張 健

（1、廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州 510500；2、廣東建科建設(shè)咨詢有限公司 廣州 510500）

關(guān)鍵字：一級(jí)基坑；支護(hù)樁；預(yù)應(yīng)力錨索；降排水；基坑監(jiān)測(cè)

1 工程概況

某建筑物高度82.16～119.50 m，設(shè)2～4 層地下室，現(xiàn)狀地面高程為103.8～122.0 m，場(chǎng)地地貌單元屬丘陵地貌，其附近地段無(wú)大沖溝、滑坡等不良地質(zhì)作用，地下室底標(biāo)高為91.6 m。按照建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，底板厚度600 mm，基坑支護(hù)深度為12.2～30.4 m，基坑支護(hù)周長(zhǎng)為437.77 m?；影踩燃?jí)根據(jù)基坑開(kāi)挖深度和周邊環(huán)境，基坑安全等級(jí)按一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

2 場(chǎng)地巖土工程條件及水文地質(zhì)條件

2.1 場(chǎng)地巖土工程條件

根據(jù)勘察揭露結(jié)果，將場(chǎng)地巖土層的性質(zhì)及其分布特征分述如下：

⑴素填土：主要成分為粉質(zhì)黏土及植物根莖。揭露層厚0.25～0.80 m，平均層厚0.39 m，層底標(biāo)高103.77～106.73 m。

⑵粉質(zhì)黏土：層厚1.30～7.50 m，平均層厚5.46 m，層底標(biāo)高109.14～117.25 m。αv1-2平均值為0.094，屬中等壓縮性土。

⑶圓礫：本層在場(chǎng)地內(nèi)均有揭露，級(jí)配一般，礫石含量約45%～75%。層厚1.45～19.60 m，平均層厚9.32 m，層底標(biāo)高91.07～105.28 m。

⑷強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：本層在場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布，揭露層厚0.40～17.90 m，平均層厚10.19 m 層底標(biāo)高83.07～100.41 m。單塊抗壓值0.95～2.00 MPa，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值1.41 MPa。

⑸中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：本層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，最大揭露厚度42.10 m。單塊抗壓值1.40～5.59 MPa，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值2.58 MPa。

⑹泥煤：該層場(chǎng)地局部有分布，該層孔隙比大，力學(xué)性質(zhì)低且變異性大。層底標(biāo)高69.79～101.29 m，揭露厚度0.10～1.30 m，平均層厚0.44 m。

2.2 水文地質(zhì)條件

根根據(jù)勘察結(jié)果，場(chǎng)地地下水為賦存于圓礫、泥質(zhì)粉砂巖層中的孔隙潛水，水量不大，無(wú)承壓性，大氣降水有影響。受大氣降水及周邊場(chǎng)地同一地下水側(cè)向補(bǔ)給，由南往北高地勢(shì)向底地勢(shì)排泄。勘察期間測(cè)得的地下水初見(jiàn)水位埋深6.00～28.50 m，標(biāo)高84.34～104.30 m；穩(wěn)定水位埋深5.80～27.60 m，標(biāo)高85.24～105.30 m，年水位變幅1.00～2.00 m。該層水對(duì)地下室的開(kāi)挖有一定影響，其水量不大，可采用集水井抽排水。圓礫層的滲透系數(shù)較大。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)情況

基坑北側(cè)紅線外為長(zhǎng)虹路，紅線側(cè)有綠化帶和市政管線，無(wú)放坡空間，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)?；?xùn)|側(cè)紅線外為在建小學(xué)，無(wú)放坡空間，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，剖面冠梁頂設(shè)鋼筋混凝土懸臂式擋墻，擋墻高度0～5 m?；幽蟼?cè)紅線外為在建小學(xué)地庫(kù)，且兩者地庫(kù)相接，無(wú)放坡空間，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)?；游鱾?cè)紅線外為售樓處，無(wú)放坡空間，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁間布設(shè)φ600 mm 雙 管 旋 噴 樁?；游鱾?cè)紅線外為已建花街，無(wú)放坡空間，采用樁錨支護(hù)結(jié)剖面?；游鱾?cè)與花街通道連通，無(wú)放坡空間，采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。如圖1所示。

圖1 基坑平面布置Fig.1 Layout Plan of Foundation Pit

4 施工工序安排

施工工序如圖2所示。

圖2 施工工序Fig.2 Construction Procedure

5 施工工藝技術(shù)

5.1 測(cè)量放線

⑴計(jì)算各坐標(biāo)點(diǎn)，如各支護(hù)樁坐標(biāo)、基坑邊線進(jìn)行復(fù)核。

⑵控制點(diǎn)、高程點(diǎn)埋設(shè)牢固并加以保護(hù)，定期復(fù)測(cè)校驗(yàn)。

⑶控制點(diǎn)埋設(shè)要求：基礎(chǔ)用模具澆筑混凝土高60 cm，頂部15 cm×15 cm，底部18 cm×18 cm，標(biāo)心為直徑10 mm刻十字鋼標(biāo)。

5.2 噴錨施工

放坡噴錨施工順序：土方開(kāi)挖→修理邊坡→綁扎鋼筋網(wǎng)→打入短土釘→泄水管的安放→坡面噴射混凝土厚度標(biāo)記→噴射混凝土養(yǎng)護(hù)→進(jìn)入下一循環(huán)工序。［1］

坡頂開(kāi)挖，依據(jù)坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)測(cè)放邊坡坡頂?shù)目刂泣c(diǎn)，根據(jù)開(kāi)挖深度按每段設(shè)計(jì)的放坡比計(jì)算出放坡寬度，控制放坡寬度和坡比。土方開(kāi)挖時(shí)在坡面留出厚5～10 cm土由人工修理平整，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。坡面平整度控制在±3 cm以內(nèi)，坡度控制在±1°，修坡達(dá)到坡面平整，無(wú)虛土。［2］

打入短土釘及泄水管安放，坡面修整后，按設(shè)計(jì)要求在坡面做打入土釘點(diǎn)的標(biāo)記。土釘下料長(zhǎng)度=設(shè)計(jì)標(biāo)注長(zhǎng)度，誤差不超過(guò)±30 mm。

綁扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)片采用綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為±30 mm。鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時(shí)每邊的搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于300 mm。

噴射混凝土護(hù)坡。噴射混凝土采干法施工，混凝土噴射機(jī)性能指標(biāo)如下：生產(chǎn)能力為5 m3/h，允許最大粒為25 mm，輸送距離水平≤200 m，噴射壓力為0.15～0.4 MPa。

5.3 噴射作業(yè)應(yīng)遵守的規(guī)定［3］

⑴一次噴射到設(shè)計(jì)厚度10 cm；

⑵噴射混凝土的配合比經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，粗骨料最大粒徑不宜大于15 mm，水灰比不宜大于0.45；

⑶水泥材料為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)小于25；

⑷噴射混凝土終凝2 h 后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間3～7 d。

6 非預(yù)應(yīng)力錨桿的施工方法［4］

6.1 非預(yù)應(yīng)力錨桿的施工順序

布置孔位→鉆孔→桿體制作及安放→注漿→修理邊坡→綁扎鋼筋網(wǎng)→泄水管的安放→噴射混凝土養(yǎng)護(hù)→進(jìn)入下一循環(huán)工序。

6.2 布置孔位

根據(jù)設(shè)計(jì)方案在實(shí)地測(cè)量確定非預(yù)應(yīng)力錨桿位置，按設(shè)計(jì)方案角度θ=15°及相應(yīng)的鉆孔長(zhǎng)度進(jìn)行鉆進(jìn)成孔，并應(yīng)滿足以下各項(xiàng)指標(biāo)：非預(yù)應(yīng)力錨桿鉆孔位置誤差≤±100 mm，孔深允許偏差為+50 mm，孔徑允許偏差為+5 mm，成孔傾角偏差≤+1°。

6.3 注漿

水泥采用水灰比為0.45～0.50的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。采用孔底反向注漿法，常壓灌注，注漿壓力≥0.4～0.6 MPa。因工期需要可適量摻入早強(qiáng)減水劑。

注漿管在注漿時(shí)送入孔底，注漿時(shí)邊注邊拔使注漿管始終埋在漿體表面以下，以保證孔中氣體能全部逸出，直到注滿為止。漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量不得小于計(jì)算量，其充盈系數(shù)為1.1～1.3。

7 支護(hù)樁施工

本基坑工程支護(hù)樁為A1000、A1200、A1400，采用旋挖成孔施工工藝，由于支護(hù)樁樁徑較大且樁間距短，為防止兩相鄰支護(hù)竄孔而影響成樁質(zhì)量，因而必須采用跳樁施工。

7.1 施工工藝流程（見(jiàn)圖3）

圖3 支護(hù)樁施工工藝流程Fig.3 Flow Chart of Support Pile Construction Technology

7.2 施工技術(shù)要求

混凝土坍落度為（180±20）mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁徑允許偏差為±50 mm，垂直度允許偏差為0.5%，樁位允許偏差為±50 mm，樁身鋼筋籠混凝土保護(hù)層厚度為50 mm。

7.3 灌注樁身混凝土

應(yīng)符合《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范：JGJ 94—2008》［5］。

8 預(yù)應(yīng)力錨索施工

預(yù)應(yīng)力錨索桿體材料為A15.2 鋼鉸線，錨體直徑180 mm，預(yù)應(yīng)力錨索傾角15°～20°，詳細(xì)施工參數(shù)如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)Tab.1 Parameters of Prestressed Anchor Cable

8.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程（見(jiàn)圖4）

圖4 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝Fig.4 Construction Process of Pre-stressed Anchor Cable

8.2 鋼絞線制作安裝

應(yīng)符合《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程：CECS 22：2005》［6］要求。

8.3 孔位測(cè)放與鉆機(jī)就位

⑴ 工作面開(kāi)挖：工作面開(kāi)挖分段開(kāi)挖，開(kāi)挖深度為錨桿設(shè)置深度下50～100 cm。工作面開(kāi)挖時(shí)在支護(hù)樁外1.0 m開(kāi)挖深度50 cm排水溝，在距離支護(hù)樁3.0 m外開(kāi)挖集漿坑和集水坑。

⑵ 測(cè)量放線：采用全站儀測(cè)量放線，誤差小于100 mm。

⑶ 使用角度尺測(cè)量鉆機(jī)角度，誤差≤3%?？孜桓叱膛c測(cè)量放線高程一致，誤差≤100 mm。

⑷造孔：預(yù)應(yīng)力錨索造孔采用專用MDL-120D1型錨桿機(jī)鉆鉆進(jìn)成孔。在鉆進(jìn)中如出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，采用套管成孔。機(jī)鉆造孔時(shí)采用濕法成孔工藝或潛孔錘施工工藝。

鉆孔前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，孔位的偏差不大于20 mm，成孔的傾角誤差不大于+1°。當(dāng)成孔過(guò)程中遇有障礙需調(diào)整孔位時(shí)，必須經(jīng)設(shè)計(jì)方同意，不得損害支護(hù)原有的安全程度。

8.4 錨索安放及錨索注漿

應(yīng)符合文獻(xiàn)［6］要求。

8.5 錨索的張拉與鎖定

錨索錨固體強(qiáng)度大于20 MPa 并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行張拉鎖定（在錨孔注漿12～15 d）。

⑴錨索張拉之前，應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，取0.1～0.2 倍設(shè)計(jì)軸向拉力值。對(duì)錨索預(yù)張拉1～2 次，使其各部位的接觸緊密，桿體完全平直。

⑵ 錨索張拉至錨索設(shè)計(jì)軸向抗拔力設(shè)計(jì)值的1.1 倍，保持15 min，然后卸荷至0，再重新張拉至鎖定荷載預(yù)應(yīng)力進(jìn)行鎖定作業(yè)。錨索鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯的預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

⑶ 試驗(yàn)驗(yàn)收：錨固強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的80%以后方可進(jìn)行錨桿試驗(yàn)?？拱纬休d力檢測(cè)值與軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的比值取≥1.4。應(yīng)按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012》［7］中要求進(jìn)行。

8.6 冠梁、腰梁施工

⑴樁頂冠梁應(yīng)在支護(hù)樁作業(yè)完成后實(shí)行分段作業(yè)，土方開(kāi)挖前應(yīng)完成支護(hù)樁冠梁的施工。

⑵腰梁與支護(hù)樁接觸面要清理干凈，腰梁與支護(hù)樁之間用C30 混凝土充填，使作用于支護(hù)樁的土壓力通過(guò)腰梁得到均勻分配，傳遞給錨桿。

⑶腰梁與支護(hù)樁間的連接采用腰梁連接筋與樁身主筋綁扎方式。

⑷為保證支護(hù)樁與冠梁能共同工作，支護(hù)樁必須有不小于10 cm的長(zhǎng)度嵌入冠梁，樁頭鑿毛，同時(shí)要求支護(hù)樁鋼筋錨入冠梁內(nèi)的長(zhǎng)度不小于35d（d為支護(hù)樁鋼筋籠主筋直徑）。

⑸冠梁、腰梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，受力鋼筋保護(hù)層厚度為30 mm，受力鋼筋的搭接采用雙面焊接，焊接長(zhǎng)度≥5d，接頭位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，且在35d范圍內(nèi)接頭不得超過(guò)鋼筋數(shù)量的50%，主筋與箍筋點(diǎn)焊。

8.7 雙管旋噴樁施工各項(xiàng)參數(shù)（見(jiàn)表2）

表2 雙管旋噴樁施工參數(shù)［8］Tab.2 Construction Parameters of Double Pipe JetGrouting Pile

8.8 基坑降、排水

⑴排水溝：坡頂設(shè)置一圈排水溝。坡腳集水井匯集邊坡排出的水，坡頂排水溝攔截坡頂雨水，并用于接受坑底抽水。坡頂排水溝以明溝形式排泄，基坑頂四周排水溝范圍以內(nèi)及溝外不少于1.0 m 范圍均采用掛10#鐵絲網(wǎng)噴混凝土以防地表水滲入。

⑵基坑底部均勻布設(shè)9個(gè)集水井，以匯集坑頂坑底排水溝排出的地表水和地下水。排入市政管道的集水井前設(shè)應(yīng)做三級(jí)沉砂池，沉沙池的設(shè)置個(gè)數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的排水口情況確定。

9 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)［9］

WS 坡頂沉降及水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共22 個(gè)；CS 路面及建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)共43 個(gè)；MY 預(yù)應(yīng)力錨索監(jiān)測(cè)斷面共9個(gè)斷面，55條錨索；QS深層測(cè)斜孔共6根樁；ZY樁身應(yīng)力監(jiān)測(cè)共6根；W水位監(jiān)測(cè)井共6門。

⑴基坑頂部水平、豎向位移監(jiān)測(cè)，在基坑3H或5H之外設(shè)置觀測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)，基點(diǎn)數(shù)量不少于3 個(gè)，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工后在冠梁和坡頂上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，間距不大于20 m，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量采用坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)。

⑵監(jiān)測(cè)對(duì)象為距基坑H～3H以及5H范圍內(nèi)的臨近地表及道路，監(jiān)測(cè)內(nèi)容為周邊建筑及道路沉降觀測(cè)。

⑶支護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)測(cè)斜管與支護(hù)鋼筋籠綁扎在一起，利用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)斜儀的系統(tǒng)精度要求不低于0.25 mm/m，分辨率不低于0.02 mm/500 mm。如圖5所示。

圖5 測(cè)斜儀測(cè)量原理示意圖Fig.5 Schematic Diagram of Measuring Principle of Inclinometer （mm）

⑷地下水位觀測(cè)點(diǎn)，沿基坑周邊、被保護(hù)對(duì)象（如建筑物、地下管線等）的周邊。水位監(jiān)測(cè)管埋置深度（管底標(biāo)高）應(yīng)在控制地下水位之下3～5 m。地下水位觀測(cè)井的埋設(shè)方法如圖6所示。

圖6 水位觀測(cè)Fig.6 Water Level Observation

⑸樁身、錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用表面振弦式應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)。在樁身、錨索施工時(shí)，把表面振弦式應(yīng)力計(jì)焊接或牢固綁扎在樁身、錨索上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁身共布置9根樁，錨索共布置9個(gè)斷面，共55根錨索。

⑹基坑監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)頻率，考慮本基坑等級(jí)為一級(jí)基坑、基坑及地下工程的不同施工階段以及周邊環(huán)境、自然條件的變化。當(dāng)監(jiān)測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。在無(wú)數(shù)據(jù)異常和事故征兆情況下，基坑開(kāi)挖后監(jiān)測(cè)頻率，如表3所示。

表3 基坑監(jiān)測(cè)頻率Tab.3 Monitoring Frequency of Foundation Pit

10 結(jié)語(yǔ)

錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75%以后方可進(jìn)行錨桿試驗(yàn)?？紤]基坑四周已有建筑物及市政道路，本項(xiàng)目的錨固強(qiáng)度提高到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的80%。［10］

在支護(hù)樁及錨索施工前，根據(jù)地下管線圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管線進(jìn)行了實(shí)地考察，確認(rèn)管線的位置和深度，支護(hù)樁、錨索施工對(duì)其有影響的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)行驗(yàn)算、變更。在正式施工前，對(duì)非預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行試驗(yàn)，成孔過(guò)程中取出的土體特征應(yīng)按預(yù)應(yīng)力錨索編號(hào)（XXX）逐一加以記錄，保存土樣，并及時(shí)與初步設(shè)計(jì)時(shí)所認(rèn)定的加以對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有較大偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)修改設(shè)計(jì)參數(shù)。

從土方開(kāi)挖階段至地基與基礎(chǔ)分部施工完成，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。對(duì)比傳統(tǒng)基坑支護(hù)方式減少了水平支撐，節(jié)約造價(jià)約20%，節(jié)約工期約90 d。本項(xiàng)目現(xiàn)已竣工驗(yàn)收，被評(píng)定2020年廣西建設(shè)工程優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)獎(jiǎng)。