陳天鋒

（福州亨源建設(shè)工程有限公司，福州 350001）

1 引言

在地下空間的利用技術(shù)逐漸成熟以及建筑質(zhì)量要求不斷提高的今天，深基坑項(xiàng)目數(shù)量隨之增多，導(dǎo)致現(xiàn)場建設(shè)環(huán)境更加復(fù)雜， 土方挖掘深度與工作量不斷增加。 從近些年深基坑項(xiàng)目實(shí)踐看來，為保證施工過程的安全，大部分建設(shè)方都選擇了比較穩(wěn)妥的支護(hù)技術(shù)。在設(shè)計(jì)與實(shí)施深基坑作業(yè)前，施工單位會(huì)事先對建設(shè)場地及周邊一定范圍內(nèi)的土層進(jìn)行勘察，以此掌握現(xiàn)場的土質(zhì)條件。 本文選取了一項(xiàng)醫(yī)院建筑工程作為分析對象，這個(gè)建筑項(xiàng)目包含多個(gè)單棟建筑，結(jié)合不同的地質(zhì)條件，創(chuàng)新性地選擇了多種支護(hù)技術(shù)，能給類似施工項(xiàng)目提供參考。

2 建筑工程項(xiàng)目概況

福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院建筑工程，共有兩個(gè)地塊，總建筑面積為299 800 m2，其中地上面積有198 813 m2。 該項(xiàng)目建筑的樁基都選擇沖孔灌注樁， 底板厚度分成400 mm 與550 mm 兩種，承臺(tái)高度均設(shè)置為1 600 mm。

2.1 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域原本屬于民宅用地，在原建筑拆掉后，大多數(shù)是空地。 經(jīng)過初步勘察，場地內(nèi)不存在不利的埋藏物、管線、地質(zhì)災(zāi)害等。 但巖土類型偏多，還分布一些軟弱土，整體均勻性不高，而且上部地基承載力較差。

地塊1 在規(guī)劃區(qū)域的西側(cè)， 是工程主要施工場地， 包括1～2 層地下空間，其中第1 層地下室的基坑深度在5.65～5.75 m；第2 層地下室基坑達(dá)到9.85 m。 地塊2 分布在東南角，僅有醫(yī)住樓，配有1 層地下室，基坑深度有5.9～7.5 m。兩個(gè)基坑間距僅有48.6 m，為防止相互干擾，擴(kuò)孔錨桿采用錯(cuò)開布置的方式。邊坡設(shè)在東北側(cè)，頂部高度在9.8～15.1 m 不等。并且基坑底部和周邊構(gòu)筑物的距離普遍較近（見圖1），所以基坑周圍的支護(hù)形式，選擇土釘墻、SWM 工法樁+ 擴(kuò)孔錨索、水泥土攪拌樁+土釘墻、沖孔灌注樁+深層水泥土攪拌樁+擴(kuò)孔錨索。邊坡支護(hù)部分采用鋼筋錨桿與現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板的組合形式。

圖1 周邊構(gòu)筑物與基坑底部的空間關(guān)系

2.2 施工重難點(diǎn)

本工程地下水位偏高， 可能會(huì)影響基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以要考慮降水的問題。另外，由于是深基坑，整體開挖量較大，所以選擇了分層開挖的作業(yè)方式。 在現(xiàn)場挖掘下層時(shí)，要確保上層填充硬化材料、布置輔助鋼板，這就會(huì)延長工期，還會(huì)增加一些設(shè)備與材料的成本[1]。 工程土方挖掘時(shí)間恰逢本地局部降雨的季節(jié)，所以還要考慮防雨的問題。 此工程選擇支護(hù)技術(shù)較多，并在地塊1 中，地下1 層和地下2 層存在交接處，建設(shè)難度較大。由于支護(hù)體系之間需要相互配合，加之底板面與標(biāo)高、承臺(tái)與電梯基坑參數(shù)不一，現(xiàn)場要格外注意對土面的管控。

3 深基坑支護(hù)系統(tǒng)施工技術(shù)

3.1 土釘墻支護(hù)

在本項(xiàng)目中，土釘墻部分的施工關(guān)鍵控制點(diǎn)在于：地下1 層和地下2 層交接位置的處理，需先完成地下2 層的回填工作，才能挖掘地下1 層承臺(tái)；在錨桿和樁體的位置有碰撞時(shí)，需合理移位；在邊坡處需布置變形監(jiān)測點(diǎn)；機(jī)械挖掘土方中，要借助儀器實(shí)施測量，預(yù)防超挖。

在場內(nèi)施工時(shí)，施工人員先要按照圖紙載明參數(shù)，完成邊坡放線，作為后續(xù)施工的基準(zhǔn)線。

1）土方作業(yè)。 現(xiàn)場人員先沿著基坑位置，在距離其6 m 的位置挖出支護(hù)作業(yè)面，隨后處理中間土體，并分層挖掘基坑周圍，直到滿足坡面錨管作業(yè)需要。 在挖土過程中，為了確保邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需以1∶1.05～1∶1 的標(biāo)準(zhǔn)完成放坡，經(jīng)過簡單修整后，及時(shí)噴錨支護(hù)。在修坡時(shí)，需一同挖出寬深540 mm、360 mm的截水溝，并用水泥砌筑表面。在坡面初次噴混凝土中，需注意把控厚度，至少要達(dá)到30 mm，按照水泥用量添加2%速凝劑。

2）斜向錨管作業(yè)。 當(dāng)錨管就位后，施工人員需借助螺旋式鉆孔機(jī)，其作業(yè)角度需和水平面保持10°～25°夾角，直到鉆至標(biāo)準(zhǔn)深度。 如果在鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)砂卵石與粗砂，則要按照設(shè)計(jì)參數(shù)增加10～20 cm。隨后將錨管放到孔中，并和鉆孔中心線保持一致。

3）坡面處理。 本項(xiàng)目中，坡面上需鋪設(shè)人工綁扎的鋼筋網(wǎng)。 為保持坡面穩(wěn)定，需插入一定量的泄水管，及時(shí)降低周圍地下水位，減輕支護(hù)壁承受的壓力。 支護(hù)坡面還需進(jìn)行二次噴混凝土，材料與初次一致，厚度控制在50 mm 左右，并確保整個(gè)混凝土層厚度滿80 mm。 另外，為保證兩層混凝土可以充分銜接，下部面層需按照對45°的標(biāo)準(zhǔn)，形成斜面。待混凝土終凝2 h 后，便可開始澆水養(yǎng)護(hù)，該道工序至少要持續(xù)5～7 d。

4）錨管注漿。 施工人員把止?jié){塞直接插到桿體中，如果注漿時(shí)出現(xiàn)壓力偏高以及圍巖結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的情況，需立刻通過錨固劑進(jìn)行封孔。 待注漿結(jié)束后，錨固體徑至少要達(dá)到110 mm[2]。

3.2 圍護(hù)樁+深層水泥土攪拌樁+擴(kuò)孔錨索

首先，圍護(hù)樁支護(hù)部分。 本項(xiàng)目的圍護(hù)樁主要使用泥漿材料， 在鉆孔時(shí)需確保樁徑偏差在50 mm 以內(nèi)， 垂直度標(biāo)準(zhǔn)為1/300。 樁體鉆入位置偏差不可超過50 mm。 在圍護(hù)樁建設(shè)之前，施工人員先要明確土層條件，必要時(shí)進(jìn)行試成孔作業(yè)。 按照設(shè)計(jì)要求，樁體水下強(qiáng)度需達(dá)到C30，保護(hù)層則要有50 mm后，允許混凝土坍落度在18～20 cm。其中，澆筑水下混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋到設(shè)計(jì)混凝土面下方0.8 m 以內(nèi)的位置，并且必須保證材料供應(yīng)充足，實(shí)現(xiàn)一次性完工。

其次，深層水泥攪拌樁（施工流程見圖2）。 本項(xiàng)目采用的材料水灰比是0.55，將制備材料提前倒進(jìn)集料池中，分成多次噴漿攪拌。 首次噴漿攪拌時(shí)，操作人員先將攪拌頭沉到設(shè)定深度參數(shù)后，才能打開灰漿泵。 當(dāng)漿液處于溢出口，并在樁底噴漿0.5 min 后，可以提升噴漿頭，同時(shí)要保持連續(xù)攪拌，確保漿液和土充分混合。 理論上，提升速度是0.5～0.6 m/min，現(xiàn)場還要根據(jù)試驗(yàn)樁進(jìn)行調(diào)整。 后續(xù)的攪拌下沉處理直接按照第一次的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行即可。

圖2 深層水泥土攪拌樁施工流程

最后，擴(kuò)孔錨索。 其是通過高壓旋噴注漿方法的一種錨式技術(shù)。 在鉆孔中，做好放線處理以及鉆機(jī)就位后，施工人員需要進(jìn)行全面調(diào)整，保證鉆機(jī)導(dǎo)軌傾角的實(shí)際差值在±1°，同時(shí)方位偏差需控制在±2°以內(nèi)。 在一切確認(rèn)無誤后，可先快速鉆進(jìn)，旋噴注漿壓力設(shè)置在10～15 MPa。 到了擴(kuò)大頭錨固區(qū)，應(yīng)當(dāng)逐漸減速，同時(shí)將注重將壓力提高到15～20 MPa 區(qū)間。在該過程中，需有專人觀察周邊土體的狀態(tài)，靈活調(diào)節(jié)泵壓，以免高壓導(dǎo)致漿體穿孔、土體結(jié)構(gòu)崩塌。 另外，如果確實(shí)發(fā)生塌孔，則需暫停鉆進(jìn)，經(jīng)過注漿加固后，等待24 h 重新啟動(dòng)，并且要改用跟管鉆進(jìn)技術(shù)。 此項(xiàng)目中使用的錨索，由鋼絞線制作。 現(xiàn)場按照1.5 m 的間隔標(biāo)準(zhǔn)， 在錨固段設(shè)置架線環(huán)和緊箍環(huán)，而自由段則以2 m 的間隔，加設(shè)架線環(huán)。 在布置錨索桿體中，需和注漿管同時(shí)放進(jìn)孔中， 管端需和孔底之間留出50～100 mm的空間，在錨索孔口處需留出1 200 mm 的筋體，方便后期張拉。注漿過程中，保持100～200 mm/min 的鉆進(jìn)速度，每米樁體至少要消耗100 kg 的水泥，而在擴(kuò)大頭的錨固段，水泥用量則要增加到150 kg/m。 在錨具鎖頭與復(fù)合片鉆頭都達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，利用注漿泵與空氣壓縮機(jī)，輔助建立擴(kuò)大頭結(jié)構(gòu)，并連續(xù)實(shí)施2 次擴(kuò)孔作業(yè)。

3.3 SMW工法樁+擴(kuò)孔錨索

SMW 工法樁的建設(shè)程序可參考圖3，整體按照“三攪三噴”的模式完成。 在SMW 工法樁施工中，以基坑西側(cè)為起點(diǎn)，按照順時(shí)針的方向作業(yè)。 在放線、溝槽基礎(chǔ)性工作完成后，安排樁機(jī)入場，嚴(yán)格校正起到定位，確保偏差在50 mm 以內(nèi)，鉆桿垂直度則不能超過1/250。 同時(shí)，為避免超鉆，需在鉆桿上標(biāo)記出設(shè)計(jì)的樁體長度。在插進(jìn)H 形鋼中，施工人員先需在鋼材頂部150 mm 的位置留出100 mm 直徑孔洞，安裝吊具與固定鉤后，涂刷上減摩劑。 同時(shí)在型鋼上加設(shè)定位卡，用于控制插入平面位置[3]。 插入作業(yè)期間，必須動(dòng)態(tài)觀察與調(diào)整垂直度與水平誤差。 在準(zhǔn)備處理圈梁前，先在型鋼表面包上油毛氈、塑料泡沫，將其和混凝土隔離開。 當(dāng)后期收回型鋼，先要保證主體結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度，才能通過專用機(jī)械直接將其拔出。 其余擴(kuò)孔錨索施工流程和前一種支護(hù)體系相同。

圖3 SMW工法樁施工流程圖

3.4 水泥土攪拌樁+土釘墻

該部分的施工難度較低， 兩種支護(hù)技術(shù)都是比較成熟的工藝，其中土釘墻施工前文已經(jīng)展開闡述，此處一筆帶過。 水泥土攪拌樁的操作流程和上文深層水泥土攪拌樁基本一致。 當(dāng)成樁后，未額外插進(jìn)鋼管，長度是8 mm，相鄰間距為1 200 mm。

3.5 邊坡支護(hù)施工

在本工程中，邊坡選擇永久性結(jié)構(gòu)，通過鋼筋錨桿與現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板的組合支護(hù)體系進(jìn)行保護(hù)。 其中，錨桿主要利用鉆孔與插入安裝、注漿的方式實(shí)現(xiàn)，而為保證其支護(hù)效果，現(xiàn)場會(huì)根據(jù)施工分區(qū)，隨機(jī)抽查部分錨桿，檢測其拉拔力。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，以鋼模板為主，在個(gè)別補(bǔ)縫處采用木模板。 在模板安裝好后，需利用PVC 管把引水口引到模板表面，待管材加緊固定后，便可組織混凝土澆筑施工?，F(xiàn)澆混凝土需采用分層處理的方式， 坡面單層混凝土厚度為0.5 m。 各個(gè)澆筑倉的長高分別是20 m、2 m，按照從上向下的澆筑程序進(jìn)行，并保證材料澆筑落差控制在1～1.5 m，最多不能達(dá)到2 m 以上。振搗時(shí)需插進(jìn)下層50～100 mm，當(dāng)混凝土不再下沉與冒泡后，需緩慢拔出振搗棒。

4 結(jié)語

總之，對于諸如案例工程的復(fù)雜深基坑項(xiàng)目，需在充分了解施工條件與基坑特征的前提下， 綜合分析安全與質(zhì)量等不同方面，選出最適宜的支護(hù)形式。 本工程中由于地基土質(zhì)非常不均勻， 并且還涉及地下1 層與地下2 層銜接等復(fù)雜性的問題，要求不同專業(yè)交叉配合施工。 而鑒于此項(xiàng)醫(yī)院建筑項(xiàng)目的成功可以總結(jié)出，面對深基坑支護(hù)時(shí)，不應(yīng)單一考慮某種支護(hù)方法，可以嘗試多種技術(shù)的組合形式，例如“圍護(hù)樁+ 深層水泥土攪拌樁+ 擴(kuò)孔錨索”，這樣不僅有助于加強(qiáng)支護(hù)體系的作用效果，在現(xiàn)場留出一定作業(yè)空間，還可以合理降低基坑施工造價(jià)，提升工程開發(fā)效益。