多种形式组合基坑支护体系质量管控

多种形式组合基坑支护体系质量管控

黄子林

广州珠江监理咨询集团有限公司 广东  广州  510095

摘要：本文介绍了广交会展馆四期展馆扩建项目多种形式组合基坑支护体系管控，本文结合工程实践，结合工程地质条件、支护的要求等，合理选择施工参数，选用多种复合支护结构形式，发挥了各自的优点，具备了安全性、可靠性和经济性。

关键词：深基坑；支护；锚索；喷锚网

第1页  共5页

1、前言

基坑工程是地下工程施工中的重要组成部分，要求具有安全性、可靠性和经济性，基坑开挖的支护方案的合理性对整个地下工程造价和进度具有重要影响。由于基坑开挖的规模不断扩大，深度不断增加，复杂的环境条件也对基坑变形提出了越来越严格的限制，这就要求工程技术人员在运用力学理论时，应结合实际工程经验，研究基坑工程的设计特点和施工方法，不断完善基坑工程技术。本文通过广交会展馆四期展馆扩建项目对多种支护结构进行的联合应用做简要的介绍。

图1西地块总平面图

2、工程概况

工程地点位于广州市海珠区琶洲，四周无高层建筑。本工程为公共建筑，分为展厅地面以上2层，高度约38米；东登录大厅地面以上2层，高度约27米；西登录大厅地面以上5层，高度约为25米；会议中心地面以上3层，高度约27.1米。地下2层，地下室底板面相对标高-1.4米。建筑规划总用地面积40万m2，建筑基底面积约23万m2，地下建筑面积15.44万m2。总建筑面积48万m2，拟建工程采用钢构与混凝土结构体系，基础形式为桩筏基础结构。地下室底板长约 556m，宽约 391m，设置多条控制温度裂缝的后浇带，将底板分割成 71 个区域。由 B、C、D、E 展厅，会议中心、东登录厅、西登录厅组成，共分为8个区。（如下图所示）

图2西地块分区图

3、地质情况

根据地勘报告资料，本项目外周的地层不连续，各岩层厚度步均匀。从场地自然地面从上到下有：杂填土、淤泥质土、粉砂、粉质黏土、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。粉质黏土场地内局部区域分布不连续；部分钻孔揭露的淤泥层及粉砂层较厚，分别达6m和11m。场地地下水主要为上部滞水、第四系孔隙水和基岩裂隙水（如下图所示）。

图3西地块地勘图

4、基坑方案选择及施工要点

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中的规定确定，基坑支护结构安全等级为一级，重要性系数为1.1，竖向荷载标准值、水平抗力标准值按规定计算选取。通过对土坡的稳定性计算，支护结构的受压、受弯、受剪承载力的计算，支护结构整体稳定性、抗隆性、抗倾覆性验算，最终确定的支护结构形式有：旋挖钻孔灌注排桩锚索外加一道混凝土对撑联合支护结构、喷锚网支护体系、高压旋喷桩支护体系等

4.1、旋挖钻孔灌注排桩锚索外加一道混凝土对撑联合支护结构

4.1.1支护方案

本工程西地块会议中心与东登录厅场地平整后地面绝对标高8.0m，基坑底面绝对标高-1.7m，基坑深9.7m，基坑面积约为5万平米，南北长约360m，东西长约139m，基坑周长约1038m。东侧为广交会会展一期工程，与基坑距离约为40m；基坑南侧为地铁新港东站，与基坑距离约为90m；基坑西侧为会展公园；基坑北侧为珠江，与基坑距离约为120m。经多次论证，决定在深基坑南北侧采用水泥搅拌桩止水帷幕+钻孔排桩+桩间旋喷止水+钢筋混凝土内支撑结构体系（如图4），东侧采用旋挖钻孔灌注排桩+锚索（如图5），西侧旋挖钻孔灌注排桩。

旋挖钻孔灌注排桩：直径1200mm钻孔桩，间距1400mm。桩端进入强风化岩大于等于2m，且入坑底以下大于等于8m，混凝土桩身强度等级为C35。

锚索：采用上下两道锚索，第一道锚索设置在绝对标高6.00米处，钻孔直径Φ150，入射角度为30度，锚杆采用4束Φj15.2预应力锚索，设计总长度35m，自由端6m，锚固段29m，间距1.4m；第二道设置在绝对标高3.50米处，钻孔直径Φ150，入射角度为30度，锚杆采用4束Φj15.2预应力锚索，设计总长度30m，自由端5m，锚固段25m，间距1.4m。

桩间：桩间随土方开挖分层挂网喷射水泥浆液，并合理设置泄水孔。

图4深基坑南北侧支护剖面图图5深基坑东侧支护剖面图

4.1.2施工要点

    本结构分为旋挖钻孔灌注桩、锁口梁、锚索施工、锚索张拉四个施工段。

旋挖钻孔灌注桩施工分为成孔阶段和成桩阶段。成孔的工艺主要为：桩位放线、钻机定位、钢护筒埋设、钻机成孔等环节。其中成孔施工中发生流砂、塌孔、孔底沉淤、垂直度等现象是导致成孔失败的主要因素。

为保证桩身成孔垂直度，施工过程中要求施工单位采用以下技术处理措施：

①根据经换算后的独立坐标系，计算出桩位坐标数据，放出桩位中心，在桩位中心点处用400mm长废旧直钢筋定出，并用红漆做出标志，以及做好保护措施（如下图所示）。

图6桩位中心图

②利用钻机水平装置，调整钻机水平度，保证钻机钻杆的垂直，桩位定位后拉引桩十字线，将钻杆中心与桩位十字线中心对齐，偏差不大于10mm（如下图所示）。

图7钻机钻杆定位图

③埋设护筒后，根据十字引桩复核护筒中心，中心线与桩位中心线偏差不得大于20mm，且护筒保持垂直，护筒周围采用黏土夯实（如下图所示）。

图8护筒定位图

④钻孔过程中，经常检查钻机本体内的垂直仪或用经纬仪双向随时检测钻机钻杆的垂直度，当钻孔有倾斜时，可往复进行扫孔修正，直至垂直度符合要求，必须保证监测次数不小于3次。钻进中还需根据不同的地质条件合理调整钻进速度，最快不超过10m/h，松散地层控制在5m/h。

施工过程中质量监控事项：施工过程中密切关注泥浆液情况、桩机与钻杆的垂直度、桩机旋挖速率，防止流砂和塌孔现象发生，保证成孔质量。

成桩的主要工序有：清孔、吊装钢筋笼、浇筑桩芯混凝土。挖孔至设计深度后必须清孔，吊装钢筋笼，并进行校正，确保垂直度和保护层不低于规范要求。基础桩混凝土供应采用预拌商品混凝土，设计混凝土的强度等级为C35水下混凝土。坍落度要求180±20，有较好的和易性，采用“导管法”灌注混凝土，导管一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.8m；随后灌注过程中，导管埋入混凝土深度宜为6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制拔管速度；灌注混凝土必须连续施工，同时应控制最后一次灌注量，灌注桩实际灌注高度不小于设计标高以上1.0m，凿除泛浆后设计标高以下混凝土强度等级应符合设计要求。

施工过程中质量监控事项：

（1）控制混凝土浇筑速度，防止钢筋笼上浮。

（2）混凝土浇筑时应控制导管拔管长度，避免导管拔出混凝土面。

（3）控制清孔质量，沉渣厚度为≤50mm（端承桩）。

（4）混凝土来料后应查验料单，检查混凝土强度等级、集配等是否符合设计要求，并做好坍落度检测。

锚索施工的主要施工工序：成孔、钢绞线束组装与插放、注浆、锚索张拉。

图9锚索施工区域图

成孔直径为150mm,成孔角度为30度，成孔间距为一桩一锚。清孔采用纯水泥浆液，预应力锚索浆液采用纯水泥浆，使用42.5普通硅酸盐水泥配浆，水灰比为0.5。采用二次注浆，第一次采用常压0.5～1Mpa，二次注浆压力为2.5～3.0Mpa。在锚索及冠梁或腰梁完成7天及注浆体强度达到80%后，锚头套上230*230厚25钢板，张拉锁定使用1000KN帽型千斤顶，千斤顶使用前应进行标定。按设计要求，锚索锁定前先张拉10%初始应力，稳定后张拉至锁定荷载预应力的1.15倍，保持5min，然后锁定。施加张拉力后用支承式锚具锁定。张拉流程如：0-初应力10%（持荷，稳定）-1.15倍（持荷15min）-锁定。

施工过程中质量监控事项：

（1）孔深不小于设计长度，也不大于设计长度的1%。

（2）杆件组装前应清除表面污迹和膜锈。

（3）钢绞线插入孔内深度不应小于锚杆长度的95%，亦不得超深，以免外露长度不足。

（4）一次注浆待孔口溢浆，即可停止注浆。

（5）二次注浆时间为一次注浆形成的锚固强度达到5Mpa后进行。

4.2、喷锚支护体系

4.2.1支护方案

经过对展厅与深基坑西侧、南侧、北侧的现场分析，该部位周边无建筑物，开挖边线比较规则，确定采用喷锚网支护方案，该方案有如下优点：a、可与土方开挖同步进行不占独立工期；b、施工机具简单，可采取机械施工和人工操作相结合的方式，施工灵活，污染较小。

基坑周边上部采用放坡，坡上采用铺设钢筋网片+6cm厚C20喷射混凝土进行支护，支护高度为3m。

4.2.2施工要点

（1）根据施工作业面分层分段铺设钢筋网,钢筋网之间的搭接采用绑扎,搭接长度钢筋网可用插入土中的钢筋固定。

（2）钢筋网宜随壁面铺设,与坡面间隙不小于20mm。

（3）喷射混凝土一般采用混凝土喷射机,施工时应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷头运动一般按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢移动;喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6～1.0m,一次喷射厚度不宜小于40mm;在钢筋部位可先喷钢筋后方以防其背面出现空隙;混凝土上下层及相邻段搭接结合处,搭接长度一般为厚度的2倍以上,接缝应错开。

（4）混凝土终凝2h后应喷水养护,保持混凝土表面湿润，养护期视当地环境条件而定,宜为3～7d，喷射混凝土强度可用试块进行测定，每批至少留取3组试件，每组3块。

（5）采用ф300PVC管，内插500mm，外挑30mm，泄水管按照1500mm×1500mm布置，内插部分管壁布置ф8泄水孔，泄水孔按间距20mm梅花形布置并外包土工布（如图10所示）。

图10喷锚泄水孔图

施工过程中质量监控事项：

（1）所使用原材料（钢筋、水泥、砂、碎石等）质量应符合有关规范规定标准和设计要求，并要出具出厂合格证及试验报告书，材料进场后应按有关标准进行抽样质量检验。

（2）墙面厚度控制，允许偏差为±10mm。

（3）做好面层养护，确保墙体强度符合图纸设计要求。

4.3高压旋喷桩支护体系

4.3.1支护方案

本工程深基坑坐落于会展西路与展场西路之间，基坑西侧有待建过江隧道穿过，基坑西侧与隧道最近处仅约14m左右，此处采用旋挖灌注排桩+桩间高压旋喷桩支护方式。而对于深基坑转换梁区域及部分坑中坑支护方式采用高压旋喷桩支护方式。

4.3.2施工要点

桩径600mm，采用42.5R普通硅酸盐水泥纯水泥浆；水灰比1：1，掺3%水玻璃，灌入浆液比重宜取1.5～1.6，返浆比重宜取1.2～1.3，水泥用量不少于240kg/m；喷嘴孔径：φ2～3mm； 喷嘴个数：2个； 钻杆提升速度：60~120mm/min； 高压泵压力：20Mpa； 高压泵流量：60L/min; 空压机压力：0.7Mpa。

施工过程中质量监控事项：

（1）水灰比抽检，确保每条高压旋喷桩水泥用量符合设计要求，严格保证注浆量和注浆压力。

（2）喷射注浆前要检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。旋喷过程中注意桩机压力表压力值是否符合设计要求。

（3）钻孔至设计深度后，须经现场检测确认满足设计深度要求后方能进行注浆。

（4）在喷射过程中，应观察返浆情况的发生，以便及时了解土层情况、喷射注浆效果和喷射参数是否合理。

5、基坑检测

在深基坑开挖施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起土体的变形，即使采取了支护措施，一定数量的变形总是难以避免的。因此，在深基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的检测，才能对工程情况有全面的了解，确保工程顺利进行。

本工程在土方开挖过程及结束后，对支护结构与四周环境进行监测。监测内容：围护桩顶部水平与竖向位移、基坑周边地下水位监测；点位位置：工程桩冠梁部位；监测频率：基坑施工至开挖前的监测1次/3天，基坑开挖期间1次/2天（开挖深度≤5m）或1次/1天（开挖深度>5m），底板浇筑后1次/1天（开挖深度≤7m）；支撑结构开始拆除到拆除完成后3天内监测频率加密为1次/天。

用经纬仪定时观测桩体水平位移，根据观测结果分析，各点均存在不同程度的位移现象。而沉降观测用精密水准仪采取四等水准测量观测方式进行施测，在整个挖土施工及基础施工过程中没有出现其他问题。

6、结束语

基坑支护结构除了应具备支挡的功能外，还应为基础施工提供方便的条件。多种支护结构形成组合，应根据具体工程条件与要求，确定能充分发挥所选结构单元特长的最佳组合形式，同时应考虑各结构单元之间的变形协调问题，采取有效的构造措施保证支护结构单元之间的变形协调问题，本工程在满足现场的需求和场地规划的功能，采用了多种不同的支护结构相结合模式，并进行了优化设计，具有很强的针对性，同时降低了工程造价，缩短了工期。

喷锚网支护是充分利用基坑边坡土体原有的稳定性，选用时应对场区内外的地质情况充分了解，不了解清楚不能贸然设计和组织施工。

桩锚适用于基坑周围施工场地狭小，临近基坑边有建筑物或地下管线需要保护，本工程东侧有建筑物和市政道路，且距离较近，所以在该处选用桩锚支护，并在施工过程中采取了有效的措施，防止塌孔等。

为保证基坑开挖过程中的安全稳定，开挖过程中，应采用措施防止碰撞支护结构，扰动基底原状土；基坑应分层开挖，严禁挖至锚索标高下0.3米，不得超挖；上排锚索注浆及喷射混凝土面层设计强度70%后，方可开挖下层土方及下排锚索施工。

第1页  共5页

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

[2]《建筑地基基础工程施工规范》GB51004-2015

[3]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009

[4]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013

[5]《工程测量规范》GB50026-2007

[6]《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739-2011

[7]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

[8]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008。

作者简介：黄子林，男，工程师，于2013年入职广州珠江监理咨询集团有限公司，持有注册监理工程师和一级建造师（市政），从事工程监理工作11年。

第1页  共5页

第1页  共5页