張潤(rùn)鵬

目前，隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，支護(hù)工程數(shù)量增多。對(duì)于高層建筑工程而言，其開挖過(guò)程中的支護(hù)難度較大，單一的灌注樁支護(hù)、錨桿支護(hù)無(wú)法滿足支護(hù)工程要求，容易引起一系列的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。排樁+內(nèi)支撐是一種組合式的支護(hù)形式，能夠在城市建設(shè)中應(yīng)用于各類建筑項(xiàng)目，增強(qiáng)支護(hù)的可靠性。為了發(fā)揮此支護(hù)體系的根本優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)明確支護(hù)工程中排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)的施工要點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

廣西壯族自治區(qū)江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目，包括1 棟8 層、2 棟26 層的高層建筑，并設(shè)有4 層地下室?；拥讟?biāo)高為55.95 m，±0.00 m 標(biāo)高對(duì)應(yīng)高程為76 m，基坑開挖深度≤19.55 m，支護(hù)長(zhǎng)度為587 m。建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地基側(cè)壁為粉質(zhì)黏土和素填土，在基坑開挖過(guò)程影響深度范圍內(nèi)，地下水為孔隙承壓水，穩(wěn)定水位為6.12 ～10.12 m，年變幅度為3 ～5 m。該項(xiàng)目所采用的基坑支護(hù)形式為排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)，但由于建設(shè)區(qū)域周圍建筑較為密集，地下水位較高，因此施工過(guò)程中還應(yīng)做好施工監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)支護(hù)施工管理。

2 排樁+內(nèi)支撐的支護(hù)原理與施工設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)原理

江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目中，排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)結(jié)構(gòu)是在使用各類樁體作為承擔(dān)樁的基礎(chǔ)上，利用內(nèi)支撐體系在建筑工程施工開挖期間平衡坑外土體所產(chǎn)生的應(yīng)力，形成“外部防護(hù)，內(nèi)部支護(hù)”的體系。在該體系中排樁可作為支護(hù)工程的結(jié)構(gòu)之一，維持支護(hù)側(cè)面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；而排樁所用的樁體主要包括預(yù)制混凝土樁和鉆孔灌注樁兩種，內(nèi)支撐系統(tǒng)多為鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩種，二者的主要區(qū)別如表1 所示。相較于其他支護(hù)組合方式，排樁+內(nèi)支撐的傳力路徑較為清晰，基本路徑為基坑壁水壓力→排樁樁體→腰梁→內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。施工過(guò)程中，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)同樣會(huì)將作用力反向傳輸給基坑壁[1]。

表1 內(nèi)支撐體系中鋼支撐和鋼筋混凝土支撐的區(qū)別

2.2 施工設(shè)計(jì)

江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目中的支護(hù)方案設(shè)計(jì)中，排樁+內(nèi)支撐的施工設(shè)計(jì)如下。第一，先進(jìn)行立柱樁施工，然后交叉施工止水素混凝土樁和支護(hù)樁。第二，立柱樁、支護(hù)樁基礎(chǔ)施工完畢后，開挖基坑區(qū)域，分層開挖至冠梁底標(biāo)高71.200 m 位置，進(jìn)行第一道混凝土支撐系統(tǒng)的墊層施工，并澆筑冠梁頂部和混凝土支撐體系。第三，第一道混凝土支撐體系達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，向下分層開挖基坑，建設(shè)第二道、第三道混凝土支撐體系。第三道支撐體系的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)值后，回填、加撐后拆除第二道水平支撐系統(tǒng)，然后澆筑基坑區(qū)域的地下3 層主體支護(hù)結(jié)構(gòu)[2]。

3 排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于支護(hù)工程的施工要點(diǎn)

3.1 土方開挖施工要點(diǎn)

土方開挖是江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目中應(yīng)用組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在具體實(shí)施排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)明確支護(hù)工程的施工要點(diǎn)。土方開挖時(shí)，還應(yīng)堅(jiān)持“先撐后挖”的施工原則，完成每道支撐結(jié)構(gòu)后方可開挖下一批土方。開挖內(nèi)部時(shí)，還應(yīng)提前對(duì)工程進(jìn)行分區(qū)，并遵循分區(qū)開挖、盆式開挖的施工原則，禁止開挖大面積土方。每個(gè)區(qū)域開挖到支撐結(jié)構(gòu)的底標(biāo)高后布設(shè)排樁、澆筑混凝土進(jìn)行內(nèi)支撐，同時(shí)立即施工墊層，避免水浸。

排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)時(shí)，第一道支撐下的土方一般采用盆式開挖法，挖除周圍留土后，對(duì)其進(jìn)行分塊處理，在開挖周圍堆成土崗，確保周邊開挖區(qū)域的支撐能夠在土方挖除后的48 h內(nèi)產(chǎn)生。挖土過(guò)程中還應(yīng)嚴(yán)格按照支護(hù)工程施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，并注意預(yù)防超挖、欠挖風(fēng)險(xiǎn)。開挖面標(biāo)高差不得超過(guò)2 m，同時(shí)按照1 ∶1.5 的比例放坡；若支撐體系上需要運(yùn)行開挖設(shè)備，則還應(yīng)保證開挖面覆土層高于支撐頂面30 cm，并鋪設(shè)走道板。底部支撐構(gòu)件上，禁止施工人員隨意行走或進(jìn)行施工操作，立柱時(shí)需堅(jiān)持對(duì)稱掏空原則，確保立柱受力的均勻性。在此過(guò)程中，施工人員應(yīng)結(jié)合支護(hù)根本要求，加強(qiáng)支撐體系內(nèi)混凝土墊層的強(qiáng)度控制，并留意邊坡留土的穩(wěn)定性[3]。

3.2 地下高水位支護(hù)施工要點(diǎn)

不同安全等級(jí)的支護(hù)工程在應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)時(shí)，在施工管理要求上會(huì)有一定差異。在此情況下，根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境對(duì)地表變形的適應(yīng)能力，以及支護(hù)施工對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，支護(hù)工程的安全等級(jí)可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)。其中，周圍環(huán)境條件復(fù)雜、深度大于12 m、工程地質(zhì)條件復(fù)雜以及地下水位很高的情況屬于一級(jí)基坑工程。

根據(jù)江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目資料可知，該項(xiàng)目中深基坑工程的安全等級(jí)為一級(jí)。因此，在應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)結(jié)合基坑區(qū)域地下水位較高的特點(diǎn)，優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)，靈活應(yīng)用基坑止水帷幕[4]。

施工人員可將單一的排樁支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕艠?內(nèi)支撐的組合支護(hù)模式，為減少支護(hù)主體下2 層板和混凝土內(nèi)支撐體系產(chǎn)生的沖突，施工人員需要靈活調(diào)整排樁標(biāo)高。同時(shí)，在基坑上部結(jié)構(gòu)中應(yīng)采用放坡的方式，下部支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁加1 道混凝土支撐的結(jié)構(gòu)形式。然后設(shè)置止水帷幕，止水帷幕由三軸深層水泥攪拌樁、Φ900 高壓旋噴樁組成，支護(hù)樁外側(cè)為1 排三軸深層水泥攪拌樁，搭接長(zhǎng)度為300 mm 左右。

3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)時(shí)，護(hù)坡樁的主要施工流程為明確樁位點(diǎn)→人工挖孔樁成孔→吊放鋼筋籠→灌注混凝土，所涉及的施工技術(shù)為人工挖孔灌注樁技術(shù)。布設(shè)內(nèi)支撐體系時(shí)，施工要點(diǎn)包括固定預(yù)埋鋼板、焊接斜支座、拼接支撐結(jié)構(gòu)、安裝加強(qiáng)掛板以及鎖緊鋼支撐等。

施工過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)按照排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，安裝支護(hù)結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼接內(nèi)支撐所需的管節(jié)，初步檢測(cè)預(yù)支撐時(shí)的平整度，并控制管節(jié)兩側(cè)中心線偏差在20 mm 左右。吊裝支撐構(gòu)件時(shí)，可在排樁主筋上布設(shè)鋼圍檁，并用配置好的C35 混凝土澆筑圍護(hù)樁與鋼圍檁間的空隙。鋼支撐吊裝到位后施加預(yù)應(yīng)力，用鋼楔塞緊后取下千斤頂。

3.4 內(nèi)支撐施工要點(diǎn)

3.4.1 冠梁施工

內(nèi)支撐體系中冠梁施工期間，施工人員在開挖至梁底約300 mm 處時(shí)，應(yīng)清除混凝土內(nèi)支撐柱頂上的浮漿，完成后進(jìn)行冠梁施工。冠梁施工前還應(yīng)及時(shí)修整立柱上部結(jié)構(gòu)，然后在立柱上部鋼筋結(jié)構(gòu)處進(jìn)行冠梁施工，待鋼筋進(jìn)入冠梁約500 mm后，鑿除超出冠梁的灌注樁。

3.4.2 混凝土內(nèi)支撐梁施工

開挖內(nèi)支撐區(qū)域的土方時(shí)，施工人員先開挖支撐梁、圍檁區(qū)域，采用機(jī)械挖土?xí)r需在底部預(yù)留30 cm，然后人工開挖土方并清理內(nèi)支撐梁底部。連接護(hù)壁和圍檁時(shí)，施工人員應(yīng)徹底清理支護(hù)壁區(qū)域，使護(hù)壁和圍檁梁結(jié)構(gòu)能夠銜接密實(shí)，順利連接后在護(hù)壁結(jié)構(gòu)的主筋上焊接斜向吊筋。

內(nèi)支撐梁需要借助模板進(jìn)行安裝，施工時(shí)底部模板可采用C15 混凝土墊層；用于連接內(nèi)支撐主梁和圍檁的腹桿，一級(jí)主梁、圍檁的模板均為九夾板，固定工具為對(duì)拉螺栓。鋼筋施工時(shí)，施工人員可先綁扎內(nèi)支撐主梁區(qū)域和圍檁的鋼筋，然后分別綁扎腹桿處的鋼筋；鋼筋搭接方式為綁扎搭接，單腹桿主筋選用整根鋼筋直料。澆筑內(nèi)支撐梁時(shí)，支護(hù)工程中同一平面內(nèi)的支護(hù)體系應(yīng)堅(jiān)持整體澆筑成型的原則，若因特殊情況需要分段澆筑，施工人員還應(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化的垂直縫，同時(shí)確保接縫區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度。排樁與內(nèi)支撐圍檁區(qū)域的間隙所用混凝土強(qiáng)度應(yīng)不低于C30，填筑密實(shí)后可使排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果更為明顯。

3.4.3 基坑側(cè)壁混凝土面層施工

在基坑側(cè)壁內(nèi)支撐體系中噴射混凝土面層時(shí)，可以在該區(qū)域內(nèi)設(shè)置直徑大于4 mm、間距小于300 mm 的HPB300鋼筋網(wǎng)?；炷羾娚浜穸葹?00 mm，所用混凝土材料內(nèi)的水灰比應(yīng)小于0.45，粗骨料粒徑小于12 mm。噴射施工應(yīng)自下而上分片、分段施工，混凝土終凝后的2 h 左右，施工人員應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)施工區(qū)域。內(nèi)支撐區(qū)域應(yīng)提前埋設(shè)泄水管，且泄水管一端應(yīng)設(shè)置碎石層，通過(guò)濾水的方式避免泥漿堵塞泄水管。

4 支護(hù)中建筑密集點(diǎn)施工監(jiān)測(cè)

4.1 項(xiàng)目工況分析

周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)是上述項(xiàng)目支護(hù)施工的關(guān)鍵內(nèi)容，土方分層開挖作業(yè)結(jié)束后，施工人員應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境造成的影響。通過(guò)江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍項(xiàng)目可知，基坑西面、東面、北面為建設(shè)單位用地范圍，臨近基坑?xùn)|面、北面為建設(shè)單位的餐廳、設(shè)備用房和員工宿舍。建筑層數(shù)為3 ～13層，建筑物間距為2 ～30 m，建筑物的地基為天然基坑。基坑西面約25 m 處為25 層商業(yè)樓，包含2 層地下室，基坑支護(hù)形式為支護(hù)樁支護(hù)?；幽厦鏋槲鹘?，道路下包含排水、供水和供氣管道，路對(duì)面為多層建筑，層高1 ～5 層不等，距離基坑約35 m。

由于該支護(hù)工程周圍建筑物較為密集，且布設(shè)較多的市政重要管線，在開挖時(shí)容易出現(xiàn)樁身裂縫、樁結(jié)構(gòu)傾斜、臨近建筑物出現(xiàn)豎向裂縫以及排樁倒塌等風(fēng)險(xiǎn)。造成上述問(wèn)題的原因在于懸壁樁埋設(shè)、嵌固深度計(jì)算不準(zhǔn)確，支護(hù)期間排水、止水不到位，同時(shí)沒(méi)有按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。因此，在應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)在建筑密集點(diǎn)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，完善支護(hù)流程。

4.2 施工管理要點(diǎn)

實(shí)施排樁+內(nèi)支撐支護(hù)模式時(shí)，還應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算懸壁樁嵌固深度，計(jì)算懸臂樁施工參數(shù)時(shí)還應(yīng)考慮基坑區(qū)域內(nèi)土層的物理特性。

另外，為使支護(hù)工程安全開挖，還應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，全方位監(jiān)測(cè)周圍建筑物與路面結(jié)構(gòu)[5]。對(duì)于矩形范圍較廣的基坑，施工人員可在基坑周圍各個(gè)區(qū)域選取多個(gè)立柱監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形分析，如圖1 所示。

圖1 建筑密集區(qū)域支護(hù)監(jiān)測(cè)代表點(diǎn)（來(lái)源：作者自繪）

建筑密集點(diǎn)施工監(jiān)測(cè)中，排樁+內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的受力與建筑物變形分析是基坑支護(hù)施工的重點(diǎn)內(nèi)容，是建筑物和地面變形沉降問(wèn)題產(chǎn)生的根源。例如，在江南訓(xùn)練基地運(yùn)動(dòng)員宿舍工程項(xiàng)目中，支護(hù)形式為單排樁+內(nèi)支撐，但在施工期間圍護(hù)樁側(cè)向位移在第6 層土方開挖結(jié)束后小于70 mm。原因在于單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，對(duì)于開挖深度較大的基坑工程，需要在排樁+內(nèi)支撐組合支護(hù)的基礎(chǔ)上加固基坑內(nèi)側(cè)排樁的底部，如加固處理高壓旋噴樁的坑底，并通過(guò)排樁結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐體系建立連續(xù)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，確保支護(hù)可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，排樁+內(nèi)支撐是支護(hù)工程中較為常見的支護(hù)形式，其施工設(shè)計(jì)對(duì)支護(hù)工程的安全性有著不可忽視的作用。在支護(hù)工程中應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目周圍的建筑環(huán)境和地下水環(huán)境，明確組合支護(hù)時(shí)的施工要點(diǎn)，制訂更加可靠的支護(hù)方案，有效控制開挖支護(hù)時(shí)對(duì)周邊建筑造成的不利影響，保證支護(hù)工程順利完工，支護(hù)效果符合建筑項(xiàng)目安全施工的根本要求。