周昕映

摘要：排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)所采用的是特定施工方法，它會(huì)在基坑周邊的土體中設(shè)置排樁，并將樁頂位置與鋼筋混凝土連梁相連接，形成支護(hù)結(jié)構(gòu)并保證較高的側(cè)向剛度，有效限制基坑變形。文章介紹了排樁支護(hù)的基本結(jié)構(gòu)體系、特點(diǎn)和所存在的優(yōu)缺點(diǎn)，并以工程實(shí)例例證排樁支護(hù)在深基坑施工中的具體技術(shù)應(yīng)用流程。

關(guān)鍵詞：排樁支護(hù)；深基坑施工；結(jié)構(gòu)體系；工程項(xiàng)目；安全監(jiān)測 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU463 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.038

考慮到節(jié)約成本和施工進(jìn)度，目前工程項(xiàng)目的深基坑開挖施工都會(huì)采用放坡開挖施工工藝，但是在城市建筑相對(duì)密集的區(qū)域則一般不具備這種放坡開挖條件，因此必須采用另一種方式——支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)來輔助進(jìn)行基坑垂直開挖過程，以確保施工流程能夠安全順利開展。

1 排樁支護(hù)的相關(guān)理論分析

1.1 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本概述

目前許多城市都會(huì)采用深基坑排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且已經(jīng)取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。從施工過程來看，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的布置形式多以三角式、丁字式、矩形結(jié)構(gòu)、梅花式為主。另外，在連梁方面也有許多種不同結(jié)構(gòu)形式，而且根據(jù)連梁結(jié)構(gòu)形式的不同，它們的剛度也各不相同，這里可以將連梁剛度視為是能夠影響排樁支護(hù)體系性能的重要因素之一。因此，總的來說，要根據(jù)工程需求的不同來合理選配連梁形式，確保樁梁連接處擁有較高的施工質(zhì)量。

1.2 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系擁有諸多特點(diǎn)，具體來講包括以下四點(diǎn)：第一，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)存在排樁與連梁，二者相互作用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土體側(cè)向變形的有效約束，降低樁身內(nèi)力作用，確?；拥陌踩_挖；第二，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)存在排樁與連梁所共同組成的超靜定結(jié)構(gòu)，所以它從某種程度上也強(qiáng)化了支護(hù)結(jié)構(gòu)自身的整體穩(wěn)定性與剛度；第三，在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，其樁土作用會(huì)形成簡單的土拱效應(yīng)，這一效應(yīng)能夠改變側(cè)向土分布?jí)毫Γ瑫r(shí)全面強(qiáng)化深基坑支護(hù)效果；第四，一般工程中會(huì)采用懸臂式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)就不需要專門設(shè)置支撐，它對(duì)機(jī)械挖土與工人施工作業(yè)非常有利，簡便、快捷、安全。從較為復(fù)雜多變的外荷載作用情況來看，懸臂式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基坑整體結(jié)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)整，并平衡支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力作用。考慮到某些基坑中荷載條件復(fù)雜且難以預(yù)計(jì)，所以可以借助排樁代替樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)來代替懸臂式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工工藝方面相對(duì)簡單快捷且造價(jià)相對(duì)較低。

1.3 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)分析

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)雖然全面但是依然存在諸多缺陷，例如目前我國還沒有一套完整的計(jì)算排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一計(jì)算模型，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)排樁前后樁間土壓力大小的相互作用受力機(jī)理，且十分欠缺對(duì)工程實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)化分析過程。

再一方面，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)施工現(xiàn)場存在一定要求，如果是施工現(xiàn)場較為狹小的基坑工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體形式可能會(huì)受到嚴(yán)重限制，不利于相關(guān)技術(shù)的有效發(fā)揮。

總的來看，只要施工現(xiàn)場場地條件允許，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)就能體現(xiàn)出來，它可以有效限制坑壁土體的側(cè)向變形，也能在地下水位偏高時(shí)起到一定的止水擋土作用。就目前來看，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在我國一些沿海地區(qū)城市較為常見，且該技術(shù)體系還在不斷發(fā)展延伸過程中。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程項(xiàng)目概況

某地區(qū)石化公司要建設(shè)低溫取水井群，它的10座地下泵房所采用的都是鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，泵房結(jié)構(gòu)尺寸為11.6×9.8×7.4m，基坑開挖深度確定在10m左右。按照施工現(xiàn)場及鄰近場地的揭露地層開挖結(jié)果來看，在基坑開挖深度范圍內(nèi)，其自上而下分別為素填土、細(xì)砂、卵石層等，且它的地下水埋藏深度較深，水位基本位于基坑坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高以下位置。

考慮到基坑開挖會(huì)受到周邊施工場地限制，所以該工程采用了一面放坡、三面排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直開挖施工方法。其排樁所選取的是鉆孔灌注樁，排樁的規(guī)格為樁徑￠900mm，樁間距1.5m，有效樁長為15m，樁頂還設(shè)置了1.0×0.5m的鋼筋混凝土冠梁，其樁間位置掛有200mm的鋼筋網(wǎng)片和80mm厚的噴射混凝土進(jìn)行面層防護(hù)。該工程的基本流程如下：

鉆孔灌注樁施工→基坑第一層土方開挖→基坑監(jiān)測→鑿樁頭→冠梁→第二層土方開挖→掛網(wǎng)噴護(hù)→第三層土方開挖→掛網(wǎng)噴護(hù)→第四層土方開挖→掛網(wǎng)噴護(hù)→底層土方開挖→掛網(wǎng)噴護(hù)→墊層。

2.2 鉆孔灌注樁的施工

該工程施工中的鉆孔灌注樁主要采用了泥漿護(hù)壁，沖擊鉆等較為成熟的成孔工藝，它的主要施工工序?yàn)椋簻y量放線→護(hù)筒埋設(shè)→成孔→安放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→灌注水下混凝土。

護(hù)筒埋設(shè)。工程中所采用的是直徑為900mm的鋼護(hù)筒（比排樁樁徑大100mm），埋深深度在1m以上，其頂端則高出地面0.4m。它的圍土分層較為夯實(shí)，這也是為了牢固埋設(shè)排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，在鋼護(hù)筒的中心與樁位中心選擇重合式設(shè)計(jì)，并將其偏差控制在50mm以內(nèi)。

成孔。該工程選擇的是CZ-30沖擊型鉆機(jī)，在開鉆前首先對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，保證鉆頭確切對(duì)準(zhǔn)鋼護(hù)筒中心位置（要求偏差不能大于20mm）。在鉆進(jìn)過程中，主要采用小沖擊低錘來進(jìn)行密擊，錘高高度控制在0.4～0.7m，同時(shí)配合黏土泥漿護(hù)壁保證孔壁能夠擠壓密實(shí)。另外，當(dāng)沖擊型鉆機(jī)達(dá)到鋼護(hù)筒3～4m以下位置時(shí)，要加快成孔速度，加大沖程，并同時(shí)將錘提高到1.5～2.0m以上位置，逐漸轉(zhuǎn)入正常的連續(xù)沖擊節(jié)奏。在沖孔過程中要做到對(duì)泥漿密度的隨時(shí)測量與控制，保證孔內(nèi)殘?jiān)粡氐着懦隹淄?。排渣過程該工程主要采用了排渣筒法，基于孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿來避免由虧漿所造成的孔內(nèi)坍塌事故。

在成孔以后，還要利用測繩來檢查實(shí)際孔深深度，在孔深深度核對(duì)無誤后才開始進(jìn)行清孔工作。清孔還是采用排渣筒來反復(fù)掏渣，盡可能將孔底的淤泥、沉渣都清理干凈。對(duì)于一些密度較大的泥漿要利用水泵清水來實(shí)施置換，并時(shí)刻保證泥漿密度被控制在1.15～2.5范圍內(nèi)。

混凝土澆筑。該工程主要利用鋼筋籠來實(shí)施混凝土灌注，配合導(dǎo)管在水中部分進(jìn)行澆筑。在灌注設(shè)備的選擇上，其導(dǎo)管主要選擇了內(nèi)徑為200mm的無縫鋼管，管節(jié)控制在2.5m長度，同時(shí)配合0.5m的短管來作為配管，用來調(diào)節(jié)導(dǎo)管安裝長度。導(dǎo)管在安裝使用之前要進(jìn)行試拼裝及試壓實(shí)驗(yàn)，要根據(jù)孔深實(shí)際深度來配置導(dǎo)管。工程中盡量將導(dǎo)管下端距離孔蒂高度設(shè)計(jì)在0.2～0.4m，其目的是為了確保導(dǎo)管下到孔底位置以后，能夠適當(dāng)提起一定高度用以井架固定于孔口位置，并且在安裝以后要確保導(dǎo)管置于鉆孔中心位置。導(dǎo)管的總長度與頂部露地面高度采用了不同長度的短管進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，這樣更有利于混凝土灌注作業(yè)的順利實(shí)施。另外在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)下方還設(shè)計(jì)了一段長導(dǎo)管，這樣能有效減少導(dǎo)管拔管時(shí)的阻力作用，同時(shí)減小導(dǎo)管掛碰鋼筋籠的可能性。因此在導(dǎo)管連接安裝過程中需要加墊一層密封圈或橡膠墊，然后上緊螺栓，保證導(dǎo)管安裝后應(yīng)用絕對(duì)安全。

混凝土灌注。工程在灌注之前特意對(duì)孔底沉渣厚度進(jìn)行了復(fù)查，確保清孔流程無誤。在反復(fù)清孔并檢查合格以后，對(duì)排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水下混凝土灌注，并保證灌注時(shí)間間隔在30min以內(nèi)?；炷猎诔跗诠嘧⑦^程中盡量不要停頓，這是為了確保首盤混凝土在初凝以后能夠完成全樁澆筑。另外，在灌注過程中要注重觀察孔內(nèi)可能存在的泥漿返出現(xiàn)象，適當(dāng)上升測繩測量混凝土面上升高度，保證混凝土灌注正常。在混凝土灌注過程中如果出現(xiàn)導(dǎo)線卡掛鋼筋籠問題，則要轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，保證混凝土能夠快速脫開鋼筋籠，并再次進(jìn)行提升。在混凝土灌注過程中始終要做好數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)記錄指導(dǎo)來進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)管拆卸工作，確保所測量混凝土深度能夠匹配混凝土的實(shí)際灌注方量，同時(shí)嚴(yán)格檢查所測量混凝土面位置是否準(zhǔn)確。

2.3 基坑土方的開挖施工

在排樁施工完成以后，就要實(shí)施混凝土冠梁澆筑施工過程。基坑開挖施工主要在樁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上后才進(jìn)行。該工程基坑開挖所采用的是反鏟挖掘機(jī)，它自上而下進(jìn)行分層深入施工，并配合人工修整過程。在基坑開挖方面，要確保每層開挖深度都不超過2m，這樣更有利于隨后的逐層掛網(wǎng)噴護(hù)施工。最后需留200mm厚的土方，采用人工釬土的方式，不得采用機(jī)械直接挖除。

2.4 掛網(wǎng)噴護(hù)施工

掛網(wǎng)噴護(hù)主要基于基坑開挖邊坡修整后來展開，該工程所采用的是規(guī)格為200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)，并配有B14橫向加強(qiáng)筋，再用3.0m長錨管進(jìn)行固定，確保鋼筋與錨管端頭被成功加固焊接。在面網(wǎng)鋼筋制網(wǎng)方面，要確保面網(wǎng)鋼筋被均勻拉伸調(diào)直，并嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)尺寸來進(jìn)行全面布網(wǎng)，其網(wǎng)點(diǎn)位置利用到了綁絲，對(duì)其焊接扎牢即可。該工程要求鋼筋網(wǎng)的每一邊搭接長度不小于一個(gè)網(wǎng)格的邊長長度，同時(shí)對(duì)最底層鋼筋網(wǎng)也有要求，要保證其插入坑底深度在20cm以上。噴射混凝土?xí)r，要注意混凝土的級(jí)配需滿足設(shè)計(jì)要求，另外噴射的混凝土厚度需滿足設(shè)計(jì)要求，不能偏薄，也不能偏厚。

2.5 基坑監(jiān)測

為了確保深基坑開挖過程安全，該工程也根據(jù)實(shí)施地質(zhì)觀測信息反饋來指導(dǎo)施工過程，做到信息化施工。同時(shí)基于工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來實(shí)施坡頂水平位移相關(guān)觀測，這里工程所采用的是視準(zhǔn)線方法，配合經(jīng)緯儀對(duì)深基坑內(nèi)進(jìn)行觀測，并在基坑周圍中點(diǎn)位置設(shè)置了若干觀測點(diǎn)。對(duì)觀測點(diǎn)的布置主要基于變形敏感中點(diǎn)位置進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)施工過程中還采用了埋設(shè)鐵件，保證每一段觀測點(diǎn)與基坑工作基點(diǎn)形成一條準(zhǔn)直線，確保在施工過程中對(duì)所有工作基點(diǎn)進(jìn)行有效觀測。以位移變形觀測為例，它就從開挖第一次土方開始實(shí)施每周一次的觀測工作，確保觀測過程中支護(hù)樁結(jié)構(gòu)的位移變形量保證在3～20mm范圍內(nèi)。如果排樁相鄰位移量偏小，則可以相應(yīng)延長觀測時(shí)間，從原來的每周觀測一次變?yōu)槊績芍苡^測一次。如果變形較大，需加大觀測的頻率，增加至一天一次甚至一天兩次。

3 結(jié)語

本文主要針對(duì)深基坑垂直開挖工程中的排樁支護(hù)施工相關(guān)技術(shù)理論及實(shí)踐過程進(jìn)行了分析，分析及總結(jié)了該支護(hù)形式所擁有的利弊特點(diǎn)。當(dāng)然，考慮到排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)之于深基坑施工投入成本較高，施工工期與技術(shù)也相對(duì)漫長和復(fù)雜，所以在選擇該技術(shù)時(shí)也應(yīng)該首先考慮經(jīng)濟(jì)成本，確保適時(shí)合理運(yùn)用該技術(shù)。特別是如果在地下水位較高的地區(qū)，采用這種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式還需考慮止水措施，比如需設(shè)置水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁作為止水帷幕；如果開挖深度較深或地層土質(zhì)不好時(shí)，需設(shè)置內(nèi)支撐，這都需要增加成本投入，延長工期，增加施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）