所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:675
副标题#e#
试论高层建筑工程住宅楼基坑支护施工技术
(江苏亚大建设发展集团有限公司岳倩)
摘要：本文就采用人工挖孔桩加锚索支护体系和喷锚网支护的基坑支护技术作了阐述并介绍了方案制定及施工技术措施。
关键词：基坑支护；人工挖孔桩；水泥搅拌桩；旋喷桩；锚索；土钉
1 地下水
拟建场地地下水主要赋存和运移于填土①、泥质中粗砂②2、泥质中粗砂③3的空隙及下部各风化岩的空隙、裂隙中，除赋存于填土①中地下水属潜水外，其余各层地下水均属承压水，其中②2、③2属强透水层，②1、③1属微透水层或相对隔水层，致使②2。、③2。
层中地下水具有承压性质，层内水量较大。其余各土层粘性土含量较高，为相对隔水层，层内水量较小。混合地下水稳定水位埋深为0．6～3．20m。土层物理力学性质指标见表1。
土层 层底标高(m) 层厚(m) 重度kN/m3
(。) C
（kPa） 渗透系数
(m/d)
杂填土 -3.8 3.3 18.4 12 15 0.152
泥质粗砂 -5.2 1.4 19.5 25 8 9.93
砂质粘土 -10.7 5.5 20.4 23 35
残积砂质粘土 -16.2 5.5 20.4 23 35
全风化岩 -26.2 10 20 45 50
2 支护方案
本工程地处繁华商业圈，车流量、人流量比较大，地质情况比较复杂、周边建筑物密集、多栋建筑物基础为条形基础，且施工工期较紧，因此选择合理的基坑支护方案及合理的施工方案（1），是基坑支护工程的关键。
2．1 本工程基坑东、西、北三侧周边建筑物与本基坑支护工程最小距离仅有2m，为保证周边建筑物的安全，采用人工挖孔桩加锚索支护体系和喷锚网支护相结合的形式桩间及桩周边采用高压旋喷桩作止水帷幕的支护方式。
两种帷幕都穿过②2、③2二层泥质中粗砂层进入残积土或散状强风化0．5m，人工挖孔桩桩径为Ф900mm，问距为Ф1600mm，在竖向设2～3排3×7Φ5钢绞线预应力锚索。
2．2 南侧场地较大，拟建地下商场及地下通道，本工程地下室将与地下商场连为一体，如采用桩锚支护体系将造成拆除困难及浪费，拟采用分2台阶进行6O。放坡，土钉墙及坡顶外搅拌桩作止水帷幕的支护方式，经计算（2），第一台阶
工况编号 工况类型 深度(m) 倾角(。) 水平间距(m) q
（kPa） 直径(mm) 长度(m) 钢筋直径(mm) 钢筋根数
1 开挖 3
2 加钉 2．5 15 2 50 100 9 22 1
3 开挖 6
4 加钉 5．5 15 2 60 100 9 22 1
5 开挖 8
最后一工况土钉受力和承载力及基坑稳定性
土钉编号 深度 长度 倾角(。) 直径(mm) q
（kPa） 水平间距(m) Tjk（kN）
Tuj
（kN）
Tuj
/Tuj Tg（kN）
1 2．5 9 15 100 50 2 84 126 1．5 152
2 5．5 9 15 100 60 2 102 135 1．32 152
q——钉土粘结强度
Tjk——土钉所受荷载
Tuj——土钉承载力
Tg——土钉材料抗拉强度
经计算：土钉墙整体稳定性安全系数＝1．35，符合要求抗滑移安全系数为3．41，符合要求抗倾覆安全系数为16．58，符合要求。
第二台阶#p#副标题#e#
工况编号 工况类型 深度(m) 倾角(。) 水平间距(m) q
（kPa） 直径(mm) 长度(m) 钢筋直径(mm) 钢筋根数
1 开挖 2
2 加钉 1．5 15 1．5 60 100 9 25 1
3 开挖 3．5
4 加钉 3 15 1．5 60 100 9 22 1
5 开挖 4
最后一工况土钉受力和承载力及基坑稳定性
土钉编号 深度 长度 倾角(。) 直径(mm) q
（kPa） 水平间距(m) Tjk（kN）
Tuj
（kN）
Tuj
/Tuj Tg（kN）
1 1．5 9 15 100 60 1．5 86 138．6 1．61 152
2 3 9 15 100 60 1．5 95 147 1．55 152
经计算：土钉墙整体稳定性安全系数=1．23，符合要求抗滑移安全系数为4．35，符合要求抗倾覆安全系数为24．76，符合要求土钉墙支护采用Φ2O、ΦP22钢筋作土钉，长度7m～9m，间距为1400mm，喷射C20砼面层厚度为100mm，面层内配置Φ6．5间距200×200钢筋网；深层水泥搅拌桩采用Φ500@350搅拌桩深度穿过②2、③2二层泥质中粗砂层进入残积土或散状强风化0．5m。
2．3原设计的桩间及桩周边高压旋喷桩止水帷幕为单管旋喷桩，采用Φ500@350，由于密排旋喷桩导孔施工受杂填土层中大量旧基础的影响，施工难度很大，同时单管旋喷桩的垂直度0．5%施工控制也有相当大的难度，接头不能保证，而且单管旋喷桩止水造价高。
因此对旋喷桩帷幕作出以下修改：东侧及东北角l#～58#挖孔桩范围相邻建筑物一般是桩基，因此先进行挖孔桩的施工，再在桩间施工超高压双管旋喷止水施工，取消原设计的单排单管旋喷桩；北侧59#～120#挖孔桩范围与相邻建筑的距离较近，沙层底埋深为7～15．3m，由于相邻建筑物主要是天然地基，为确保建筑物的安全，需先进行止水帷幕的施工，由双排单管旋喷桩改为一排摆喷角为35。的三重管摆喷止水，中心孔间距1．1m；西北侧及西侧121#～222#挖孔桩范围砂层埋藏浅、厚度薄，因此先进行挖孔桩的施工，再进行桩问双管旋喷止水施工，取消原设计的单排与双排单管旋喷桩。
为确保大楼的安全，在距楼最近的孔桩间加设二排双重管旋喷桩，共计15根。以上的止水方案经专家论证并作出旋喷桩止水帷幕的深度要进入残积土层1．5m或散状强风化0．5m的要求。
2．4支护结构监测预警指标：地面沉降接近30mm，坡顶位移接近30mm，锚杆预应力变化接近设计轴向力的10%，支护结构水平位移速率连续几天急剧增大，如每天位移>2mm，且不能收敛。当支护结构出现险情时采取如下应急措施：坡顶卸载、坑底坡脚堆砂袋、加密加长土钉、锚索等。
土钉墙示意图1
3 施工步骤及主要技术措施
3．1 搅拌桩与旋喷桩施工
旋喷桩有三重管高压摆喷桩、三重管高压旋喷桩、双管高压旋喷桩三种桩型，水泥搅拌桩与三种旋喷桩在大面积施工前均进行了试打桩，根据成桩的质量情况确定控制标准。
3．1．1 水泥搅拌桩
搅拌桩采用喷浆法施工，水泥掺入量为l8％，水泥土28天的无侧限抗压强度≥1．5MPa，搅拌桩搭接的桩要连续施工，搭接宽度15cm，相邻桩施工间隔时间不超过2h，如间歇时间过长采取局部补桩处理。
根据试打桩情况确定的控制标准：水灰比0．55(3)，压力0．4MPa提升速度0．4～0．6m／min，施工时如因故停喷浆，将搅拌机下沉至停浆点以下#p#副标题#e#0．5m，待恢复供浆时，再喷浆提升；
3．1．2旋喷桩
高压注浆喷射涌液必须搅拌均匀，每罐搅拌时间不小于3min，浆液在使用过程中还需不停的轻微搅拌，避免浆液沉淀，水泥浆应经过筛网过滤。高压液流管道输送距离不宜大于50m。水泥浆必须随搅随用，当水泥浆放置时间超过初凝时间后不得再用于喷射施工。中断喷射后，恢复注浆时搭接长度≥20cm。高压注浆结束后，要对每孔进行多次充填灌浆，直至孔口充满为止。
①三重管高压摆喷桩：采用直线型二序施工(双嘴扇形单墙前后对接)，即先施工1、3、5孔后施工2、4、6孔。相邻间隔不小于24h。根据试打桩情况确定的施工要求喷射水压38MPa，气压0．7MPa，浆压0．3MPa，提升速度10cm／min，水泥用量450kg／m。
②三重管高压旋喷桩：根据试打桩情况确定的施工要求喷射水压39MPa，气压0．7MPa，浆压0．35MPa，提升速度9cm／min，水泥用量600kg／m。
③双管高压旋喷桩：双管高压旋喷宜在相邻孔桩灌芯后2天进行。根据试打桩情况确定的施工要求注浆泵浆压35MPa，气压0．7MPa，提升速度12cm／min，水泥用量350kg／m。
3．2人工挖孔灌注桩施工
由于间距太小采用跳挖，注意控制井圈中心线与设计轴线的偏差在规范允许的范围；遇到局部或厚度不大的流塑性淤泥，出现流泥涌砂时，采取减少模板支护高度(300～500mm)；分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接；浇注桩身砼时，使用串筒，串筒末端离砼浇灌面不大于2m，分段振捣；灌注砼时，做到孔底无积水，孔底无沉渣，渗水量过大(影响砼浇注质量时)，采用水下灌注砼。
3．3 土方开挖施工
基坑土方采用分层开挖，每层挖至土钉或锚索标高下0．3m，不允许超挖，上排土钉或锚索注浆体及喷射砼面层达到设计强度7O%后，才开挖下层土方及下排土钉或锚索施工。支护桩达到100%设计强度，桩顶梁达到8O％设计强度后才进行土方开挖。
为减少爆破对支护结构的影响，石方爆破采用控制爆破，减少单响药量，采用孔问微差爆破技术，沿坡面岩石爆破时，先钻一排减震孔，以减少地震波对周边环境的影响。北侧挖土时预留土台，第二层腰梁底标高以下暂不挖除，减少坑壁、坑底暴露时问。
3．4喷锚网支护施工
3．4．1 土钉
土钉采用螺旋钻机成孔。在钻进过程中，合理掌握钻进速度防止埋钻、卡钻、塌孔、掉块、涌砂和缩颈等各种通病的出现，发生孔内事故就尽快进行处理。钻机拔出钻杆后就及时安置土钉，并随即进行注浆作业。注浆体为纯水泥浆，水灰比0．55，并掺入早强剂TW3，掺人量为水泥用量的2%。基坑南侧局部砂层较厚，在施工第五排土钉时，坡面局部坍塌，采用在砂层较厚处打入16号槽钢@1000，长度4～6m的处理方式。
3.4.2 喷射砼
在喷射砼前，面层内的钢筋网片要牢固固定在边坡壁上并符合规定的保护层厚度要求，水平向设2Φ16钢筋与土钉焊接固定。喷射砼厚度100mm，配合比为水泥：石子：砂=1：2：2，骨料最大粒径不宜大于12mm。喷射砼的喷射顺序是自下而上，喷头与受喷面距离控制在0．6～1．0m范围内，射流方向垂直指向喷射面，但在钢筋部位应先喷填钢筋一方后再侧向喷填钢筋的另一方，防止钢筋背面出现空隙。为保证喷射砼厚度达到规定值，在边壁上垂直插入短钢筋段作为标记。
3.4.5预应力锚索施工
锚索的施工顺序为：定位、成孔、锚索制作、锚索就位、注浆、张拉和锁定。
(1)定位：锚杆施工需要的土台，宽度为4．5m标高为锚杆设计标高下0．3m，在土台开挖时必须注意控制标高，才能确保钻机就位准确，钻机就位后底座要垫平，钻杆的倾斜度要满足设计要求。
(2)成孔：预应力锚杆成孔采用YB-100型地质钻机，成孔深度比设计深度长30cm，成孔结束后进行清渣，待孔口返出的泥浆不含砂粒时，清孔方可结束。在成孔过#p#副标题#e#程中出现的问题和处理方式：北侧第一排锚索加大倾角，最大用3O。，东段及医化楼范围锚索加长到22m；钻孔时放缓钻进速度，跳空成孔，并制定相应的应急技术措施。成孔过程中如出现涌水涌砂情况时采用原位注浆(掺水玻璃)，及时进行封堵。钻孔时如遇岩石，孔深以人岩深度不小于2m作为控制。
(3)锚索制作：锚杆采用三束7Φ5钢绞线制作而成，钢绞线强度指标为1860MPa，钢绞线用定位架隔离隔开，隔离架采用Φ6．5钢筋焊接而成。锚杆中间预埋一次及二次注浆管，一次注浆管其端部与锚杆端部间距200mm；二次注浆管端部距锚杆端部500mm。
(4)锚索就位：在加工场地加工成型的锚索应在成孔后立即置入孔内就位，以免已成孔塌孔后无法置入。
(5)注浆：注浆分两次进行，第一次为常压注浆，在锚杆置入孔内到达设计深度后进行，先进行清水灌注洗孔，然后进行注浆，注浆压力为0．5MPa。第二次注浆在第一次注浆结束后24～48h内进行，注浆压力为2．0MPa，在注浆时注意观察周围土体是否有冒浆上拱开裂，如有上述现象，立即停止注浆，分析原因并采取相应的措施后再恢复注浆。注浆液为纯水泥浆，水灰比为0．55左右，水泥为42．5R普通硅酸盐早强水泥。
(6)张拉、锁定：锚杆张拉锁定在注浆体强度达到15MPa后进行，锚具采用OVM系列锚具，用YC-100型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定，并用油压表的读数换算成张拉压力进行控制。锁定荷载为设计荷载80％。按杆体总数l0％的比例布设测力计，监测锚杆的应力变化。
3.4.6地面及地下水泄排措施
基坑四周顶部设截水沟阻止地表水流入坑内；坑内设排水沟和积水井，将地下水排入坑内排水沟内，再由积水井用水泵排出坑外。
参考文献
[1]余志成，施文华．深基坑支护设计与施工[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．
[2]JGI12O一99，建筑基坑支护技术规程[S]．