肖 龍 長沙核工業(yè)工程勘察院有限公司

李盼盼 長沙核工業(yè)工程勘察院有限公司

1 工程概況

本次研究的是時(shí)代建發(fā)和著項(xiàng)目的一層地下室深基坑工程，該施工場地在湖南省長沙市望城區(qū)銀星路南側(cè)、銀杉路東側(cè)。該場地以往是池塘、菜地和材料堆放場地，在勘查期間，其中的部分池塘依然沒有處理?，F(xiàn)場鉆孔發(fā)現(xiàn)，孔口標(biāo)高36.68 ～44.43 m，存在12.15 m左右的相對高差，由此可見，該工程的地勢具有較大起伏。在本次工程的施工現(xiàn)場，其巖土地質(zhì)屬于典型的上軟下硬復(fù)合地層，從上到下的組成分別為雜填土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土層、細(xì)沙層、圓礫層、全風(fēng)化板巖層、強(qiáng)風(fēng)化板巖層及中風(fēng)化板巖層。通過綜合考慮實(shí)際工程概況與地質(zhì)條件，采用臨時(shí)性支護(hù)措施對本次工程中的深基坑進(jìn)行支護(hù)，其使用年限設(shè)計(jì)為2 年，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，支護(hù)高度2.5 ～6.4 m，支護(hù)長度為800 m，通過鋼板樁、放坡加掛網(wǎng)噴砼的形式進(jìn)行支護(hù)。

2 上軟下硬復(fù)合地層深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

在本次工程中，深基坑支護(hù)的主要設(shè)計(jì)原則如下。第一，在滿足其強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及抗變形需求的基礎(chǔ)上，滿足其應(yīng)用功能要求，使其和本次工程中的規(guī)范規(guī)程相符合。第二，盡可能避開雨季，如果一定要在雨季進(jìn)行施工，則支護(hù)后應(yīng)滿足兩個(gè)要求：一是坡體應(yīng)足夠穩(wěn)定；二是保護(hù)周邊的建筑和管線[1]。第三，充分考慮各種不確定因素，為信息化施工、工程監(jiān)測和變形控制提供指導(dǎo)性意見。

2.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)參數(shù)時(shí)，主要將施工現(xiàn)場的實(shí)地勘察報(bào)告作為依據(jù)，各地層巖性參數(shù)取值如表1所示。本次工程中，所有的設(shè)計(jì)均為全過程動態(tài)形式，對于土地和錨固體之間的粘結(jié)強(qiáng)度極限標(biāo)準(zhǔn)，需采用現(xiàn)場試拔的方式進(jìn)行檢驗(yàn)，并根據(jù)施工中的反饋進(jìn)行優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)中，紅線與道路車道邊線之間的超載應(yīng)控制在10 kPa 及以下；道路荷載應(yīng)該控制在30 kPa；其余坡段頂部3 m 內(nèi)嚴(yán)禁超載；3 m 以外超載應(yīng)控制在10 kPa 及以下。

表1 各地層巖性參數(shù)取值

2.3 支護(hù)設(shè)計(jì)

按照已有的現(xiàn)場勘查資料、現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境條件以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，在本次工程中，對于地下室和用地紅線距離較近的位置，選擇的支護(hù)措施為鋼板樁支護(hù)；在上部做局部的放坡處理；對于頂部放坡空間較大的位置，選擇的支護(hù)措施為放坡加掛網(wǎng)噴砼[2]。本次工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)分段及其主要參數(shù)如表2 所示。

表2 本次工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)分段及其主要參數(shù)

施工中鋼材規(guī)格是270 N/mm2的HPB300 型 鋼、300 N/mm2的HPB335型鋼以及360 N/mm2的HPB400 型鋼，選擇的錨噴砼強(qiáng)度等級是C20。

因施工現(xiàn)場地下水位處在基坑開挖底標(biāo)高以下，本次支護(hù)設(shè)計(jì)中，如不采取止水措施，就需確保在枯水季節(jié)完成施工?？紤]到特殊情況，還需進(jìn)行相應(yīng)的防水措施設(shè)計(jì)。如果施工中遇到豐水季節(jié)或是暴雨等極端天氣，在地下水位高度超過基坑底標(biāo)高的情況下，應(yīng)進(jìn)行降水井設(shè)置，其直徑應(yīng)控制在600 mm，底部應(yīng)該比基坑底部低5 m 以上，布置間距應(yīng)控制在25 m×25 m，必要的情況下，可以適當(dāng)縮小布置間距，降水后的水位應(yīng)處在基坑底標(biāo)高下方的0.5 m 及以上。

同時(shí)，基坑的頂部以及坑底周邊位置也需要設(shè)置截排水明溝，其溝底的縱向坡度應(yīng)控制在0.3%。為避免地表水在基坑頂部滲入基坑中，還需要通過噴射砼的方式做好基坑頂部位置的地表硬化設(shè)計(jì)，并將相應(yīng)的泄水孔設(shè)置在噴射砼坡面上，然后沿著深基坑底部設(shè)計(jì)集水井，其間隔應(yīng)控制在20 ～50 m。

3 上軟下硬復(fù)合地層深基坑支護(hù)工藝設(shè)計(jì)

3.1 土方開挖施工設(shè)計(jì)

本次支護(hù)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行了以下幾方面的施工工藝設(shè)計(jì)。第一，應(yīng)分層進(jìn)行土方開挖，每一層開挖標(biāo)高都要超過土釘或錨索標(biāo)高，但是不可超過0.5 m，其開挖方向是從周邊到中部。通過挖掘機(jī)進(jìn)行開挖時(shí)，需留下與基坑設(shè)計(jì)邊線相距300 ～500 mm 的土層，然后通過人工開挖和修坡的方式進(jìn)行施工；同時(shí)，基坑底部300 mm 的土方也需要通過人工的方式進(jìn)行開挖[3]。第二，如果基坑開挖面上部的土釘錨固體以及錨索沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則不能向下進(jìn)行土方超挖，且基坑周邊的車輛、設(shè)施以及材料等荷載都需要控制在地面荷載設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。第三，因本次工程中的深基坑具有較大的深度和規(guī)模，所以開挖過程中需要對時(shí)空效應(yīng)加以合理利用，讓土方開挖工作和深基坑支護(hù)施工之間達(dá)到密切配合效果，盡可能縮短基坑在無支護(hù)條件下的暴露時(shí)間，且開挖強(qiáng)度需要與支護(hù)作業(yè)能力相符合，不可超挖。

3.2 掛網(wǎng)噴砼施工設(shè)計(jì)

為有效確保上軟下硬地層條件下深基坑支護(hù)效果，在通過掛網(wǎng)噴砼方式進(jìn)行施工的過程中，需對深基坑進(jìn)行分層開挖與分層支護(hù)。本次工程中，將φ16插筋用作掛網(wǎng)固定鋼筋，其長度是0.8 m，設(shè)置間隔是1.5 m×1.5 m。在進(jìn)行混凝土面層噴射的工藝設(shè)計(jì)中，其主要措施包括以下幾個(gè)方面。

第一，細(xì)骨料應(yīng)選擇中砂。第二，粗骨料應(yīng)選擇級配礫石。第三，做好水泥和砂石之間的重量比、砂率和水灰比控制。第四，在應(yīng)用速凝劑等外加劑時(shí)，需要做好外加劑和水泥之間的相容性試驗(yàn)和水泥漿凝結(jié)試驗(yàn)，以此確定外加劑的添加量。第五，噴射施工需要分段、依次進(jìn)行，對于同一個(gè)施工段，應(yīng)通過從下到上的順序進(jìn)行均勻噴射，并控制每一次的噴射厚度。第六，在混凝土噴射中，噴頭需要垂直于土釘墻墻面，同時(shí)應(yīng)控制二者的距離。第七，在混凝土終凝一段時(shí)間后，需要及時(shí)通過噴水法做好養(yǎng)護(hù)。第八，施工中應(yīng)控制好鋼筋和坡面之間的間隙。第九，施工中可通過綁扎的方式固定鋼筋網(wǎng)，通過搭接焊的方式做好鋼筋連接，且需要控制焊縫長度。

3.3 鋼板樁施工設(shè)計(jì)

在通過鋼板樁進(jìn)行此類深基坑支護(hù)的過程中，為保障其施工效果，需要對其施工過程加以合理設(shè)計(jì)。本次工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，為確保鋼板樁的打設(shè)精度，決定采用屏風(fēng)式打入法進(jìn)行施工。施工中需通過吊車來吊裝鋼板樁，使其在插樁點(diǎn)位置就位，然后再進(jìn)行插樁。插樁時(shí)一定要做好鎖口校準(zhǔn)，每插入一塊都需要套好樁帽，并輕輕錘擊。打樁中，為使其垂直度得到良好控制，需要將兩臺經(jīng)緯儀設(shè)置在兩個(gè)方向上。為防止鎖口中心發(fā)生平面位移，需要將卡板設(shè)置在打樁進(jìn)行的方向上[4]。施工中，每一塊板塊位置都需要在圍檁上做好預(yù)算，并隨時(shí)進(jìn)行檢查和校正。

本次工程中，鋼板樁需分4 次打入。第1 次是從20 m 高度打入15 m 高度；第2 次是從15 m 高度打入10 m 高度；第3 次需將鋼板樁打入導(dǎo)梁高度，然后拆除導(dǎo)梁；第4 次需打入設(shè)計(jì)標(biāo)高。在打樁過程中，對于第1 塊和第2 塊鋼板樁，其打入位置與方向都應(yīng)該保持精確，每打入1 m 就需要測量1 次。以下是本次工程中的鋼板樁施工具體設(shè)計(jì)分析。

（1）設(shè)計(jì)要求。本次鋼板樁施工設(shè)計(jì)中，主要的要求包括以下幾方面。第一，施工前需要先試樁，其數(shù)量需控制在10根及以上。第二，在鋼板樁放線中，樁頭一定要正確就位，并保持垂直，沉樁中需隨時(shí)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)處理。本次施工中，平面位置在橫向上的偏差控制在-50 ～0 mm，縱向偏差控制在100 mm，垂直度控制在5°以內(nèi)。第三，在沉樁施工之前一定要清除高空、地面以及地下的障礙物，并保持地面平整。地下的管線需要開挖至露出，并通過合理的措施來加以保護(hù)[5]。

（2）振動沉樁。本次設(shè)計(jì)中，主要的技術(shù)措施如下。第一，振動沉樁頻率應(yīng)比自振頻率大，振動前應(yīng)在剛樁上端夾緊振動錘樁夾，且振動錘需和樁重心處于同一直線。第二，用振動錘將鋼樁夾緊并吊起，讓鋼板樁鎖口插入相鄰的鎖口中，在鋼板樁就位穩(wěn)定且垂直后才可以振動下沉，并及時(shí)做好垂直度檢測，若發(fā)現(xiàn)偏差，一定要及時(shí)糾正。第三，如果鋼板樁的下沉速度突然變慢，則需要停止沉樁，將鋼樁拔起0.6 ～1.0 m，之后重新使其快速下沉，如果依然無法下沉，則需要根據(jù)實(shí)際情況采取其他措施。

（3）鋼板樁施工。風(fēng)化巖層中的鋼板樁施工，如難以通過振動的方式進(jìn)行，則需通過引孔法來進(jìn)行施工，鋼板樁的施工深度方可滿足實(shí)際工程支護(hù)需求。

（4）拔除鋼板樁。在對深基坑進(jìn)行土方回填的過程中，需要拔除鋼板樁，然后根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行優(yōu)化，以便重復(fù)使用。拔除過程中，需要重視拔除的順序、時(shí)間以及樁孔處理，為避免拔樁振動對周邊土體的不良影響，需要先通過振動錘振活鎖口位置的土體，然后一邊振動一邊拔樁。在鋼管樁拔出到基礎(chǔ)底板以上時(shí)，應(yīng)暫時(shí)停止，然后用振動錘對樁孔進(jìn)行振動，讓樁孔及時(shí)被填實(shí)，以此來確保深基坑施工效果。

（5）監(jiān)測頻率。支護(hù)工程監(jiān)測包括施工安全監(jiān)測和防治效果監(jiān)測，施工階段的施工安全監(jiān)測宜采用連續(xù)自動定時(shí)監(jiān)測的方式，原則上采用24 小時(shí)自動定時(shí)監(jiān)測的方式進(jìn)行，保證監(jiān)測信息能夠及時(shí)地反映滑坡體變形破壞特征，為相關(guān)人員提供決策依據(jù)。詳細(xì)監(jiān)測頻率如表3 所示。

表3 支護(hù)工程監(jiān)測頻率一覽表

4 結(jié)語

在對上軟下硬復(fù)合地層進(jìn)行施工的過程中，相關(guān)單位一定要做好深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)中，需要將工程概況與現(xiàn)場實(shí)際情況作為依據(jù)，通過合理的措施進(jìn)行施工工藝設(shè)計(jì)，并控制好各項(xiàng)施工參數(shù)?？捎行Т_保其深基坑的支護(hù)效果，滿足整體工程的實(shí)際施工要求。