深基坑围护结构施工技术

深基坑围护结构施工技术

李华荣

中铁上海工程局集团城市轨道交通工程分公司 上海 201906

摘要：基坑围护结构采用钻孔灌注桩挡土、三轴水泥搅拌桩止水、二道钢筋混凝土水平内支撑的围护体系结构，基坑面积大，较深，装配式钢筋混凝土框架结构。本文从各类桩基施工的技术要求及质量控制措施、监控量测技术要求及控制措施方面进行阐述，结果表明本文施工过程中采用的措施得力，施工控制效果良好，可为以供同类工程提供参考。

关键词： 支撑体系 围护桩基 监控量测 管线保护 栈桥 降水井

1工程概况

闵虹新顾城0433-08地块综合产业基地，位于上海市宝安公路与陈陆路交叉口，用地面积1.8万m2，总建筑面积7.9万m2，地下建筑面积2.4万m2（地下两层），地上建筑面积5.4万m2。一栋钢结构办公楼（4层）和三栋高层办公楼，装配式钢筋混凝土框架（地上）+钢筋混凝土框架（地下）。基坑围护结构采用钻孔灌注桩挡土+三轴水泥搅拌桩止水+二道钢筋混凝土水平内支撑的围护体系结构，基坑坑边采取双轴水泥搅拌桩加固。支撑体系采用两道混凝土支撑，栈桥布设结合土方开挖及行车线路，主要受力构件为大角结合对撑的型式。

2工程难特点及对应措施

（1）本基坑属超过一定规模的危险性较大的分项工程，安全等级为二级、环境等级为三级。

（2）不良地质：该区域有较厚的杂填土，平均厚度1.95米，局部3.6米。对应措施：要求进行钻孔桩、三轴搅拌桩的施工，严格控制水泥摻量等材料参数，确保围护体质量。

（3）基坑面积较大、埋深较深。基坑总面积1.1万m2，基坑开挖深度为8.95m、9.55m。对于大基坑深基坑，如何有效分块，有利于车辆行驶，方便现场施工，不影响基坑变形，成为工程又一难题。措施：合理组织，分层分段，化深为浅，化大为小，加强监控和质量监督，加快施工，缩短基坑暴露时间。

3现场施工控制

3.1桩基、围护总体部署

现场受制于变电箱变容量较小（只有630kvA），且无法扩容。现场租赁一台发电机，现场桩基形成流水搭接作业，桩基和围护施工流程按照：三轴搅拌桩止水帷幕→灌注桩围护→立柱桩→坑内加固。

3.2三轴搅拌桩止水帷幕布设控制

（1）工艺流程

三轴搅拌桩施工主要包括导沟开挖、桩机定位、搅拌施工、浆液制作等工业流程。

（2）技术参数：影响三轴搅拌桩强度及抗渗性能的主要因素有：地基土层性质、水泥用量、搅拌水泥土的均匀性、施工深度等。对于特定土层条件，主要是控制好水泥用量及水灰比，确保一定的泵送压力，合理选择下沉与提升速度，使得形成的复合桩体满足设计所规定的强度和抗渗要求，从而保证加固后基地的稳定性。

（3）施工要点控制

桩位平面偏差不大于±50mm，三轴搅拌桩施工采用沟槽法，宽度1∽2m，深度1 ∽1.5m，采用经纬仪观测机架上垂吊的铅垂调节，桩架垂直度误差控制在±1/200以下。根据设计桩长在钻杆上相应位置作出标识。

水泥浆液控制：浆液拌制配比及控制指标：水灰比1.5。钻杆在下沉和上提时均匀注入浆液，为了保证浆液与加固土体均匀拌合，钻杆下沉速度制在0.5∽1m/min，下沉至设计标高后，继续搅拌并喷浆2min，使土体与水泥浆液充分拌合，然后钻杆反向转动，并以1∽2m/min的速度提杆，直至距离地面0.5m处或桩顶标高后再关闭注浆液。下沉和提升钻杆过程浆液注入不得间断。

施工冷缝控制及处理：相邻桩间隔超过24小时，需要进行接头冷缝处理。接头成桩时间间隔超过24小时但不超过48小时：直接在外侧复打1根三轴深搅桩。超过48小时出现冷缝时：直接在外侧复打1根三轴深拌桩，补桩与原施工搅拌桩搭接厚度10cm，并接头处采用压密注浆进行补强。

（4）桩基检测

浆液试块强度试验取刚搅拌完成而未凝固的水泥土搅拌桩浆液制作试块，每机每台做一组以上水泥搅拌土试块。试块及时封水下养护28天后进行无侧限抗压强度试验。取芯桩芯强度试验采取地质钻机取芯，钻取施工后28天龄期水泥土芯样，芯样及时密封并及时进行无侧限抗压强度试验。抽检数量不少于2%，并全桩长范围内连续钻取芯样。

3.3二轴搅拌桩加固控制

（1）工艺流程及施工工艺：二轴搅拌桩施工为两喷三搅工艺，即预拌下沉→喷浆提升→搅拌下沉→喷浆提升→搅拌下沉→喷浆提升→完成。

（2）技术参数：Ф700@500桩长7.5m，下部4.5m水泥摻量13%，上部3m水泥摻量8%，Ф700@1000桩长4.5m水泥摻量13%。桩位平面偏差不大于±50mm，垂直度偏差不大于1%桩长。

（3）施工要点控制：利用搅拌机上设置的线锤和水平尺调整搅拌机的垂直度和水平度，在机架上标识控制桩长。下沉速度通过电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。水泥浆配置后停滞时间不得超过2小时。喷浆搅拌时钻头提升速度不大于0.5m/min，重复上下搅拌下沉速度控制在1.0m/min。

（4）桩身强度检验：采取钻取桩芯方法，钻孔取芯采用Ф110钻头，钻取施工后28天龄期水泥土芯样，并全桩长范围内连续钻取芯样，芯样及时密封并及时进行无侧限抗压强度试验。抽检数量不少于1%且不少于3根，取芯后空隙及时填充。

3.4高压旋喷桩施工控制

（1）旋喷桩施工参数：本工程高压旋喷桩用于填充加固及坑内加固，采用三管法施工，填充为直径800@600，坑内加固桩长7.5m，水泥摻量25%，水灰比1.0，P.O42.5普通硅酸盐水泥。机具施工参数：空压机压力0.7MPa，流量1.0m3/min；泥浆泵压力大于25 MPa，流量60L/min；喷射钻机提升速度5-20cm/min，旋转速度15r/m。3个喷嘴孔径3mm。

（2）施工要点控制：喷射注浆前，先钻机成孔，成孔深度大于设计0.5m，桩位平面偏差不大于±50mm，桩机架正面和侧面吊挂锤球控制垂直度（1/200）。

当喷管下至设计深度以下10cm左右开始送水泥浆，开启压缩空气，待孔口返浆方可喷射提升。钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆继续喷射并保持钻杆有10cm搭接长度。

（3）桩身强度检验：采取钻取桩芯方法，钻取施工后28天龄期水泥土芯样。抽检数量不少于1%且不少于5根，取芯后空隙及时填充。

3.5压密注浆施工措施

灌注桩与三轴止水之间的间隙采用压密注浆进行加固。注浆孔间距1m*1m，呈梅花型布置，注浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，浆液注入率为20%。采取震动的方法将注浆管振入至注浆底部的设计标高，自下而上，从外边缘至中间，每跳1孔的方式注浆施工。注浆压力控制在0.2-0.3MPa，流量7-10L/min。

3.6钻孔灌注桩施工控制

（1）施工参数：本工程灌注桩分围护桩（桩径1m，桩长20-23m）和立柱（栈桥）格构柱桩（桩径650mm桩端扩孔800mm，桩长30-38m）。

（2）施工要点控制：因钻孔灌注桩工艺很普通不再重点阐述，在此重点说明初灌量计算。V≥0.25*3.14*导管内径平方*（桩孔深度-导管外砼高度）*1.15*10³（泥浆密度）/2.3*10³（砼密度）+0.25*3.14*1.2（砼充盈系数）*桩孔直径的平方*1.5（导管外砼高度），经计算直径1m长度23m灌注桩初灌量约为1.5m³。

3.7基坑降水施工控制

本工程共布设53口疏干井（预抽水不少于20天），深度16m，7口降压井，深度27m，将水位控制在当前开挖面以下0.5-1m。

（1）疏干井技术要求：井壁管采用焊接钢管，直径Ф273mm，滤水管直径与井壁管相同，所有滤水管外包一层30-40目的尼龙网，滤水管底部设长度1m的沉淀管，底口用钢板封死。井口高于地面20cm至50cm。

（2）减压井：局部深坑承压水稳定性验算不满足要求，考虑承压水控制问题，在局部深坑区域设置备用降压观测井。

（3）降水运行及管理措施：疏干井提前20天抽水，开挖过程中保持24小时连续抽水。

3.6基坑监测控制

（1）围护结构顶水平及竖向位移测点

在基坑围护结构顶部以20m间距布设位移监测点，共布设25个监测点（Q1-Q25）。顶部为光滑的凸球面钢制测钉，测钉与混凝土体间不应有松动。

（2）围护结构深层水平位移测孔

以30-50m间距在围护结构内设置深层水平位移监测孔，共布设水平位移12孔（CX1-CX12）。

（3）支撑轴力测点：通过安装在混凝土支撑内的钢筋应力计，量测支撑轴力，以作为判定支撑结构稳定和优化开挖流程依据之一。在钢筋混凝土支撑长度三分之一的位置处布设支撑轴力监测断面，每道支撑16个监测断面，各道支撑轴力监测断面在竖向位置保持一致，共32个监测断面。

（4）立柱竖向位移测点：为了解支撑、立柱的沉、隆情况，并间接地反映坑底土体的竖向位移情况，防止支撑系统失稳，在支撑立柱顶布设竖向位移观测点，共16个观测点。

（5）基坑地下水位测孔：在围护体外土体内布置潜水位观测孔12孔，埋深8m。

（6）坑外地表竖向位移观测：基坑周边地表竖向位移测点，监测断面间距为30-50m，每组监测断面设测点5个，共布设12个断面，共60个，每组断面离基坑最近为2m，其他为3m、5m、7m、9m。

（7）地下管线水平竖向位移测点：地下管线监测点共25个点，其中电力管线5点、水管5点、信息管线5点、军用通信管线5点、雨水管线5点。采用直接和间接两种方法；对管线进行直接钢套箍直接测量，对不便于直接测量采用间接测量。

（8）监测频率要求：围护结构施工前，需测得初始数据，各工况频率控制要求：基坑开挖前，周边环境监测影响明显1次/天，不明显1-2次/周，基坑开挖开始至底板浇筑后3d基坑支护体系及周边环境监测1次/天；支撑拆除至拆除完成3d，基坑支护体系及周边环境监测1次/天；数据异常或达到报警值，基坑支护体系及周边环境监测2-3次/天，直到数据稳定。

根据我们监测数据和基坑监测控制数据分析表明， 深基坑施工时期各控制监测和变形误差在允许的范围之内，该深基坑目前的监测控制良好，安全控制状态良好。

5总结

本文从围护结构桩基及止水帷幕等施工技术措施、监控量测控制，管线保护控制措施、降水措施等方面进行阐述，深基坑的安全控制结果表明本文施工过程中采用的措施得力，施工控制效果良好，可为以供同类工程提供参考。

参考文献

[1]《基坑工程设计、施工和监测中应关注的若干问题》,杨学林，第31卷，第11期;

[2]《深基坑施工风险的多参数评估方法》,刘-杰，上海交通大学学报第45卷，第10期;

[3]《基坑工程手册》侯学渊，刘建航，北京:中国建筑工业出版社，1997;

[4]《深基坑工程》,陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著,北京:机械工业出版社，2002;

[5]《深基坑支护设计与施工》,余志成等编著,北京:中国建筑工业出版社，1992;

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