王燕飛 中國建筑土木建設(shè)有限公司中級工程師

城市發(fā)展是綜合性的整體進(jìn)步。隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)越來越多，建設(shè)用地日漸稀缺，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一般在不擾動其他建筑的同時在建筑用地附近垂直開挖基坑。每個地區(qū)的地質(zhì)形式不一，導(dǎo)致支護(hù)存在一定困難。本文通過研究GRF01-H 型綠色支護(hù)技術(shù)，解決了垂直開挖面支護(hù)施工速度慢及效率低的問題。

1 概述

1.1 工程概況

西安植物園地下停車場位于西安市雁塔區(qū)小寨街道辦西安植物園，東側(cè)緊鄰龍湖曲江盛景，南側(cè)緊鄰曲江頤景。地質(zhì)為黃土和粉質(zhì)性粘土，擬建地下車庫屬乙類建筑。設(shè)計基坑支護(hù)形式為鉆孔灌注樁（705 根）+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工，鉆孔灌注樁外圍有雙管旋噴樁合圍。基坑為長方形，開挖深度平均約10m，最深12.22m，樁身圍護(hù)面積約7000m2。

地下停車場采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為地下一層兩跨箱型框架結(jié)構(gòu)。淺基坑土釘支護(hù)段深約2.55m，采用110（C25）土釘，間距1200×1200，坡度1:0.5，土釘墻與圍護(hù)樁間最小平臺寬度為1.5m。主體圍護(hù)采用Φ1000@1300 圍護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。原方案中樁間土為傳統(tǒng)掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，考慮到環(huán)保施工和工藝經(jīng)濟(jì)高效等因素，現(xiàn)擬采用GRF01-H 綠色裝配式樁身支護(hù)工藝。

1.2 周邊環(huán)境及地質(zhì)情況

本工程北側(cè)約150m 處有西安植物園家屬樓，建筑物結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)；東南側(cè)以居民樓為主，結(jié)構(gòu)形式為鋼混結(jié)構(gòu)。該地理位置上部覆蓋5 ～12m 黃土，土層中濕陷性土層厚度約3 ～5m，濕陷土層等級在Ⅰ～Ⅱ級，屬非自重濕陷性場地，地基承載力每平方米12 ～18t。下層為水位下飽和黃土，每平方米承載力約8～12t，水位下飽和土下層為亞粘土與砂礫層。

2 基坑開挖支護(hù)方案

2.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

該工程基坑采用Ф100cm、間距130cm 圍護(hù)樁加錨索支撐支護(hù)體系，淺基坑采用土釘墻支護(hù)方式進(jìn)行施工。基坑內(nèi)土方開挖過程中，加強(qiáng)地下水位情況及樁體位移情況監(jiān)測，確保地下水位位于基坑底部1m 深度同時驗證基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)是否安全可控。

2.2 土方開挖

基坑開挖和垂直支護(hù)施工需同步進(jìn)行。每次開挖深度不超過1.2m，嚴(yán)格控制開挖深度，每層開挖不得超出限定值。如遇特殊土層，開挖深度不超過1m，當(dāng)土層穩(wěn)定性較差時，避免一次性減少開挖深度致使土體失穩(wěn)。開挖到基底后，利用小型挖掘機(jī)對腋腳處以及邊坡進(jìn)行削坡處理，基坑底部距離設(shè)計標(biāo)高30cm 時使用人工開挖，避免擾動地下土。在修整好的坡面上埋設(shè)GRF01-H 所需厚度的標(biāo)志，快速進(jìn)行支護(hù)施工。

項目基坑分層分段開挖，GRF01-H 垂直支護(hù)在冠梁成型第一排錨索注漿結(jié)束時方可進(jìn)入施工。具體工序為：冠梁成型、第一排錨索注漿完成→樁身清理、第一階面層鋪裝、固定→第一排腰梁完成、第二排錨索注漿完成→第二階面層鋪裝、固定→第二排腰梁完成、第三排錨索注漿完成→最下階面層鋪裝、固定。最終完成安裝。

3 GRF01-H支護(hù)施工

3.1 傳統(tǒng)工藝存在的缺點

傳統(tǒng)工藝采用掛網(wǎng)噴錨措施，有一定能力確保樁間土的防護(hù)，但噴混質(zhì)量無法保證防護(hù)效果。掛網(wǎng)噴錨施工是將Ф4 或Ф6 圓鋼焊接成15cm×15cm 方格形狀，利用L 型鋼筋固定在圍護(hù)樁上，之后進(jìn)行噴射混凝土施工。噴射混凝土對材料、噴錨面質(zhì)量及光滑度的要求較高。噴射混凝土材料含有砂礫，砂礫棱角對后期敷設(shè)防水卷材具有極大的影響[1]。

傳統(tǒng)的掛網(wǎng)噴錨是主要以一定比例的水泥、砂子、石子進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，通過空氣壓縮機(jī)對拌合好的混凝土料壓送至噴槍，然后對基坑表面進(jìn)行混凝土噴射。這種傳統(tǒng)噴射方式不能有效的保證環(huán)保要求，對施工周邊環(huán)境影響較大。

噴射混凝土使用的小型機(jī)具比較多，工序較復(fù)雜。傳統(tǒng)噴射混凝土與GRF-01支護(hù)施工方案比較不能優(yōu)化施工工序，對現(xiàn)場管理及施工技術(shù)要求不能形成統(tǒng)一化，增加施工單位成本。

3.2 GRF01-H支護(hù)特點

GRF01-H 型材料主要由土工格柵和高分子防水材料混合而成。土工格柵一般用于高速公路、鐵路及房建等路基中，是將高分子材料與內(nèi)部鋼絲融合而成的一種材料，連接時采用超聲波技術(shù)進(jìn)行連接與焊接。土工格柵展開后是菱形塊組成的方格網(wǎng)，呈現(xiàn)蜂窩立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)狀，屬于特種土工合成材料。土工格柵在巖石工程、土方工程、砂石工程及填土工程中向界面產(chǎn)生較大的摩擦系數(shù)，使土體及砂石之間摩擦粘聚力增強(qiáng)，產(chǎn)生抗滑動能力好、穩(wěn)定性強(qiáng)的施工墊層作用。土工格柵一般與土工格室放置在摩擦力小、易滑動界面的土體中作為施工墊層，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。在土工格柵一側(cè)增加高分子防水面層，既能防水又能防止土體坍塌。

GRF01 綠色裝配式樁間防護(hù)面層綜合抗拉強(qiáng)度為13.3kN/m(變形率2%)，錨固采用射釘L 型釘。面層與支護(hù)樁連接，采用縱向柔性加筋肋+射釘。在射釘處增加圓形墊片，防止射釘生銹對GRF01 型支護(hù)產(chǎn)生影響。面層上下搭接應(yīng)保持上外下內(nèi)、搭接寬度為20cm?？v向搭接時，搭接位置設(shè)在樁體上，采用縱向加筋肋射釘固定。翻邊施工時首幅面層與冠梁側(cè)縱向錨固寬度不小于50cm，坑底壓邊采用C20 墊層，厚度不小于8cm，寬度30cm，面層向坑內(nèi)延伸不小于30cm。

綠色裝配式GRF 面層主要是由加筋格柵、性能材料和防水材料等復(fù)合而成的具有一定抗拉強(qiáng)度的復(fù)合材料。面層材料通過卡扣、高強(qiáng)螺栓及固定條固定，樁間支護(hù)穩(wěn)固平整，便于豎向鋪貼結(jié)構(gòu)防水卷材。

3.3 GRF01-H施工要點

基坑支護(hù)技術(shù)中，樁間形成土拱效應(yīng)，樁間拱內(nèi)土無需考慮側(cè)向壓力，取決于土體自重及地下水。樁間土的流失一般受地下水影響，導(dǎo)致樁間成拱效應(yīng)弱化[2]。

基坑開挖過程需注意樁和樁間土的保護(hù)，防止破壞樁體和樁間土過度超挖；基坑側(cè)壁和樁間土采用鐵鍬或鎬等進(jìn)行整平，防止不平整對GRF 面層造成影響；基坑支護(hù)側(cè)壁防護(hù)步距不大于其自立高度；基坑上部應(yīng)做好截水和排水措施，防止地下水侵入對基坑造成傷害；錨索施工、腰梁施工、錨索安裝及注漿完畢后，面層及時穿錨索下鋪、鉆孔及錨索按正常工序作業(yè)；鋼腰梁焊接時應(yīng)注意防止電焊機(jī)火花飛濺到面層防護(hù)上；腰梁底部預(yù)留面層搭接長度，一般面層下放0.5m，初步固定于樁身，隨著基坑的開挖將下一層GRF 面層相連接形成整體。

綠色裝配式GRF 面層施工時要求密貼圍護(hù)樁樁身及樁間土，防止樁間土與GRF面層之間出現(xiàn)過大空隙。

L 型釘初次固定、泄水孔布置面層幅度確定后，先用L 型釘將面層初步固定，如需樁間引水，將泄水孔安置于樁間坡面。

4 注漿和降水輔助支護(hù)

4.1 滲透注漿支護(hù)

滲透注漿是指在壓力作用下，漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙，排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體，而基本上不改變土和巖石的結(jié)構(gòu)和體積，所用壓力相對較小。滲透灌漿適用于本地區(qū)地層結(jié)構(gòu)，具有代表性的滲透灌漿理論有球形擴(kuò)散理論和柱形擴(kuò)散理論。

地下停車場基坑開挖圍護(hù)樁采用C35水下混凝土施工，具有良好的混凝土強(qiáng)度支撐體系，圍護(hù)樁直徑為1000mm，樁與樁間距為1300mm。由于本地區(qū)位于渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的沉積物地層，沉積物的構(gòu)造和產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)的變化有著較大關(guān)系[3]。在地層不斷運動的同時，其為地下水的形成和貯存提供了良好的條件。陜西省的渭河地塹是秦嶺北坡斷裂下降、兩側(cè)相對上升的結(jié)果。使用GRF01-H型支護(hù)施工前，進(jìn)行一系列的滲透注漿處理。采用滲透注漿處理的方法可以將土體四周以及基坑底部形成為一個整體，使之滲透系數(shù)減小，形成注漿加固圈，使土體更加穩(wěn)定。

4.2 降水措施

基坑周圍布置的注漿孔內(nèi)圍實施井點降水保證措施，在其周圍進(jìn)行鉆孔，孔徑為7cm，距離基坑邊緣1.5m，縱向間距為2.4m。在每個井點上部安裝抽水泵，將每個抽水泵連接形成一個整體，將地下水直接排入附近河流或儲存井用于后期植物園內(nèi)用水等。

在井點降水施工過程中，每天進(jìn)行地下水位觀測。每天觀測次數(shù)應(yīng)不少于3 次，時間間隔以均分為宜。當(dāng)?shù)叵滤痪嚯x基坑底部小于1m 時，應(yīng)及時進(jìn)行降水處理，直至將地下水降至距離基坑底部1m以上，保證基坑安全，防止基坑底隆起。

5 監(jiān)控量測

通過測量工具，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，為施工數(shù)據(jù)管理提供了有效的保障，同時保證施工安全。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況與周圍土體、地下水分布情況、周邊建筑物變形及應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體在承受各種壓力、側(cè)向力及震動時會產(chǎn)生較大的變動和變形，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)是現(xiàn)場施工管理工作人員判斷基坑穩(wěn)定情況的重要依據(jù)。

6 結(jié)語

本工程地處渭河斷陷盆地中段，堆積有非常厚的新生代陸相疏松地層。土層主要為濕陷性土，由于土體不斷運動導(dǎo)致土層整體穩(wěn)定性較差。這些不利因素會直接導(dǎo)致基坑在開挖過程中的水土流失。垂直支護(hù)面質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期要求且整體穩(wěn)定性差，影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工效果。設(shè)計通過基坑GRF 新型面層支護(hù)結(jié)構(gòu)施工及輔助注漿和降水措施，增強(qiáng)了外部土層固結(jié)力，同時有效地提高了面層穩(wěn)定性，解決了基坑開挖遇濕陷性土的施工效率。