謝代勝

(福建一建集團(tuán)有限公司，三明 365000)

隨著我國(guó)城市建設(shè)的迅速發(fā)展，建筑工程施工活動(dòng)越來越多，城市建設(shè)用地日益緊張，合理利用土地、開發(fā)地下空間成為一種必然。各大城市都在大量建設(shè)地鐵地下車站、地下車庫、地下商場(chǎng)等，深基坑工程數(shù)量和規(guī)模急速增長(zhǎng)，基坑工程形式越發(fā)復(fù)雜，頻繁的基坑施工事故給社會(huì)和企業(yè)造成了嚴(yán)重的損失，如何有效且經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行基坑支護(hù)越來越受到人們的關(guān)注和重視。放坡開挖是一種常被采用的基坑開挖施工工藝，但目前在城市建筑密集區(qū)域并不具備條件，內(nèi)撐式排樁支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)勢(shì)產(chǎn)生且逐漸成為目前我國(guó)城市建筑基坑開挖常見的施工形式。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，研究?jī)?nèi)撐式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用對(duì)于建筑行業(yè)改革深化有重要的推動(dòng)作用。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

該文選取三李城商業(yè)中心基坑作為案例研究城市內(nèi)撐式排樁技術(shù)在建筑基坑開挖過程中的實(shí)際應(yīng)用。三李城商業(yè)中心位于廈門市集美區(qū)灌口鎮(zhèn)，地下2層，地上4～5層建筑，高度為21.00～24.00 m，為框架結(jié)構(gòu)。工程建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高為19.50 m(1985國(guó)家高程)，擬建基坑大致呈類長(zhǎng)方形，最長(zhǎng)約200 m，寬約72～125 m，面積約18 084.11 m2，周長(zhǎng)約568.68 m，開挖深度約為8.90～12.10 m，土方開挖量約180 841.1 m3。采用旋挖灌注樁，成樁形式采用旋挖成孔，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，樁基安全等級(jí)為二級(jí)，樁基設(shè)計(jì)使用年限為50年。施工環(huán)境方面，場(chǎng)地東北側(cè)為已建魚孚路，道路下埋有中水管、給水管；東南側(cè)為已建七甲路，道路下埋有雨、污水管；西北側(cè)為約16 m寬的長(zhǎng)條狀空地，空地外為已建金龍東路。項(xiàng)目周邊不存在密集管線或文物等保護(hù)單位，整體施工環(huán)境良好。

1.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)勘察地質(zhì)資料，場(chǎng)地內(nèi)地層主要由第四系土層、下伏基巖(以燕山早期花崗巖為主)及風(fēng)化層組成，自上而下依次為：①第四系新近人工填土層，主要為雜填土及素填土，平均厚度7.45 m；②第四系湖積層，主要為淤泥，平均厚度1.4 m；③第四系沖洪積層，主要為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂及粗砂，平均厚度6.47 m；④第四系殘積層，主要為殘積砂質(zhì)粘性土，平均厚度9.24 m；⑤下伏基巖及風(fēng)化層，主要為全風(fēng)華花崗巖、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖及中風(fēng)化花崗巖，平均厚度40.57 m。

場(chǎng)地地下水類型主要為儲(chǔ)存運(yùn)移于填土層孔隙中的潛水(局部為上層滯水)及砂層、殘積層和風(fēng)化層裂隙中的承壓水，勘察測(cè)得地下穩(wěn)定水位埋深1.45～6.51 m，相應(yīng)標(biāo)高為11.78～17.03 m，預(yù)計(jì)該場(chǎng)地范圍內(nèi)全年地下水變化幅度為2～3 m，結(jié)合本次勘察實(shí)測(cè)的地下水位埋深及賦存情況、周邊規(guī)劃及場(chǎng)地整平后地下水動(dòng)態(tài)將發(fā)生較大變化的特點(diǎn)，建議最高地下水位按設(shè)計(jì)室外地面標(biāo)高以下0.50 m考慮(黃海高程17.50～20.50 m)。

1.3 工程特點(diǎn)

該工程施工范圍較大，根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況、現(xiàn)地面標(biāo)高及擬建地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，對(duì)擬建基坑分為8個(gè)剖面，開挖深度最大為12.10 m，為大型深基坑工程項(xiàng)目。此外，工程場(chǎng)地分布淤泥、粉質(zhì)粘土等，地基性質(zhì)較差，對(duì)基坑穩(wěn)定性不利，且廈門市位于沿海地區(qū)，為亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，春季多雨，夏季高溫并伴有臺(tái)風(fēng)，施工時(shí)流土(砂)現(xiàn)象會(huì)頻繁發(fā)生，還存在坑底突涌情況[1]。因此工程基坑支護(hù)存在一定難度，應(yīng)精心設(shè)計(jì)支護(hù)方案、合理調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2 內(nèi)撐式排樁設(shè)計(jì)方案

工程擬建場(chǎng)地基坑安全等級(jí)為一級(jí)，結(jié)合基坑周邊環(huán)境及開挖影響地層，基坑支護(hù)方式主要采用灌注排樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)。排樁由φ1 200 mm和φ1 000 mm的旋挖灌注樁、φ900 mm的三重管高壓旋噴樁組成，沿基坑側(cè)壁排列設(shè)置，高壓旋噴樁對(duì)灌注樁之間的間隙咬合，防止基坑滲水，排樁布置圖見圖1。

1)支護(hù)樁、立柱樁采用旋挖灌注樁。樁徑為1 200 mm和1 000 mm，間距1 500 mm，樁長(zhǎng)15.4～21.1 m，樁身混凝土強(qiáng)度C30，充盈系數(shù)≥1.1，樁底沉渣≤50 mm。立柱樁進(jìn)入持力層殘積土或其以下層≥15 m。

2)三重管高壓旋噴樁樁徑900 mm，樁距700 mm,樁長(zhǎng)為進(jìn)入砂層不小于1.5 m，孔位偏差≤5 cm，孔斜率≤1.0，導(dǎo)孔孔徑≤130 mm，氣壓0.7 MPa,水壓30 MPa,水量75 L/min，水泥漿水灰比1∶0.9，漿壓>0.3 MPa,漿量75 L/min，且每米水泥用量不少于650 kg。三重管提升速度10～12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8～10轉(zhuǎn)/min。

3)放坡坡面噴射80 mm厚C20細(xì)石混凝土，內(nèi)掛φ8@250×250鋼筋網(wǎng)。坡率約為1∶0.5/1。掛網(wǎng)短釘采用16鋼筋，長(zhǎng)0.8 m，間距1 000 mm×1 000 mm，梅花形布置。

4)冠梁、內(nèi)撐梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，截面尺寸有1 400 mm×1000 mm、800 mm×1 200 mm、600 mm×800 mm、800 mm×800 mm、800 mm×1 000 mm。

3 內(nèi)撐式排樁施工要點(diǎn)

3.1 旋挖灌注樁施工

工程支護(hù)樁、立柱樁均采用旋挖灌注樁，樁徑為1 200/1 000 mm(1-1～3-3剖面1 200 mm，4-4～8-8剖面1 000 mm)，樁距1.5 m，樁身強(qiáng)度C30，樁長(zhǎng)為15.40～19.10 m，樁數(shù)為382根。

旋挖灌注樁施工流程為：放樣定位→旋挖機(jī)就位→護(hù)筒埋設(shè)→旋挖成孔→清孔→鋼筋籠制作及安放→下導(dǎo)管→混凝土澆筑。根據(jù)基坑排樁布置情況建立測(cè)量控制網(wǎng)，定位各樁位中心點(diǎn)后穩(wěn)固安放旋挖鉆機(jī)，確保鉆機(jī)水平以免鉆桿傾斜導(dǎo)致斜孔現(xiàn)象發(fā)生。埋設(shè)護(hù)筒直徑超出樁孔直徑20 cm，高度高出地面30 cm，工程采用護(hù)筒直徑分別為1.2 m和1.4 m，護(hù)筒中心應(yīng)與樁孔中心重合，傾斜度≤1%，埋設(shè)完成后四周用粘土回填壓實(shí)避免護(hù)筒下沉或傾斜。旋挖成孔采用適宜在中風(fēng)化層中鉆進(jìn)的SR-250型轉(zhuǎn)挖機(jī)，利用鉆頭鉆進(jìn)攪拌泥土自然造漿，泥漿循環(huán)形成泥皮起護(hù)壁作用，泥漿比重控制在1.2～1.3，若不在此范圍可通過掏渣或向孔內(nèi)加清水等方法調(diào)節(jié)。工程灌注樁跳樁施工，臨樁間隔不小于4倍樁徑或間隔施工時(shí)間宜大于36 h。旋挖成孔至設(shè)計(jì)孔深后鉆頭換成旋挖撈渣鉆斗慢轉(zhuǎn)(污、無泥漿循環(huán))以清除余泥、余渣，待鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)制作完畢后即可安放，工程樁長(zhǎng)較長(zhǎng)為15.4～21.1 m，鋼筋籠采用機(jī)械連接，同一截面內(nèi)接頭≤配筋的50%，間距錯(cuò)開≥35d，鋼筋搭接長(zhǎng)度為10d，采用塔吊吊裝鋼筋籠，吊裝過程嚴(yán)格控制鋼筋籠中心與樁孔、護(hù)筒中心均在同一豎直線上，防止鋼筋籠碰撞孔壁產(chǎn)生沉渣。導(dǎo)管內(nèi)徑為φ250～φ280，每節(jié)長(zhǎng)2.5 m,采用絲扣連接，導(dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)同時(shí)滿足二次清孔(下至孔底)和澆筑混凝土(距孔底<0.5 m)的要求，使用前重點(diǎn)檢查導(dǎo)管嚴(yán)密性，連接處有密封圈且連接牢固方可下放?；炷翝仓切诠嘧妒┕さ淖铌P(guān)鍵環(huán)節(jié)，混凝土質(zhì)量決定了成樁質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制其塌落度、和易性、強(qiáng)度、初終凝時(shí)間等相關(guān)指標(biāo)，澆筑混凝土應(yīng)迅速連續(xù)，因此每次澆筑先計(jì)算好澆筑量，保證澆筑時(shí)間≤混凝土初凝時(shí)間/2，否則混凝土初凝會(huì)導(dǎo)致堵管，根據(jù)混凝土面提升情況提升導(dǎo)管，以確保導(dǎo)管始終埋入混凝土深度為2～6 m。混凝土澆筑結(jié)束后可拔除護(hù)筒并用開挖出的泥土礦渣等回填支護(hù)樁上部未灌混凝土部分，孔口用混凝土封住。

3.2 三重管高壓旋噴樁施工

三重管高壓旋噴施工方法是指水、氣噴射加上漿液灌注攪拌混合噴射，“三重”即三層噴射管同時(shí)橫向噴射高壓水和空氣，將土體切割后再利用空氣的上升力排除破碎土體，同時(shí)另一個(gè)噴嘴噴射漿液到被切割攪拌的地基中，漿液混入土體起到加固作用。三重管高壓旋噴樁施工工藝為：場(chǎng)地平整→測(cè)放樁位→拌制水泥漿→鉆機(jī)就位→鉆孔→移鉆→插高噴管→高噴作業(yè)→回灌→搬遷。清理施工場(chǎng)地，確保地面以下5 m內(nèi)無障礙物，特殊原因無法清除的做好保護(hù)措施，場(chǎng)地平整度要求±100 mm。嚴(yán)格按照施工圖紙由專業(yè)測(cè)量人員利用全站儀、水準(zhǔn)儀等進(jìn)行測(cè)量定位，實(shí)地布設(shè)，用竹簽釘緊樁位，樁位復(fù)測(cè)樁孔中心移位偏差≤50 mm方可進(jìn)行下一步施工。按設(shè)計(jì)確定配合比拌制水泥漿，工程采用水泥漿水灰比為1∶0.9，拌制系統(tǒng)(拌制+儲(chǔ)存+運(yùn)輸設(shè)備)設(shè)置在水泥附近，注意還應(yīng)設(shè)置沉淀池，以便將施工過程中的返漿廢液引入沉淀池，沉淀清水排出，沉淀泥土則隨基坑開挖渣土運(yùn)出。鉆機(jī)機(jī)座應(yīng)平整穩(wěn)固，且鉆桿必須與樁位一致，控制偏差≤10 mm，垂直度誤差≤1%，鉆桿長(zhǎng)度應(yīng)符合孔位設(shè)計(jì)深度要求。鉆孔前先在地面試噴，鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后即可開始鉆孔，高壓泵產(chǎn)生的高壓水(約20 MPa)和右圓筒狀氣流(約0.7 MPa)沖切土體在鉆桿周圍形成樁徑范圍的空隙，鉆至設(shè)計(jì)深度后即可拔出巖芯管，換成噴射注漿管注入水泥漿液，插管過程邊射水以免泥沙堵塞噴嘴，水壓≤1 MPa。高壓旋噴作業(yè)注意設(shè)備啟動(dòng)順序?yàn)椋嚎諌簷C(jī)→高壓泵→注漿泵，目的在于先向孔內(nèi)送風(fēng)和水后再注漿，水泥漿噴出后即可開始旋轉(zhuǎn)提升注漿管，根據(jù)不同土層情況調(diào)整提升注漿參數(shù)，該工程三重管提升速度10～12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8～10 r/min。旋噴提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高后停止并將鉆頭提升出孔口，移位鉆機(jī)進(jìn)行下一樁體施工[2]。

3.3 基坑開挖與內(nèi)撐搭建施工

工程開挖深度最大約12.10 m，挖深及土方量較大，利用反鏟挖掘機(jī)從上往下分層開挖基坑，嚴(yán)格遵守先支撐后開挖原則。支護(hù)排樁施工完畢后應(yīng)進(jìn)行完整性檢測(cè)，待樁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上后開挖基坑[3]，開挖至冠梁底標(biāo)高100 mm或更低，實(shí)施C35混凝土冠梁澆筑施工；隨后繼續(xù)開挖基坑至內(nèi)撐梁底，應(yīng)滿足開挖深度標(biāo)高<梁底面100 mm處標(biāo)高，考慮到機(jī)械開挖的方便及支立模板要求，基坑的邊緣按內(nèi)支撐兩側(cè)各1 m設(shè)置，用石灰灑好邊線后用挖機(jī)進(jìn)行開挖，且在有水影響時(shí)做好排水溝和集水井及時(shí)排除積水。開挖完成后應(yīng)及時(shí)測(cè)量樁頂標(biāo)高及檢查樁位偏位情況，確保埋置深度符合設(shè)計(jì)要求、樁位無偏移。

鋼筋混凝土水平支撐體系的施工要點(diǎn)在于把控鋼筋、模板加工安裝和混凝土施工質(zhì)量。1)鋼筋加工安裝。鋼筋原材料須有出廠合格證、表面潔凈，進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后方可下料制作；梁鋼筋通長(zhǎng)設(shè)置，縱筋錨固長(zhǎng)度>36d，接頭設(shè)置在構(gòu)件受拉鋼筋應(yīng)力較小部分，高應(yīng)力部分設(shè)置接頭的百分率≤50%；節(jié)點(diǎn)處鋼筋放置滿足冠腰梁鋼筋設(shè)置在外、主撐在內(nèi)、連桿在中間的原則，加密箍筋與轉(zhuǎn)角加強(qiáng)箍筋需在腋角加強(qiáng)鋼筋范圍內(nèi)設(shè)置。2)模板制作安裝。工程支撐系統(tǒng)采用九合板模板，其規(guī)格、強(qiáng)度、平整度等均滿足要求，嚴(yán)格按圖紙中輪廓墨線安裝，安裝完成后檢查每一道拉桿和支撐的牢固性。3)混凝土施工。支撐系統(tǒng)混凝土施工盡量在夜晚進(jìn)行以降低混凝土入模溫度，澆筑應(yīng)從下往上逐層升高，分層厚度為30 cm，插入式振搗棒應(yīng)避免碰撞鋼筋，整個(gè)澆筑過程應(yīng)一次連續(xù)完成，防止中斷產(chǎn)生冷縫，待混凝土強(qiáng)度達(dá)2.5 MPa后拆除模板。

3.4 掛網(wǎng)噴護(hù)施工

人工清理修整邊坡后進(jìn)行掛網(wǎng)噴護(hù)，為提高噴射混凝土粘結(jié)度應(yīng)盡量使坡面粗糙，在支護(hù)樁側(cè)壁植φ16鋼筋，長(zhǎng)度300 mm，豎向間距1 m，工程噴射混凝土為80 mm厚C20細(xì)石混凝土，配合比為水泥∶石子∶砂=1∶1.9∶1.9(重量比)，石子粒徑5～10 mm。第一次預(yù)噴40 mm厚，自下而上進(jìn)行噴射，噴頭垂直受噴面且距離為0.6～1.0 m，工作風(fēng)壓為0.1～0.2 MPa，首次噴射完成后掛設(shè)φ8@250×250 mm單層雙向鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)網(wǎng)間搭接長(zhǎng)度≥300 mm，保護(hù)層厚度≥20 mm，最后復(fù)噴混凝土到本工程設(shè)計(jì)厚度80 mm，噴射方法與預(yù)噴相同，噴射過程隨時(shí)注意鋼筋位置和保護(hù)層厚度，嚴(yán)禁露筋現(xiàn)象?；炷羾娚? h后噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在3～7 d，噴面材料28 d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥25 MPa。

4 結(jié) 論

李城商業(yè)中心基坑工程內(nèi)撐式排樁支護(hù)體系施工完成及竣工后，委托具備專業(yè)資質(zhì)的第三方單位對(duì)基坑工程實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括坡頂水平位移和沉降、周邊地表沉降、坑內(nèi)外地下水位等，均滿足相關(guān)規(guī)范要求，投用后無涌土現(xiàn)象，實(shí)踐證明內(nèi)撐式排樁支護(hù)可有效保障基坑開挖穩(wěn)定性，節(jié)約土地資源，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。但內(nèi)撐式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)成本較高，工期長(zhǎng)，且技術(shù)復(fù)雜，還需進(jìn)一步深入研究，根據(jù)項(xiàng)目的地質(zhì)和施工環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)，確保適時(shí)合理運(yùn)用該技術(shù)。