李云霞，李琰，趙爭艷

（1.山西蘭花工程造價咨詢有限公司，山西晉城048000；2.山西蘭花真誠招標(biāo)代理有限公司，山西晉城048000）

廣場工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

李云霞*1，李琰1，趙爭艷2

（1.山西蘭花工程造價咨詢有限公司，山西晉城048000；2.山西蘭花真誠招標(biāo)代理有限公司，山西晉城048000）

結(jié)合城市廣場改造工程實(shí)例，介紹了選用注漿技術(shù)進(jìn)行基坑周邊建筑道路基礎(chǔ)注漿加固、土方開挖和基坑采用錨桿噴射混凝土支護(hù)、高壓旋噴樁做止水帷幕的施工方案在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用，闡述了施工工藝及要求，為類似工程提供參考。

基坑支護(hù)；噴射混凝土；止水帷幕；檢測

1　概述

為適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和建設(shè)和諧社會的需要，《晉城市城市近期建設(shè)規(guī)劃（2011-2015）》提出在“十二五”期間對人民廣場周邊地區(qū)、新市街兩側(cè)等市級商業(yè)中心改造升級，提升城市品位，展現(xiàn)城市風(fēng)貌。廣場改造工程項(xiàng)目位于市中心人民廣場及西側(cè)區(qū)域，在新市西街南側(cè)與黃華街北端交匯處，東北臨銀都購物商廈，西南鄰住宅居民樓。設(shè)計(jì)地下設(shè)置3層連通式地下室，作購物超市、停車場及人防工程使用，地上廣場增加綠地2500m2；西側(cè)部分?jǐn)M建設(shè)地下2層、地上4層的3棟高層商業(yè)住宅樓；該工程總占地面積58.79畝，總建筑面積約15.6×104m2。采用下沉式方案，基坑呈矩形，東西長約334.96m，南北寬約126.74m，基坑開挖深度北側(cè)約15.52m、南側(cè)約13.9m，支護(hù)周長約930m。周邊建筑物基礎(chǔ)埋深約12m，四周道路下均有管道，最大埋深約5m，基坑安全等級為一級，安全使用年限不小于2年。其中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的好壞是整個廣場改造工程能否順利進(jìn)行施工的關(guān)鍵，稍有不慎就可能影響后期工程的施工進(jìn)度和建筑物的施工質(zhì)量，可能會影響周圍建筑物的安全及周圍居民的正常生活，造成不良的社會影響。

2　工程特點(diǎn)及地質(zhì)條件

施工場地在市區(qū)中心街道繁華地段，對安全文明施工、保護(hù)環(huán)境的要求很高；同時要保證道路及市政管線的正常運(yùn)行。周邊情況極為復(fù)雜：基坑西面與東面距原有建筑物距開挖地距離局部較近，場地狹窄，東北部鄰街有一處塑像，南北兩側(cè)為城市道路，周圍存在需要保護(hù)的建筑、街道及熱力管線。根據(jù)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告，基坑范圍內(nèi)巖土分層自上而下為雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、粉土、礫砂、砂巖、砂質(zhì)頁巖、煤、炭質(zhì)砂巖，地下水埋深較淺，水位約7.8～10.7m，巖土層主要參數(shù)見表1。

表1　場地主要巖土層參數(shù)

3　基坑周邊建筑道路基礎(chǔ)加固方案

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，針對該工程基坑比較深，周圍環(huán)境復(fù)雜，且塑像須加固保留等工程特點(diǎn)，采取基坑周邊建筑道路基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固措施：

（1）1號區(qū)域在基坑槽邊向外500mm起為布置4排垂直樁孔位，注漿管選用?25mmPVC管；2號區(qū)域由于所處地段特殊，外加2排垂直樁孔位和1排斜樁孔位，注漿管外2排選用DN20mm的焊接鋼管，其余均為?25mmPVC管，共7排。鉆孔直徑50mm，排間距1.5m，孔眼呈梅花狀，注漿孔深6～12m。預(yù)估鉆孔數(shù)量12m深的1300個、10m深的1320個、8m深的1024個和6m深的112個。

（2）注漿材料采用325#普通硅酸鹽水泥，外加劑采用水玻璃，摻量為水泥用量的0.05%，水泥、水和水玻璃配合比1∶0.7∶0.03，漿液須充分?jǐn)嚢韬蛧?yán)格過濾，注漿壓力0.3～0.6MPa。鉆孔時力爭干鉆，注漿時有下而上，水泥用量按預(yù)算100kg/m控制，采用隔點(diǎn)注入，有深到淺，多次反復(fù)壓注至單孔飽和。

（3）塑像加固方案：沿塑像周邊三側(cè)5m開始布設(shè)5排注漿孔，鉆孔深度有里向外分別為一排12m、二排15m、二排17m，布孔間距1.5m，梅花形布點(diǎn)，鉆孔數(shù)量12m34個、15m80個、17m98個；內(nèi)側(cè)三排插?25mm鋼管，其余為?25mmPVC管，管壁開孔，孔徑4mm，間距0.6m。注漿采用加熱水?dāng)嚢铦{液。注漿孔布置剖面圖和模式見圖1、圖2。

圖1　注漿孔剖面圖

圖2　注漿孔布設(shè)模主要式圖

圖3　基坑支護(hù)平面圖

4　基坑支護(hù)及降水設(shè)計(jì)方案

制定深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)時，充分考慮了影響邊坡安全穩(wěn)定性的不利因素，同時兼顧技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、工期合理和施工可行性等方面的原則。

工程基坑支護(hù)和降水工程總體方案：周邊建筑及道路注漿加固+放坡卸載+基坑錨噴支護(hù)，注漿和高壓旋噴樁止水帷幕以及排水溝和集水坑進(jìn)行降水。

4.1基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

針對本工程地質(zhì)條件，在基坑周邊進(jìn)行注漿加固措施和止水帷幕對土體加固的情況下，基坑邊坡支護(hù)分一個大區(qū)域進(jìn)行，基坑四周采用29%的坡度，采用島式分級放坡開挖，基坑壁進(jìn)行鋼筋網(wǎng)混凝土錨噴支護(hù)的方法。基坑支護(hù)平面見圖3。

（1）錨桿支護(hù)墻墻面坡度設(shè)計(jì)為1∶（0.28～0.25），采用鉆機(jī)成孔，鉆孔直徑140mm；錨桿采用HRB335Ⅱ級鋼筋，直徑為25mm，間排距1.5m，長度規(guī)格為10、12、15、17m。每隔2m設(shè)U型直徑為14mm的架力筋，錨桿設(shè)置傾角15°左右，成排布置，錨固段不小于長度的1/3，端部200mm直鉤網(wǎng)片筋。錨固灌注砂漿采用水泥和水比例為1∶0.8的水泥漿，強(qiáng)度等級M20；采用單層雙向鋼筋網(wǎng)，規(guī)格為?8mm@250mm×250mm，上下段反搭接長度應(yīng)大于300mm，設(shè)直徑?16mm斜拉加強(qiáng)筋，間距1.5m，加強(qiáng)筋并同錨桿牢固焊接，噴射混凝土厚度120mm。

（2）采用噴射混凝土標(biāo)號C25，主筋保護(hù)層不小于30mm。應(yīng)設(shè)置泄水孔，孔徑?100mm，孔間距為2～3m，向外傾斜5%，并應(yīng)上下左右交錯布置泄水孔做直徑不小于50mm的卵石濾水包。上方平臺應(yīng)用厚度不小于15cm的C15混凝土封閉，并設(shè)向墻外傾斜2%坡度的橫坡。

（3）由于基坑?xùn)|北側(cè)及塑像加固場地標(biāo)高較高，實(shí)際開挖深度為15.5m，而且基坑內(nèi)側(cè)邊緣在粉質(zhì)粘土層，需增一排直徑20mm的錨桿，遇特殊情況查明原因并適當(dāng)調(diào)整各層錨桿的材料、長度、數(shù)量。錨桿支護(hù)剖面圖見4。

圖4　錨桿支護(hù)剖面圖

圖5　止水帷幕注漿示意圖

4.2基坑降水方案

在深基坑工程施工中，地下水是影響深基坑工程安全順利開挖的一個重要影響因素。通常在基坑外圍和基底做豎直和水平止水帷幕，減小地下水的流動對周邊環(huán)境影響，以達(dá)到止水及增強(qiáng)基坑邊坡穩(wěn)定性目的，確?；邮┕ぐ踩?。

4.2.1地下水控制

本場地地下水按賦存介質(zhì)可分為孔隙潛水和基巖裂隙水，地下水位變幅2～3m，礫砂層的滲透系數(shù)為0.4cm/s。從可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，降水工程設(shè)計(jì)在先行開挖土方深4m，坡度26%，在4m平臺上開始注漿做止水帷幕（示意圖見圖5），采用普通水泥和水玻璃雙漿液作為注漿材料，采用XJA-100型地質(zhì)鉆機(jī)垂直鉆孔、袖閥管后退式分段注漿工藝技術(shù)，部分施工高壓旋噴樁，基坑內(nèi)明溝排水的降水措施：

（1）在基坑西半部的3個側(cè)面沿周圍于人工挖孔樁外側(cè)梅花型設(shè)置3排高壓注漿孔，采用單管法樁長約16m，孔間距1150mm，排距580mm，擴(kuò)散半徑600mm，注漿后形成止水帷幕厚度為1.5m，帷幕深度為進(jìn)入相對不透水層2.5m。

（2）在基坑?xùn)|半部的3個側(cè)面沿基坑內(nèi)側(cè)設(shè)置一排高壓注漿孔注漿，外側(cè)設(shè)置2排高壓旋噴樁，注漿孔間距750mm，排距375mm，擴(kuò)散半徑375mm，樁排距375mm，行距600mm，注漿壓力25MPa，注漿孔與高壓旋噴樁梅花型布置相互膠結(jié)形成止水帷幕，并與西側(cè)部形成閉合止水帷幕墻，將基坑內(nèi)外水力隔開。一般情況下注漿深度從-4.00m處開始約16m，上部2m可不注漿，確保注漿深度進(jìn)入粉質(zhì)粘土層3m。

（3）在基坑頂部和底部設(shè)置斷面尺寸為300mm× 300mm的排水溝和每隔30m設(shè)500mm×500mm的集水坑（深600mm）進(jìn)行抽排降水，在坑內(nèi)設(shè)污水泵，將水排出至地面，連通市政雨水管道。在基坑周邊1m圍欄處墊300高的土壩覆蓋彩條布，防止地面水進(jìn)入基坑。

4.2.2注漿要求及參數(shù)

采用普通水泥和水玻璃雙液灌注的袖閥管垂直后退式分段工藝，其作用機(jī)理主要表現(xiàn)為裂隙填充和劈裂作用，雙漿液凝膠時間可調(diào)在30s～3min，可以減少地下水對漿液凝膠化性能的影響，確保漿液在富水和動水條件下的凝膠固結(jié)；同時采用精密水準(zhǔn)儀監(jiān)測注漿施工過程中地表變形，應(yīng)控制地表隆起限值為30mm。采用?48mm單向袖閥式塑料管，管外側(cè)每33cm設(shè)一組溢漿孔，外部覆蓋橡膠套，皮碗式或臺階式止?jié){塞、花管、寶塔頭和管堵等其配套構(gòu)造，可以形成分段注漿工藝，能夠保證漿液在壓力條件下注入地層，而防止地層中的水和砂土進(jìn)入注漿管，影響注漿施工效果，能保證帷幕的連續(xù)性和有效性。

原材料為425#以上普通硅酸鹽水泥、35Be′以上水玻璃，緩凝劑Na2HPO4，漿液配比：水泥與水玻璃為1∶1，緩凝劑1%～3%，稀水玻璃濃度25～35Be′；注漿速度20～40L/min，分段長度0.4m，注漿終孔1～1.7MPa。按注漿孔間距a≤（1.5～1.7）R進(jìn)行計(jì)算，R指漿液擴(kuò)散半徑（m）；單孔注漿量按下式進(jìn)行計(jì)算確定：

Q=πRhnα（1+β）γ

式中：Q——注漿量，m3；

R——漿液擴(kuò)散半徑，m；

h——注漿深度，m；

n——地層孔隙率或裂隙率；

α——地層孔隙填充率；

β——漿液損失率，一般取10%～30%；

γ——單孔注漿轉(zhuǎn)化為群孔注漿時注漿量折合系數(shù)，一般取60%～80%。

5　主要施工技術(shù)

本工程包含3個分項(xiàng)是塑像、基坑周邊建筑及道路的基礎(chǔ)加固施工和土石方開挖外運(yùn)、基坑支護(hù)。由于工期要求比較緊，在保證質(zhì)量、安全的前提下，盡可能開展多工序同步施工、平行作業(yè)，控制作業(yè)循環(huán)時間，合理安排作業(yè)層次。東西兩側(cè)分為2個施工區(qū)，首先在基坑坡頂實(shí)施地基注漿加固處理，再土方開挖和錨噴支護(hù)同時進(jìn)行，實(shí)行邊開挖邊支護(hù)。關(guān)鍵工序是土方開挖工作，支護(hù)工作須得土方施工緊密配合，及時開挖出支護(hù)工作面，確保施工正常進(jìn)行。

5.1施工流程

施工前準(zhǔn)備（場地準(zhǔn)備）→基坑測量放線→周邊建筑及道路基礎(chǔ)鉆孔注漿加固→坡頂排水系統(tǒng)施工→開挖第一層平臺（4m）→施工錨桿噴射混凝土支護(hù)→施工監(jiān)測→止水帷幕基坑降水（注漿加固、高壓旋噴樁）施工→土石方逐層開挖外運(yùn)至第7層（每層2m）→逐層施工錨桿噴射混凝土支護(hù)→剩余土石方挖運(yùn)、坡腳排水系統(tǒng)施工→工程驗(yàn)收。實(shí)施過程中重點(diǎn)是鉆孔注漿加固、土石方開挖、止水帷幕降水、錨桿施工與錨噴支護(hù)工況的結(jié)合以及過程中的施工檢測進(jìn)行控制。

5.2鉆孔注漿加固

為保證注漿加固軟土層的加固質(zhì)量，先注開挖區(qū)域外側(cè)的內(nèi)排孔和外排孔，使加固區(qū)域圈圍密封。注漿頭使用自動脫開式花管，出漿孔直徑5mm左右，注漿壓力0.5MPa，應(yīng)隔2孔施工，防止注漿孔連通冒漿。

施工采用純水泥漿液，選用32.5級水泥其灰水重量比為1∶0.5，采用自流式水沖攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，加入0.05%用量的水玻璃，起到快干固化作用。水泥漿液要攪拌均勻，應(yīng)隨灌、停留漿桶時間不得超過15min。

5.3土石方開挖

土石方開挖工程是影響工期的主線，必須搞好組織管理與調(diào)度。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的分層開挖深度進(jìn)行，充分利用空間和時間，保持土方均衡施工進(jìn)度。要抓好土方開挖的連續(xù)突擊作業(yè)，同時采用分區(qū)、分層、分步交叉流水作業(yè)。土石方開挖前，應(yīng)對基坑支護(hù)范圍內(nèi)周邊地下管線設(shè)施及道路、建（構(gòu)）筑物的情況等調(diào)查清楚，并采取切實(shí)可行的保護(hù)措施，避免土方開挖及支護(hù)施工過程中將其損壞。

基坑邊坡支護(hù)施工需要合理選擇基坑土方開挖程序，遵循分段開挖、分段支護(hù)的施工原則。本基坑采用機(jī)械分層開挖和裝載機(jī)清底，土方開挖時第一層開挖深度不宜超過2.9m，以后每層開挖深度為2m，最大不大于2.5m。邊坡開挖與錨桿支護(hù)施工應(yīng)自上而下分段分層進(jìn)行，應(yīng)人工修整坡面，開挖速度應(yīng)與錨桿支護(hù)施工相協(xié)調(diào)以保障邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，并留好噴錨支護(hù)施工工作面。

5.4錨噴支護(hù)

噴錨支護(hù)作業(yè)施工順序：鉆孔施工準(zhǔn)備→移機(jī)就位、校正孔位調(diào)正角度→安螺旋鉆桿繼續(xù)鉆孔到預(yù)定深度→退旋螺鉆桿→插放鋼筋錨桿→插入注漿管→灌水泥漿、養(yǎng)護(hù)→上錨頭→預(yù)應(yīng)力張拉→緊螺栓→錨桿安裝工序完畢→人工修邊坡→噴射混凝土30cm→安設(shè)鋼筋網(wǎng)→結(jié)構(gòu)斜筋綁扎、焊接→噴射混凝土層到設(shè)計(jì)厚度120cm→繼續(xù)土石方開挖。

上層錨桿注漿體及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可開挖下層土方及錨桿施工，錨桿鉆孔應(yīng)采用跳鉆施工，不得在同一處密集施工。

錨桿鋼筋應(yīng)設(shè)定位支架，注漿前應(yīng)將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈，注漿管應(yīng)插至距孔底250～500mm處，孔口部位宜設(shè)置止?jié){塞及排氣管。

5.5止水帷幕降水

止水帷幕采用注漿孔和高壓旋噴樁的施工，加固了基坑邊坡，同對基坑外側(cè)地下水起到了截止作用。由液壓鉆機(jī)成孔，注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，方式采取后退式分段注漿工藝，在注漿管內(nèi)由孔底進(jìn)行注漿，每次注漿步距0.4m，注完第一注漿段后，后退注漿管進(jìn)行第二段注漿，以此下去，直至完成注漿，并且對檢查孔進(jìn)行注水實(shí)驗(yàn)。

5.6施工監(jiān)測

為確?；又ёo(hù)施工期間周邊建筑物和道路的穩(wěn)定及安全，按設(shè)計(jì)要求，對基坑周邊建筑物與重要街道、基坑周圍的土體和塑像加固的水平位移及沉降等不同情況，每隔18m沿基坑周邊及錨噴支護(hù)墻面44處和周邊建筑物上12處設(shè)置了觀測點(diǎn)。施工過程進(jìn)行了觀測管理，根據(jù)采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，基坑周邊建筑物最大沉降為1mm，塑像加固的最大水平位移為21mm及沉降量17mm，基坑最大的側(cè)向位移為15mm，最大沉降量為14mm，監(jiān)測結(jié)果表明，監(jiān)測對象的沉降量、位移值、變形值、應(yīng)力值均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)波動，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，說明基坑的開挖過程對周圍土體及建筑物的擾動影響非常小。

6　結(jié)語

通過在廣場改造工程深基坑支護(hù)的施工實(shí)踐，采用鉆孔注漿加固+錨噴支護(hù)+高壓旋噴樁止水帷幕的體系是安全可靠的，施工操作簡單，支護(hù)體系結(jié)構(gòu)剛度大，對周邊的建筑物及道路影響小、降水實(shí)施效果較好等，保證了土石方開挖的施工安全，為快速封底、快速施工框架結(jié)構(gòu)提供了條件，確保了項(xiàng)目的工期。總之，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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TU463

B

1004-5716（2016）10-0004-05

2016-05-23

2016-05-31

李云霞（1976-），女（漢族），山西晉城人，工程師，現(xiàn)從事工程施工技術(shù)及項(xiàng)目管理工作。