结合工程实例探析高层建筑基坑复合支护技术

结合工程实例探析高层建筑基坑复合支护技术

刘泽兵

惠州市惠阳区建筑工程质量监督站广东惠州516211

摘要：本文通过工程实例对高层建筑基坑复合支护技术进行了探讨，以供同仁参考。

关键词：地下连续墙；桩基础；钢管柱；锚喷

一、工程概况

某商业楼建筑项目，地面建筑21层、地下室3层。基坑开挖设计深度约14.5～19.5m。本工程地下室基坑大致呈长条形，南北向最大尺寸约73m，东西向最大尺寸处约23.5m。本工程地下室拟采用逆作法，基坑围护采用800/1000厚地下连续墙，局部采用钢管支撑，基坑内跌级处采用一般锚杆和喷射混凝土进行支护。地下连续墙兼作地下室外墙的一部分。本基坑支护结构的侧壁安全重要性等级为一级。

二、地下连续墙施工

连续墙成槽深度约25m，嵌固深度为6～7m，长度约为189米，被划分为38个槽段。连续墙混凝土等级为C35。连续墙接头采用工字钢接头形式。

（1）连续墙施工工艺流程图

（2）地下连续墙施工技术措施

1）连续墙的成孔和清孔应符合的要求

①导墙中心与槽段中心的偏差不得超出规范的要求，保证成槽位置的准确。

②制作护壁和排碴用的泥浆：循环泥浆比重应控制在1.1514；施工过程中应经常测定泥浆比重和粘度。

③成槽的垂直度：施工时要经常检查抓斗的垂直度，并随时调整，尤其是地面至地下10m左右的初始挖槽精度，对以后的整个槽壁精度影响很大，必须慢速均匀掘进，保证成槽垂直度满足要求。

2）防止槽壁坍方的措施

根据土质选择泥浆配合比，保证泥浆在安全液位以上并无地下水流动，在施工期间如发现有漏浆或跑浆现象，应及时堵漏和补浆；减少地面荷载；防止附近的车辆和机械对地层产生振动。当挖槽出现坍塌迹象时，迅速补浆以提高泥浆液面和回填黄泥，待所填的回填土稳定后再重新开挖。

3）钢筋笼的制作、安装措施

①钢筋笼的制作应符合：主筋的焊接应错开；钢筋笼的主筋净保护层不宜小于70mm；

②钢筋笼的安装：钢筋笼外侧需设置定位钢板，以确保钢筋保护层的厚度；钢筋笼下沉到设计位置后，应立即固定，防止移动。钢筋笼安装完毕时，应会同设计单位和监理人员进行隐蔽工程验收，合格后应及时灌注水下混凝土。

4）导管内卡混凝土处理

导管内卡混凝土产生的原因是，导管口离槽底的距离过小；混凝土的塌落度过小；石子粒径过大，砂率过小；浇灌间歇时间过长。

预防措施是，保持导管口离孔底的距离保持不小于40cm；按要求选定混凝土的配合比，选用1～3石，加强操作管理，尽量保持连续浇筑；浇筑间歇时，上下小幅度提动导管；选用非早强型的水泥，掺入减水剂和缓凝剂。

已堵管时，敲击、抖动、振动或提动导管（高度在30cm以内），或用长杆捣导管内混凝土进行疏通；如无效，在顶层混凝土未初凝时，将导管拔出。改用带密封活底盖导管的插入混凝土内，二次开管，重新浇筑混凝土。

5）斜孔

斜孔现象在连续墙成槽中经常遇到，当前一槽段斜孔时不进行修正，在下放钢筋笼时将很难就位，还会引起下一槽段的施工困难，出现此问题是必须进行修正。

解决办法是填充优质的粘土块和石块，将斜孔部分填平，用液压抓斗慢抓或将液压抓斗改成冲锤，低锤密击，往复扫孔纠正。

6）遇到河床冲积粗砂层

当遇到河床冲积粗砂层时，加大泥浆的比重和粘度，勤清渣即可解决。

7）钢筋笼难以放入槽孔内或上浮

原因可能是槽壁凹凸不平或弯曲、斜孔；钢筋笼尺寸不准；纵向接头处弯曲；钢筋笼重量太轻；槽底沉渣过多；钢筋笼刚度不够，吊放时产生变形；定位块位置突出；导管埋入深度过大，或混凝土浇灌速度过慢，钢筋笼被托上浮。

成孔要保持槽壁面平整；严格控制钢筋笼外型尺寸，其长宽应比槽孔小11～12cm；钢筋笼接长时，先将下段放入槽孔内，保持垂直状态，悬挂在槽壁上，再对上节，使垂直对正下段，再进行焊接，要求对称施焊，以免焊接变形，使钢筋笼产生纵向弯曲；钢筋笼上浮，可在导墙上设置锚固点固定钢筋笼，清除槽底沉渣，加快浇灌速度，控制导管的最大埋深不要超过6m。

8）混凝土浇注

水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比应通过试验确定，坍落度宜为180220mm（以孔口检验的指标为准）。

水下混凝土的浇灌：钢筋笼安放完毕后，应及时灌注水下混凝土，其间歇时间不得超过4小时，灌注前应复测沉碴厚度。导管的埋管深度保持1.53m，相邻两导管内混凝土高差不应大0.5m，严禁将导管底端提出混凝土面；每槽段的留置试块不得少于一组。在灌注混凝土过程中，若发现导管漏水、堵塞或混凝土内混入泥浆，应立即停灌并进行处理。

三、桩基础及钢管柱施工

该工程采用冲孔成孔灌注桩，桩径为1.2、1.4、1.6、1.8米等4种，桩净长约为20~25米，单桩竖向承载力特征值分别为5000KN、7000KN、9000KN、11000KN，单桩竖向抗拔承载力特征值分别为1500KN、2000KN、2500KN、3000KN。钢管柱管径为0.6米，管长约为16~21米。

（1）桩位测放

根据设计图纸，计算工程桩位坐标，经甲方、监理共同审核无误后方可放样。放样前由专业测量人员进行场内平面控制网交接，校测场地基准线和基准点、测量轴线。采用直角坐标法对每根桩孔进行放样。为保证放样准确无误，在测定的桩位点，打入标志桩（露出地面5～10cm），会同有关部门和人员，对轴线、桩位进行复核，并作记录。在复核符合设计、规范要求后方可进行施工。

（2）混凝土护筒制作及地面硬化

桩位测放完成后，在桩位四周拉线，打下交叉护桩标志。由挖掘机挖下挖约1.5米，挖掘机挖出的圆坑口直径比设计桩径大40cm-60cm。下放护壁模块，模块外径大于设计桩径10cm，利用护桩标志，进行拉线定位校正，调整垂直度，并固定护壁模块。在模块外安放3～5圈8mm盘元钢筋，竖向安放6～10条1.7米长12mm钢筋做支护。连带地面硬化同时施工，然后浇注混凝土，待混凝土凝固后，拆除模块，即可使用。

（3）成孔

护筒埋设好后，桩机就位，使冲击锤中心对准护壁中心，要求偏差不大于±20mm。开始应低锤密击，锤高0.4～0.6m，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒底以下3～4m后，才可加快速度，将锤提高至2～3.5m以上转入正常冲击。冲孔时应及时将孔内残渣排出，每冲击1～2m，应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。在冲击成孔时，保证钢丝绳处于紧绷状态，保证成孔垂直度。冲孔时，采用原土造浆。

（4）清孔

①钻孔至设计高程经过检查后，应即进行清孔。②清孔采用换浆法：在循环施工过程中，抽渣或吸泥时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔。③清孔至泥浆比重为1.3g/cm3左右时，即可安放钢筋笼、钢管柱。

（5）钢管柱吊装

钢管分节进入施工现场后，在施工现场采用连接板+螺栓连接成钢管柱。连接后的钢管柱纵向弯曲度、椭圆度、管端平整度需要符合下表要求。

①当地面硬化完成后，即开始在硬化层放线，弹出钢支座位置，并将工字钢支座就位，上好膨胀螺丝。

②钢筋笼缓缓放入桩孔内，待钢筋笼下至桩口时，暂停下落，将钢筋笼临时固定在此位置。

③钢柱插入钢筋笼后，将事先挂在在钢柱耳板上的吊筋与钢筋笼焊接固定，钢柱与钢筋笼组成整体，继续下放钢柱，使钢筋笼随钢柱一同进入桩孔内。

④钢柱接近就位，支撑工字钢下翼缘上事先焊好的卡位钢板卡住钢支座。

⑤钢柱就位，吊车不松钩，立即将4根支撑工字钢在钢支座上就位，并与钢柱上的连接耳板进行高强螺栓连接；同时测量员对柱顶进行标高测量，履带吊配合将柱顶标高基本调到位；校正工将千斤顶顶住钢支撑，四个千斤顶都吃力后，吊车松钩。

⑥使用千斤顶及撬棍等工具将钢柱位置、标高、垂直度调整到位，然后将支撑工字钢与钢支座进行焊接加固，支撑工字钢与连接耳板进行焊接加固，过程当中全站仪配合进行测量。加固完毕后，在垂直度测量槽钢上挂线锤，辅助进行垂直度测量。直至混凝土浇筑完毕前，不得取下千斤顶。

⑦在混凝土浇筑过程中，质检人员跟进检查柱垂直度，同时配合桩队检查混凝土面标高情况，混凝土面标高检查应从东南西北四个方向同时检查，可即时掌握混凝土面高低差情况。特别是在混凝土面标高浇筑至钢管柱底标高时，加强检查频率，如发现柱偏移情况，立即通知桩队，采取反向填石子的方式进行纠偏。

四、锚杆和喷射混凝土施工

（1）锚杆的施工顺序

①开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；②喷射第一层混凝土；③安装锚杆（包括钻孔、插筋、注浆等）；④绑扎、固定钢筋网、设置加强筋；⑤喷射第二层混凝土至设计厚度；⑥坡顶、坡面和坡脚的排水处理。

（2）喷射混凝土作业要点

①喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，分两次喷射，每次喷射厚度为60，或第一次喷射厚度为50，第二次为70；

②喷射时，喷头应尽量与受喷面垂直，距离宜为0.6~1.2m；

③在锚杆部位，应先喷锚杆下方，再喷锚杆上方；

④喷射时应控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润光泽、无干斑及滑移流淌现象；

⑤喷射混凝土的其他要求可参照《锚杆喷射混凝土技术规范》和《喷射混凝土施工技术规程》。

五、结束语

综上所述，该工程项目地下连续墙＋桩基础钢管柱锚喷复合支护技术在深基坑逆作法施工技术通过深浅槽相间布置、地下连续墙与锚喷网相结合组成围护结构，再由垂直方向的钢梁和锚杆来支撑，构成一个稳定的空间支撑体系，保证基坑的安全和稳定；同时又降低了围护结构的工程造价，大大缩短了工期，创造了良好的社会效益与经济效益。