支撐，基坑外側(cè)用水泥土攪拌樁做止水帷幕的支護(hù)形式。灌注樁的施工質(zhì)量，鋼環(huán)梁以及對(duì)頂支撐的焊接質(zhì)量等是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。施工現(xiàn)場焊接鋼支撐見圖1。

圖1 施工現(xiàn)場焊接鋼支撐

2)三個(gè)活套基坑圍護(hù)樁采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁+對(duì)頂鋼支撐+止水帷幕，灌注樁樁徑為0.8 m，間距1 m，樁長為19.3 m，樁頂標(biāo)高為－5.7 m，灌注樁超灌量為500 mm;對(duì)頂鋼支撐體系采用了400×400×13×21的H型鋼做環(huán)梁，φ503×10的螺旋焊管做對(duì)頂支撐，鋼管間距4 m，焊管中心標(biāo)高－6 m。灌注樁主筋16φ25螺紋鋼，箍筋φ8@200，加強(qiáng)筋φ20@2 000，鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm。

3)在施工灌注樁時(shí)，在鋼筋籠－6.0 m～－6.8 m處提前設(shè)置0.2 m×0.8 m的埋件。鋼支撐焊接前人工將埋件表面混凝土鑿掉，埋件上焊接托架，托架采用［20槽鋼加工制作，托架頂面標(biāo)高－6.4 m;托架上安放400×400×13×21的H型鋼做環(huán)梁，環(huán)梁要保持水平，要與灌注樁靠牢，為解決灌注樁施工位置存在偏差，在施工時(shí)環(huán)梁與灌注樁之間存在縫隙較大的部位焊接了T形鋼;環(huán)梁焊好后，焊接對(duì)頂支撐和角支撐，對(duì)頂支撐桿件采用φ503× 10的螺旋焊管，角支撐采用400×400×13×21的H型鋼，支撐桿件兩端與環(huán)梁靠牢焊接在一起，同時(shí)在支撐桿件每端加焊4塊14 mm的鋼板加工成的200 mm×300 mm的加強(qiáng)肋板。

3.3 工字鋼樁拉錨支護(hù)施工技術(shù)與方法

1)入口步進(jìn)梁基礎(chǔ)西側(cè)采用了工字鋼樁拉錨支護(hù)的方式。支護(hù)樁為Ⅰ40c×12 m工字鋼，樁間距為500 mm，樁頂標(biāo)高為－0.5 m;在基坑側(cè)支護(hù)樁上每隔3 m焊接一個(gè)500 mm長的托架，托架頂面標(biāo)高為 －1.0 m，托架由［20槽鋼加工制作，長500 mm;托架上焊接連梁，連梁采用H400×300型鋼，連梁要與支護(hù)樁靠牢，縫隙大的區(qū)域用鋼筋頭或鋼板塞住焊牢，連梁要保持水平;為了防止連梁產(chǎn)生側(cè)翻，每隔3 m在連梁上與支護(hù)樁之間焊接一夾板，夾板采用10 mm鋼板加工制作。

2)錨樁為Ⅰ40c×12 m工字鋼，樁間距為1.5 m，樁頂標(biāo)高為－0.5 m;其他結(jié)構(gòu)及焊接要求均同前排支護(hù)樁。

3)拉桿采用H200×200型鋼，拉桿長度為18.6 m和23.2 m，拉桿間距3.5 m。拉桿兩端與連梁焊接在一起，拉桿中心與連梁中心相平，兩側(cè)翼緣板與連梁翼緣板之間加焊加強(qiáng)肋板，加強(qiáng)肋板尺寸為350 mm×350 mm，板厚10 mm;拉桿連接處在兩翼緣板及腹板加焊10 mm厚的連接鋼板，連接板與H型鋼連接處滿焊。

3.4 水泥土重力式擋墻支護(hù)施工技術(shù)與方法

1)7B列柱基礎(chǔ)承臺(tái)底標(biāo)高－6.6 m和－7.1 m，柱基礎(chǔ)承臺(tái)南側(cè)為連退電氣室和公輔設(shè)施基礎(chǔ)，柱基礎(chǔ)承臺(tái)和連退電氣室以及公輔設(shè)施基礎(chǔ)施工存在先后順序，故7B列柱基礎(chǔ)承臺(tái)采用了水泥土重力式擋墻做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2)水泥土重力式擋土墻施工中采用8排直徑700 mm的攪拌樁相互搭接攪拌，呈格構(gòu)狀，墻寬4.2 m，樁間相互咬合200 mm，樁頂標(biāo)高－2.5 m，樁底標(biāo)高－16.5 m。水泥采用普通硅酸鹽水泥32.5，水泥摻量14%(266 kg/m3)。

4 基坑降水施工技術(shù)

1)天津市濱海地區(qū)，地下水位高，土體含水量大，降水施工往往決定著深基坑施工能否順利進(jìn)行。在天津天鐵連退機(jī)組深基坑施工中，我們把基坑降水放到了很重要的位置。根據(jù)地質(zhì)勘探資料，施工區(qū)域地下土體大部分為飽和土，土體滲透系數(shù)較小，經(jīng)方案比選，采用了管井降水方式。管井具有易于施工，對(duì)現(xiàn)場條件要求低，施工周期短，投入少，機(jī)具易于組織施工的特點(diǎn)。管井內(nèi)徑500 mm，井深18 m。管井布置:分別在基坑內(nèi)布置35口管井，在入口、中間活套內(nèi)布置2口管井，在出口活套內(nèi)布置1口管井，總計(jì)40口管井。

2)在基坑降水施工中，一部分管井，與支護(hù)樁(灌注樁、水泥土攪拌樁)施工不發(fā)生沖突的，和支護(hù)樁施工同時(shí)進(jìn)行，個(gè)別管井在支護(hù)樁施工完后進(jìn)行施工。支護(hù)樁施工完后，開始管井降水，根據(jù)該地區(qū)土體滲透系數(shù)小的特點(diǎn)，降水施工在基坑開挖前1個(gè)月進(jìn)行。管井降水，施工班組每天做好觀測記錄，同時(shí)注意降水對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3)基坑降水方案的實(shí)施，起到了基坑降水的作用和目的。隨著地下水位的不斷下降，土體固結(jié)，提高了基坑內(nèi)地基承載力，對(duì)支護(hù)樁的位移起到了很好的抑制作用。

5 基坑監(jiān)測

1)連退生產(chǎn)線深基坑工程，周邊環(huán)境復(fù)雜，周邊建(構(gòu))筑物對(duì)土體位移和沉降變化敏感，基坑監(jiān)測工作顯得尤為重要。

2)基坑監(jiān)測觀測區(qū)為薄板廠7區(qū)連退生產(chǎn)線工程基坑周邊，主要為了觀測在施工過程中，由于土方開挖及降水等引起局部沉降和位移，并為其提供預(yù)警。根據(jù)要求，設(shè)定監(jiān)測報(bào)警值:水塔垂直度為筒高萬分之五，建筑物垂直度為總高千分之五;道路沉降量20 mm，樁頂位移量30 mm，變化速率大于3 mm/d。監(jiān)測采用的是相對(duì)坐標(biāo)系，已知控制點(diǎn)為H01，H02，H03，H04及甲方辦公樓前的高程控制點(diǎn)A01。根據(jù)工程特點(diǎn)及要求等條件，變形監(jiān)測的等級(jí)為二級(jí)。

3)基坑監(jiān)測共設(shè)置25個(gè)沉降觀測點(diǎn)和27個(gè)位移觀測點(diǎn)，在冷軋南一路的南側(cè)布置8個(gè)道路沉降觀測點(diǎn)W1～W8，在冷軋南二路的北側(cè)布置7個(gè)道路沉降觀測點(diǎn)W9～W15，在熱鍍鋅工程附屬建筑物上布置10個(gè)建筑物觀測點(diǎn)B1～B10，在7A圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冠梁上布置9個(gè)樁身水平位移觀測點(diǎn)X1～X9，在三個(gè)活套圍護(hù)樁頂上布置12個(gè)樁身水平位移觀測點(diǎn)X10～X21，在7B列水泥土攪拌樁擋墻上布置6個(gè)位移觀測點(diǎn)X22～X27。測量數(shù)據(jù)初始值應(yīng)連續(xù)進(jìn)行兩次獨(dú)立測量，并取兩次觀測平均值作為變形測量初始值。在進(jìn)行觀測時(shí)，一個(gè)觀測周期應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成。不同的觀測周期采用相同的觀測方法、相同的觀測路線、相同的觀測網(wǎng)形等。

6 結(jié)語

1)天津天鐵連退機(jī)組深基坑工程較以往基坑有其復(fù)雜性:連退生產(chǎn)線呈狹長狀，周邊是一期建(構(gòu))筑物，基坑重要性為一級(jí)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不但要起到擋土的作用，還要起到對(duì)周邊建(構(gòu))筑物的保護(hù)作用。

2)天津天鐵連退機(jī)組深基坑支護(hù)，根據(jù)基礎(chǔ)的部位及埋深選擇了不同的支護(hù)類型。制定本施工方案時(shí)，從技術(shù)角度、安全角度、施工工期角度、經(jīng)濟(jì)角度四個(gè)方面進(jìn)行了論證，最終決定采用上述支護(hù)結(jié)構(gòu)體系作為連退機(jī)組深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用了中國科學(xué)研究院研發(fā)的PKPM軟件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次驗(yàn)算，為結(jié)構(gòu)的選型找到了科學(xué)依據(jù)。實(shí)踐證明，天津天鐵連退機(jī)組深基坑支護(hù)施工方案的可行性，也為今后類似工程施工總結(jié)了很好的施工經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 高大釗.深基坑工程［M］.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［2］ 趙志縉.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［3］ JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.