深基坑支护技术在合肥西站项目上的应用

深基坑支护技术在合肥西站项目上的应用

高飞

中国三冶集团有限公司；省市：辽宁省鞍山市立山区；114000；

摘要：近年来，城市轨道交通发展迅速，相应的站台服务设施也提高标准，很多一线城市站台成为高铁和城市轨道交通枢纽，这些大型站台项目的地下施工深度都在20米以上，而深基坑支护施工实施难度大、危险性高，依据项目设计条件和需求选择适宜的基坑支护技术是重点工作，主要作用为提高深基坑上方及周围建筑物、构筑物的稳定性，掌握深基坑支护的施工要点按照规范流程实施作业，为后续施工活动的顺利实施做好铺垫。

关键词：深基坑支护；土钉墙；混凝土灌注桩；环梁；格构柱；位移监测；

一、前言

本文以合肥西站东广场项目为例，从工程施工难点、技术应用原则、总体部署、设计计算、机械选型、平面布置、具体应用及总结等几个方面详细阐述了深基坑支护在具体项目中的应用，成功解决多种复杂地形条件下基坑支护技术难题，实现了安全、成本、进度的辩证统一

二、工程概况

新合肥西站东广场项目，基坑支护施工分为地上和地下两部分：原始场坪最高处28米，设计室外地坪21米,地表土清理产生高差约7米，采用土钉墙支护；地坪以下基坑底标高-3.5米，其中基坑底部规划有两条地铁线从基底穿过，地铁10号线-7.4米；地铁S1号线-7.6米，均采用明挖形式施工，基坑开挖深度达到24.5米，坑中坑深度28.6米，属于深基坑支护，因此，地坪以下基坑采用钢筋混凝土灌注桩配合4层内支撑支护施工。

基坑形状大致呈矩形，基坑面积约3.3万㎡，南北长约253.3m，东西长约132.6m。因此水平方向内支撑采用钢筋混凝土环梁，并形成两个圆环；内撑垂直方向支撑采用格构柱，格构柱底部插入混凝土灌注桩。

拟建新合肥西站站房东广场地下停车场基坑实际开挖深度约24.5m，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）3.1.3条规定，该基坑支护结构的安全等级为一级，必须设置基坑位移检测。

三、施工难点

1、基坑面积大，长*款分别为：253*132米，水平内支撑必须合理设置垂直支撑点

2、基坑深度大，基坑最深处达28.6米，水平内支撑需要分4层设置，满足周围构筑物的稳定要求

3、周围环境复杂，东侧紧邻地铁3#线，距离基坑24.9米，2#风亭最近距离2米；西侧为合武铁路先，距离基坑59米；南侧为三实大厦和五里墩派出所，距基坑最近距离约66m；东北侧为天一大厦，距基坑最近距离约240m。

4、基坑底部贯穿两条预留地铁线路。

5、施工场地狭小，除去施工道路及钢筋加工场地后，几乎没有材料堆放场地，无法大量堆放建筑材料。

四、基坑支护技术的应用原则

1、充分考虑工程的施工难点，确保在支护结构的选型和方案满足施工作业和总进度计划的要求。

2、机械选型时，根据地勘报告和经济比选，选用既能满足工程需要又可降低成本的建筑机械。

3、方便施工，尽可能的降低工人劳动强度。

4、合理设置水平支撑的标高和格构柱的位置，并且要考虑后期便于拆除水平支撑和格构柱，避免影响该部位主体结构的施工。

5、支护结构要充分考虑地下土石方外运，在两侧圆环水平支撑内部设置坡道，采用格构柱作为支撑。

6、对基坑周围设置位移和沉降观测点、对支护结构设置轴力观测点，确保施工过程中相关变形和数据的正常采集的监控。

五、总体部署

1、施工阶段划分

基坑支护工程分为5个施工阶段，基坑施工过程中分为：地表清土、土钉墙支护、基坑支护、基坑土石方清运、支撑拆除。

2、土钉墙施工

基坑西侧为合武铁路线，因此原始平较高，放坡到设计室外地坪高差达7米，采用土钉墙对其边坡进行支护，施工工艺流程：

清理坡面→初喷混凝土→定位→成孔→插入土钉钢筋→注浆→铺设钢筋网→压筋→喷射混凝土→养护

施工工段划分

按照土方开挖顺序，每30m划分一段，采用1、3、5、2、4、6间隔施工

施工方法

1）土钉墙护坡设计在基坑上部西侧开挖深度为7.0m的基坑段，采用二级放坡形式，设计为4道土钉，土钉纵横向间距1.5米，土钉长度及面层构造等详见下图。

西侧土钉墙支护设计示意图

2）修坡：坡面经过机械开挖后采用小型机具或者铁锹进行人工清理，开挖深度在土钉孔位下50cm，预留成孔工作面宽度保证10m以上，以确保土钉成孔的工作面。边坡清理、喷第一层混凝土、布置排水。

3）成孔：钻孔施工前对基坑附近地下管网情况作充分了解，根据设计要求对定出的孔位做出标记和编号，采用钻孔机成孔。

4）插入土钉钢筋：为使土钉居中，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm，在土钉钢筋置入孔中前，每隔2.0m设置4根Φ6钢筋定位卡，清孔后将土钉钢筋置入孔中，若孔中出现局部掉落砂土立即处理。

5）注浆：注浆（水泥浆强度不低于M20，水泥采用P.S32.5，水灰比为0.5）前要验收土钉钢筋安装质量是否达到设计要求，用砂浆搅拌机均匀搅拌水泥浆后将管插入孔内，距离孔底不大于200mm处，并在孔口部位注浆管上相应位置设置标记，便于检查。注浆及拔管时，注浆管口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆。注浆直到水泥浆饱满，在初凝前需补浆1～2次。

6）钢筋混凝土面层施工

砼喷射施工：砼喷射机应密封良好，输入料连续均匀，允许输送骨料最大粒径25mm，输送距离不小于100m,垂直距离不小于30m，喷射砼配合比应通过试验确定。输料管承受力0.8MPa以上的压力，具有良好的耐磨性，供水设施水压0.2MPa以上。

喷射作业应分段依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上均匀喷射，一次喷射厚度宜为30mm～80mm；喷喷射混凝土时，喷头与土钉墙墙面应保持垂直，其距离宜为0.6m～1.0m，回弹率不应大于15%，在钢筋部位应先喷填钢筋后方，然后再喷前方，防止钢筋背后出现空隙。喷射砼终凝后2小时，应采取连续喷水养护3—7天或喷涂养护剂。

（5）施工要点

1）修坡时专人进行测量,确保设计坡度及平整度；

2）打入土钉时由专人配合及检查；

3）注浆时要严格按配比搅浆，要进行二次、三次补浆直到注满；

4）喷砼时，由专人检查网长及标志杆的安装。

5）土钉墙原则“超前支护、分层分段、逐层施作、限时封闭、严禁超挖。

3、基坑围护桩施工

3.1、试桩

由于本工程地质情况较为复杂，且重要性较高，基础围护结构需要承受较大的荷载。因此，合理选择桩型、桩长，确定桩基的承载力，在此工程中显得尤为重要。同时通过试桩还可以验证桩基施工工艺和打桩钻孔机具是否合理，以便在施工中加以改进。

试桩应取得的具体指标：

（1）对不同地质状况的机具选型。

（2）钻进时的参数：进尺、钻压等。

（3）成孔质量控制的措施（孔径、倾斜度、中心偏位等）。

（4）为设计提供实际地质情况、便于优化设计。

3.2、试桩选择

根据设计院提供的图纸《基坑支护设计总说明》、《基坑平面布置图》、地勘报告选定3根桩作为围护桩试桩，桩长29-34米，桩径1200mm。

3.3、确认四周围护桩类型：

基坑东侧因靠近3号地铁线采用咬合桩施工；基坑南侧、西侧采用普通钢筋混凝土灌注桩；基坑北侧采用高压旋喷桩。

3.4、混凝土灌注桩施工

支护桩按土方开挖顺序施工，采用间隔跳打的方式，已完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距应大于4倍桩径或间隔施工时间应大于36小时。

基坑围护桩共计527根，采用的钻孔灌注桩直径1200mm，支护桩间距为1500。

3.5、钻孔灌注桩质量控制要点

1、成桩质量控制

（1）护筒埋设：护筒既保护孔口壁，又是钻孔的导向，则护筒的垂直度要保证。

（2）对导管的要求：导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。

（3）浇筑混凝土的要求：混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。

（4）在灌注过程中，若出现浮笼，则应立即停止砼浇灌，并应迅速提拔导管，然后进行现场慢慢回插。

（5）在浇灌砼时，若出现堵管，则应采用震捣法，把导管里的砼震松，然后慢慢回插，使砼能顺利流动。

（6）桩顶质量控制

为了确保钻孔桩桩顶质量，一方面清孔时尽量降低泥浆的比重，另一方面经常检测混凝土的上升速度，准确地掌握砼面上升数据，及时拔管，同时保证导管有2米以上的埋深，合理地控制混凝土最后一次的灌入量，混凝土顶面达至设计桩顶标高后再超灌2.0m，使桩孔中的夹泥混凝土能全部翻出设计桩顶标高，确保桩头混凝土质量。

3.6、咬合桩施工

钻孔咬合柱采用机械钻孔施工,桩与之间相互咬合列的一种基坑围护结构施工主要采用“全护筒+超缓凝”方案钻孔咬合的排列方式采用:第一序素柱A桩、C桩)和第二序钢筋砼桩(B桩)间隔;先施工A、C桩,后施工B桩,A、C桩采用超缓混凝土,要求必须在A、C桩初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用旋挖钻机的切割能力切割掉相邻A、C桩的部分,则实现了咬合。

3.7、高压旋喷桩施工

根据地勘和水纹地址资料基坑北侧有地下水，综合考虑基坑北侧围护桩采用高压旋喷桩。高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。

旋喷桩施工前进行试桩，根据实际情况以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数。

浆量计算：以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为：

Q=（H/v）q(1+β)

式中：Q——浆量（m3）

H——喷射长度（m）

q——单位时间喷浆量（m3/min）

β——损失系数，通常0.1~0.2；

v——提升速度（m/min）

根据第一批桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。

3.8、格构柱施工

本基坑坑内的支撑竖向立柱均采用立柱桩，立柱桩为直径1200mm钻孔灌注桩，桩长4m（5m），施工工艺见围护桩施工工艺方法，立柱浇筑桩顶标高为基坑底标高。竖向立柱桩的上部为"口"字形钢格构柱。钢格构柱下部插入钻孔桩中3m，本工程格构柱共计424根。

钢格构柱的吊装及砼浇筑控制

首先正常下入钢筋笼至立柱桩孔口固定，用吊车起吊钢格构柱，在孔口对中，然后起拔钢筋笼至格构柱设计值，孔口将格构柱与钢筋笼焊接牢固，格构柱采用Φ14钢筋分别与角钢和钢筋笼箍筋焊接连接间距300mm。格构柱末端插入灌注桩3m。将格构柱垂直缓缓放入孔内，竖向立柱吊装时，同时用经纬仪对钢格构柱在平面及垂直方向上进行微调，用全站仪确定立柱中心与桩中心误差≤5mm；用水准仪对钢格构柱顶标高进行控制，误差≤3mm。灌注砼时类同围护桩下好套管，用测绳反复测量，控制砼浇入量，将砼顶标高控制在设计立柱浇筑桩顶标高即坑底即可，基地以上立柱桩上部以黄沙填实。

3.9、冠梁、腰梁及内支撑施工

（1）第一道支撑施工

土方开挖至第一道支撑底→第一道支撑底模施工→冠梁、第一道支撑系统钢筋施工(布置支撑梁受力监测点)→冠梁、第一道支撑系统模板施工→混凝土浇筑→混凝土养护。

（2）第二道支撑施工

土方开挖至第二道支撑底→第二道支撑底模垫层施工→腰梁、第二道支撑系统钢筋施工(布置支撑梁受力监测点)→腰梁、第二道支撑系统模板施工→混凝土浇筑→混凝土养护。

（3）第三道支撑施工

土方开挖至第三道支撑底→第三道支撑底模施工→腰梁、第三道支撑系统钢筋施工(布置支撑梁受力监测点)→腰梁、第三道支撑系统模板施工→混凝土浇筑→混凝土养护。

（4）第四道支撑施工

土方开挖至第四道支撑底→第四道支撑底模施工→第四道支撑系统钢筋施工(布置支撑梁受力监测点)→腰梁、第四道支撑系统模板施工→混凝土浇筑→混凝土养护。

六、基坑监测

1、监测范围

基坑工程影响分区如下表所示。

2、工程监测等级

本工程按照相关规范内容，根据基坑自身风险等级、周边环境风险等级以及该区域地质条件和设计监测依据综合考虑评定本标段监测等级，工程监测等级、各车站监测等级划分，根据相关规范，本站周边环境风险等级为二级。工程自身监测等级为一级。

3、监测对象、项目

本工程施工监测对象主要为自身结构和周边环境监测。

（1）工程周边环境监测对象

施工影响范围内的建（构）筑物、地下管线、道路地表、地下水等。

（2）工程自身结构监测对象

基坑工程中的支护桩、格构柱、支撑等结构。

按照规范及设计图纸，基坑监测项目见下表

七、结束语

综上所述，轨道站台项目施工，基坑支护施工是整个项目实施阶段的重要环节，施工难度大，作业风险高，施工过程必须高度重视质量把控和工艺流程，明确技术应用标准，推动各项施工工序有序进行，将监管工作贯穿每个施工细节；同时要注重施工机械的选型、支护方案的选择，进行合理的平面布置，充分考虑场地狭小影响，确保安全经济、方便施工、满足需要，综合运用经济措施、技术措施、组织措施、管理措施，确保工程顺利完工。实现安全与成本的辩证统一，实现成本与进度的辩证统一。