一级深基坑支护结构施工方案及应用
时间：2023-07-01 08:55:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张 健
（1、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500；
2、广东建科建设咨询有限公司 广州 510500）
关键字：一级基坑；
支护桩；
预应力锚索；
降排水；
基坑监测
某建筑物高度82.16～119.50 m，设2～4 层地下室，现状地面高程为103.8～122.0 m，场地地貌单元属丘陵地貌，其附近地段无大冲沟、滑坡等不良地质作用，地下室底标高为91.6 m。按照建筑规划设计，底板厚度600 mm，基坑支护深度为12.2～30.4 m，基坑支护周长为437.77 m。基坑安全等级根据基坑开挖深度和周边环境，基坑安全等级按一级标准进行控制。
2.1 场地岩土工程条件
根据勘察揭露结果，将场地岩土层的性质及其分布特征分述如下：
⑴素填土：主要成分为粉质黏土及植物根茎。揭露层厚0.25～0.80 m，平均层厚0.39 m，层底标高103.77～106.73 m。
⑵粉质黏土：层厚1.30～7.50 m，平均层厚5.46 m，层底标高109.14～117.25 m。αv1-2平均值为0.094，属中等压缩性土。
⑶圆砾：本层在场地内均有揭露，级配一般，砾石含量约45%～75%。层厚1.45～19.60 m，平均层厚9.32 m，层底标高91.07～105.28 m。
⑷强风化粉砂质泥岩：本层在场地内广泛分布，揭露层厚0.40～17.90 m，平均层厚10.19 m 层底标高83.07～100.41 m。单块抗压值0.95～2.00 MPa，统计标准值1.41 MPa。
⑸中风化粉砂质泥岩：本层在场地内均有分布，最大揭露厚度42.10 m。单块抗压值1.40～5.59 MPa，统计标准值2.58 MPa。
⑹泥煤：该层场地局部有分布，该层孔隙比大，力学性质低且变异性大。层底标高69.79～101.29 m，揭露厚度0.10～1.30 m，平均层厚0.44 m。
2.2 水文地质条件
根根据勘察结果，场地地下水为赋存于圆砾、泥质粉砂岩层中的孔隙潜水，水量不大，无承压性，大气降水有影响。受大气降水及周边场地同一地下水侧向补给，由南往北高地势向底地势排泄。勘察期间测得的地下水初见水位埋深6.00～28.50 m，标高84.34～104.30 m；
稳定水位埋深5.80～27.60 m，标高85.24～105.30 m，年水位变幅1.00～2.00 m。该层水对地下室的开挖有一定影响，其水量不大，可采用集水井抽排水。圆砾层的渗透系数较大。
基坑北侧红线外为长虹路，红线侧有绿化带和市政管线，无放坡空间，采用桩锚支护结构。基坑东侧红线外为在建小学，无放坡空间，采用桩锚支护结构，剖面冠梁顶设钢筋混凝土悬臂式挡墙，挡墙高度0～5 m。基坑南侧红线外为在建小学地库，且两者地库相接，无放坡空间，采用桩锚支护结构。基坑西侧红线外为售楼处，无放坡空间，采用桩锚支护结构，桩间布设φ600 mm 双 管 旋 喷 桩。基坑西侧红线外为已建花街，无放坡空间，采用桩锚支护结剖面。基坑西侧与花街通道连通，无放坡空间，采用土钉墙支护结构。如图1所示。
图1 基坑平面布置Fig.1 Layout Plan of Foundation Pit
施工工序如图2所示。
图2 施工工序Fig.2 Construction Procedure
5.1 测量放线
⑴计算各坐标点，如各支护桩坐标、基坑边线进行复核。
⑵控制点、高程点埋设牢固并加以保护，定期复测校验。
⑶控制点埋设要求：基础用模具浇筑混凝土高60 cm，顶部15 cm×15 cm，底部18 cm×18 cm，标心为直径10 mm刻十字钢标。
5.2 喷锚施工
放坡喷锚施工顺序：土方开挖→修理边坡→绑扎钢筋网→打入短土钉→泄水管的安放→坡面喷射混凝土厚度标记→喷射混凝土养护→进入下一循环工序。［1］
坡顶开挖，依据坐标控制点和高程控制点测放边坡坡顶的控制点，根据开挖深度按每段设计的放坡比计算出放坡宽度，控制放坡宽度和坡比。土方开挖时在坡面留出厚5～10 cm土由人工修理平整，以达到设计要求。坡面平整度控制在±3 cm以内，坡度控制在±1°，修坡达到坡面平整，无虚土。［2］
打入短土钉及泄水管安放，坡面修整后，按设计要求在坡面做打入土钉点的标记。土钉下料长度=设计标注长度，误差不超过±30 mm。
绑扎钢筋网，钢筋网片采用绑扎而成，网格允许偏差为±30 mm。铺设钢筋网时每边的搭接长度应不小于300 mm。
喷射混凝土护坡。喷射混凝土采干法施工，混凝土喷射机性能指标如下：生产能力为5 m3/h，允许最大粒为25 mm，输送距离水平≤200 m，喷射压力为0.15～0.4 MPa。
5.3 喷射作业应遵守的规定［3］
⑴一次喷射到设计厚度10 cm；
⑵喷射混凝土的配合比经过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于15 mm，水灰比不宜大于0.45；
⑶水泥材料为P·O42.5普通硅酸盐水泥，砂细度模数应小于25；
⑷喷射混凝土终凝2 h 后，应喷水养护，养护时间3～7 d。
6.1 非预应力锚杆的施工顺序
布置孔位→钻孔→杆体制作及安放→注浆→修理边坡→绑扎钢筋网→泄水管的安放→喷射混凝土养护→进入下一循环工序。
6.2 布置孔位
根据设计方案在实地测量确定非预应力锚杆位置，按设计方案角度θ=15°及相应的钻孔长度进行钻进成孔，并应满足以下各项指标：非预应力锚杆钻孔位置误差≤±100 mm，孔深允许偏差为+50 mm，孔径允许偏差为+5 mm，成孔倾角偏差≤+1°。
6.3 注浆
水泥采用水灰比为0.45～0.50的P.O42.5普通硅酸盐水泥。采用孔底反向注浆法，常压灌注，注浆压力≥0.4～0.6 MPa。因工期需要可适量掺入早强减水剂。
注浆管在注浆时送入孔底，注浆时边注边拔使注浆管始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸出，直到注满为止。浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1～1.3。
本基坑工程支护桩为A1000、A1200、A1400，采用旋挖成孔施工工艺，由于支护桩桩径较大且桩间距短，为防止两相邻支护窜孔而影响成桩质量，因而必须采用跳桩施工。
7.1 施工工艺流程（见图3）
图3 支护桩施工工艺流程Fig.3 Flow Chart of Support Pile Construction Technology
7.2 施工技术要求
混凝土坍落度为（180±20）mm，混凝土强度等级为C30，桩径允许偏差为±50 mm，垂直度允许偏差为0.5%，桩位允许偏差为±50 mm，桩身钢筋笼混凝土保护层厚度为50 mm。
7.3 灌注桩身混凝土
应符合《建筑桩基础技术规范：JGJ 94—2008》［5］。
预应力锚索杆体材料为A15.2 钢铰线，锚体直径180 mm，预应力锚索倾角15°～20°，详细施工参数如表1所示。
表1 预应力锚索参数Tab.1 Parameters of Prestressed Anchor Cable
8.1 预应力锚索施工工艺流程（见图4）
图4 预应力锚索施工工艺Fig.4 Construction Process of Pre-stressed Anchor Cable
8.2 钢绞线制作安装
应符合《岩土锚杆（索）技术规程：CECS 22：2005》［6］要求。
8.3 孔位测放与钻机就位
⑴ 工作面开挖：工作面开挖分段开挖，开挖深度为锚杆设置深度下50～100 cm。工作面开挖时在支护桩外1.0 m开挖深度50 cm排水沟，在距离支护桩3.0 m外开挖集浆坑和集水坑。
⑵ 测量放线：采用全站仪测量放线，误差小于100 mm。
⑶ 使用角度尺测量钻机角度，误差≤3%。孔位高程与测量放线高程一致，误差≤100 mm。
⑷造孔：预应力锚索造孔采用专用MDL-120D1型锚杆机钻钻进成孔。在钻进中如出现塌孔现象，采用套管成孔。机钻造孔时采用湿法成孔工艺或潜孔锤施工工艺。
钻孔前，应根据设计要求定出孔位，孔位的偏差不大于20 mm，成孔的倾角误差不大于+1°。当成孔过程中遇有障碍需调整孔位时，必须经设计方同意，不得损害支护原有的安全程度。
8.4 锚索安放及锚索注浆
应符合文献［6］要求。
8.5 锚索的张拉与锁定
锚索锚固体强度大于20 MPa 并达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定（在锚孔注浆12～15 d）。
⑴锚索张拉之前，应对张拉设备进行标定，取0.1～0.2 倍设计轴向拉力值。对锚索预张拉1～2 次，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。
⑵ 锚索张拉至锚索设计轴向抗拔力设计值的1.1 倍，保持15 min，然后卸荷至0，再重新张拉至锁定荷载预应力进行锁定作业。锚索锁定后，若发现有明显的预应力损失时，应进行补偿张拉。
⑶ 试验验收：锚固强度达到设计强度等级的80%以后方可进行锚杆试验。抗拔承载力检测值与轴向拉力标准值的比值取≥1.4。应按《建筑基坑支护技术规程：JGJ 120—2012》［7］中要求进行。
8.6 冠梁、腰梁施工
⑴桩顶冠梁应在支护桩作业完成后实行分段作业，土方开挖前应完成支护桩冠梁的施工。
⑵腰梁与支护桩接触面要清理干净，腰梁与支护桩之间用C30 混凝土充填，使作用于支护桩的土压力通过腰梁得到均匀分配，传递给锚杆。
⑶腰梁与支护桩间的连接采用腰梁连接筋与桩身主筋绑扎方式。
⑷为保证支护桩与冠梁能共同工作，支护桩必须有不小于10 cm的长度嵌入冠梁，桩头凿毛，同时要求支护桩钢筋锚入冠梁内的长度不小于35d（d为支护桩钢筋笼主筋直径）。
⑸冠梁、腰梁混凝土强度等级C30，受力钢筋保护层厚度为30 mm，受力钢筋的搭接采用双面焊接，焊接长度≥5d，接头位置应相互错开，且在35d范围内接头不得超过钢筋数量的50%，主筋与箍筋点焊。
8.7 双管旋喷桩施工各项参数（见表2）
表2 双管旋喷桩施工参数［8］Tab.2 Construction Parameters of Double Pipe JetGrouting Pile
8.8 基坑降、排水
⑴排水沟：坡顶设置一圈排水沟。坡脚集水井汇集边坡排出的水，坡顶排水沟拦截坡顶雨水，并用于接受坑底抽水。坡顶排水沟以明沟形式排泄，基坑顶四周排水沟范围以内及沟外不少于1.0 m 范围均采用挂10#铁丝网喷混凝土以防地表水渗入。
⑵基坑底部均匀布设9个集水井，以汇集坑顶坑底排水沟排出的地表水和地下水。排入市政管道的集水井前设应做三级沉砂池，沉沙池的设置个数根据现场实际的排水口情况确定。
WS 坡顶沉降及水平位移监测点共22 个；
CS 路面及建筑物沉降监测点共43 个；
MY 预应力锚索监测断面共9个断面，55条锚索；
QS深层测斜孔共6根桩；
ZY桩身应力监测共6根；
W水位监测井共6门。
⑴基坑顶部水平、竖向位移监测，在基坑3H或5H之外设置观测基准网，基点数量不少于3 个，支护结构施工后在冠梁和坡顶上设置观测点，间距不大于20 m，现场测量采用坐标法进行观测。
⑵监测对象为距基坑H～3H以及5H范围内的临近地表及道路，监测内容为周边建筑及道路沉降观测。
⑶支护桩深层水平位移监测，监测测斜管与支护钢筋笼绑扎在一起，利用测斜仪进行测试。测斜仪的系统精度要求不低于0.25 mm/m，分辨率不低于0.02 mm/500 mm。如图5所示。
图5 测斜仪测量原理示意图Fig.5 Schematic Diagram of Measuring Principle of Inclinometer （mm）
⑷地下水位观测点，沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线等）的周边。水位监测管埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下3～5 m。地下水位观测井的埋设方法如图6所示。
图6 水位观测Fig.6 Water Level Observation
⑸桩身、锚索应力监测采用表面振弦式应力计监测。在桩身、锚索施工时，把表面振弦式应力计焊接或牢固绑扎在桩身、锚索上。根据设计要求，桩身共布置9根桩，锚索共布置9个断面，共55根锚索。
⑹基坑监测的监测频率，考虑本基坑等级为一级基坑、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化。当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。在无数据异常和事故征兆情况下，基坑开挖后监测频率，如表3所示。
表3 基坑监测频率Tab.3 Monitoring Frequency of Foundation Pit
锚固体强度达到设计强度等级的75%以后方可进行锚杆试验。考虑基坑四周已有建筑物及市政道路，本项目的锚固强度提高到设计强度等级的80%。［10］
在支护桩及锚索施工前，根据地下管线图对现场的管线进行了实地考察，确认管线的位置和深度，支护桩、锚索施工对其有影响的，根据现场实际情况进行进行验算、变更。在正式施工前，对非预应力锚杆、预应力锚索进行试验，成孔过程中取出的土体特征应按预应力锚索编号（XXX）逐一加以记录，保存土样，并及时与初步设计时所认定的加以对比，发现有较大偏差时应及时修改设计参数。
从土方开挖阶段至地基与基础分部施工完成，基坑支护结构保持稳定。对比传统基坑支护方式减少了水平支撑，节约造价约20%，节约工期约90 d。本项目现已竣工验收，被评定2020年广西建设工程优质结构奖。
猜你喜欢支护桩标高锚索供水泵站基坑排桩支护局部失效引发连续破坏机理研究陕西水利(2023年1期)2023-02-10西北地区支护桩施工技术应用概述房地产导刊(2022年5期)2022-06-01赵庄煤业13102巷围岩补强支护技术研究与应用煤(2021年10期)2021-10-11基坑支护桩结构土体受力变形机制、稳定性有限元分析及支护桩结构合理间距分析四川地质学报(2020年3期)2020-05-22办公楼楼面装饰标高控制流程及注意事项建材与装饰(2020年6期)2020-03-18煤矿深部高地压巷道锚索支护技术对策研究采矿与岩层控制工程学报(2018年5期)2018-11-08不同锚索参数对预应力场影响的数值模拟研究机械管理开发(2018年7期)2018-08-02深基坑双排支护桩的计算方法研究水利科技与经济(2016年6期)2016-04-22安庆铜矿主井提升机系统反转/过卷故障分析与处理采矿技术(2015年2期)2015-11-19预应力锚索施工浅析河南科技(2014年3期)2014-02-27
