保护位于地下室中的既有百年古树综合施工技术

保护位于地下室中的既有百年古树综合施工技术

马卫兵  胥岳   曹沙荣

（泰兴一建建设集团有限公司）

【摘  要】推进城中村改造建设，有力地促进了城市发展。而一些百年古树常被当地居民视为情感寄托，本文着重介绍相关施工技术。

【关键词】  深基坑   百年古树保护   水泥灌注桩

一、工程概况

石家庄某项目有10栋商办楼组成，地下5层，地上22层~43层，框架剪力墙结构，该项目为城中村开发建设项目。地下室范围内有一棵百年古槐树，村民对百年古槐树有着浓厚的情感依托，本文着重介绍就地保护的方案，以实现人和自然的和谐发展。

二、工程难点

1、加固工程难  本工程基坑深达20m；土层主要为粉质砂土，施工带来较大难度。既要保证古树安全，又不能对周边基坑施工产生不利影响。为此应合理选择支护施工设备及工艺。

2、交叉施工难  要综合考虑古树加固与土方施工的交叉作业，尽可能减少保护体与地下室土方开挖的相互干扰。

三、设计思路

    在考虑了古树保护施工技术可行性和经济性的前提下，结合现场实际情况，采取了以下保护方案：

    1、古树围护方案采用灌注桩+预应力锚索环绕紧箍+钢筋混凝土环梁支护形式，钢绞线采用无粘结预应力钢绞线，见护壁桩平面布置图（附图一）。

2、灌注支护桩周圈外围设置6道锚索、3道环梁，每道锚索的锚头按相差120°均匀分布；

3、基坑顶设置宽240mm、高300mm的砖墙作为挡墙（防水沿），防止地面水流入基坑以及杂物落入。

四、总体施工流程

施工准备→场地平整→测量放线定位→护坡桩施工→冠梁施工→桩间土护壁→第一道

预应力锚索施工→第二道预应力锚索施工→环梁施工→第三道预应力锚索施工→环梁施工→第四道预应力锚索施工→环梁施工→第五道预应力锚索施工→第六道预应力锚索施工→工程竣工验收及移交 。

附图一：护壁桩平面布置图

五、施工工艺

（一）护坡桩施工

1、工艺流程

1.1、工艺选择

根据土层特点，护坡桩施工选用“旋挖工艺。

1.2、旋挖工艺流程如下：

施工准备→测量定桩位→制备泥浆→钻孔注泥浆→吊放钢筋笼→水下灌注混凝土→桩砼养护→清土剔桩头

2、施工工序

2.1、旋挖工艺

2.1.1、测量定桩位

（1）桩位严格根据“基坑支护平面图”测量放线，先放出横向和纵向控制轴线，依据控制轴线放出桩中心轴线，确定每边标准桩位，依据标准桩位依次测放其它桩位点。

（2）桩位点先用粗钢筋垂直打孔，孔深不小于0.50m，向孔中灌入白灰并插入细钢筋头作为标记。

2.1.2、制备泥浆

（1）本工程泥浆池设在基坑内适当位置，泥浆池容积应大于2孔用浆量，宜为30~40m3。为防止向土层渗水应在池底及池壁铺设塑料布。

（2）泥浆池距桩孔距离不宜大于40m，采用泥浆泵向钻孔内注泥浆，水下灌注混凝土时泥浆集中收集排放。

（3）测定泥浆性能指标，确保泥浆质量。

2.1.3、钻孔注泥浆

（1）钻机就位后，调整钻杆垂直度、准确对准孔位并小心下钻。

（2）下钻后向孔内注入泥浆护壁，随孔深增加不断注入泥浆直至钻至孔底。

（3）钻孔过程中应始终保持泥浆面不低于桩孔需要泥浆护壁的孔段顶面。

（4）根据不同土层性质和施工情况合理调整钻进参数，并应及时检验、调整钻杆垂直度和泥浆性能等。

（5）钻机每次的废弃泥浆及时清运出场。

（6）钻孔深度大于设计孔深0~300mm，成孔后及时用测绳测量孔深，孔底沉渣超出规范时，在灌砼前应再次清理孔底。

2.2、吊装钢筋笼

本工程钢筋笼较长31m，两次分段接长。吊点处的钢筋加劲箍需做好与钢筋笼的焊接，以保证在起吊过程中节点处的钢筋不脱焊。钢筋起吊过程中必要时双机抬吊旋转下放，避免钢筋笼起吊过程中弯曲变形。

2.3 水下灌注混凝土

桩体混凝土采用水下混凝土浇灌方式。混凝土从料斗经导管进行水下浇灌，浇灌过程中，始终保持混凝土上升面高于导管出料口1000mm左右，以保证混凝土不产生夹层或断桩。

2.5桩砼养护

（1）护坡桩桩身混凝土养护时间一般不少于2天，养护期间严禁挖土机碰撞或人为扰动。

（2）冬季施工桩头混凝土应用草帘被覆盖保温，防止受冻。

（二）、冠梁及钢筋混凝土环梁施工

1、剔凿桩头及剔凿环梁部位桩面层

1.1、冠梁作业面开挖后首先应剔除保护桩头，剔除浮浆直至露出新鲜的混凝土面，并达到设计标高，其中环梁标高上部相应位置桩混凝土面层剔凿，位置见附图二：灌注桩立面示意图。

附图二：护壁桩立面示意图

1.2、剔凿桩头时，剔除保护层混凝土露出钢筋笼主筋（即包筋），再整体截断冠梁底面以上的桩头混凝土。

1.2、如破除的桩头混凝土块较大，应利用钢丝绳捆缚后借助吊车、挖土机等将桩头取下运走。

1.3、各组施工人员应保持足够的安全距离，戴好安全帽及劳保手套，避免意外伤害。

2、钢筋安装

2.1、冠梁及环梁主筋绑扎搭接长度不小于49d，同一截面钢筋搭接数不得超过钢筋总数的50%，相邻两接头距离错开不得小于1.3倍的搭接长度。

2.2、护坡桩钢筋笼主筋应锚入冠梁500mm以上,环梁需要钢筋在每根护坡桩断面处焊接3根U型筋插入环梁中。

2.3、冠梁主筋与箍筋绑扎丝头朝向内部。

2.4、环梁上部吊筋与桩主筋双面焊接（见附图三）。

附图三：腰梁与灌注桩节点大样

3、模板支拆

3.1、模板按规范要求支设，模板的垂直度、平整度、板间接缝应符合规范要求，支撑系统应牢固。

3.2、混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损时方可拆除，混凝土养护时间不得少于48小时后方可拆模。

3.3、拆除时必须严格按先支后拆、后支先拆除的原则进行拆除。

4、浇筑混凝土

4.1、冠梁混凝土强度等级为C25，，坍落度宜为140~180mm，环梁混凝土强度等级C30,坍落度宜为140~180mm。

4.2、浇筑混凝土时应振捣密实，表面整平。

（三）、桩间土护壁

1、桩间土修土深度（土面与桩内皮距离）不小于400mm，采用钢筋编网喷砼护壁处理（见附图四、附图五）。

2、钢筋采用Φ8钢筋，网眼规格为150mm×150mm，横向拉筋规格为Φ16。Φ6.5"U"形卡固定；插筋长度不小于0.7m，卡子设置密度应保证钢筋网不起鼓。

3、钢筋编网外设横向拉筋（Φ16三级钢），间距1.5m。横压筋应与护坡桩固定在一起，先用电钻在护坡桩体上打出Φ20mm小孔，深度不小于50mm，用膨胀螺栓插入小孔再与横向拉筋接焊连在一起。

4、面层喷射50mm厚的C20细石混凝土。

附图四：桩间土钢筋网支设示意图

                           附图五桩间土护壁剖面图    

（四）、预应力锚索环绕紧箍施工

1、工艺流程

1.1、本工程加固区锚索采用钢绞线环绕紧箍的方法施工（见附图六），具体工艺流程如下：

施工准备→上钢腰梁→环绕锚索→安装钢梁锚具→张拉锁定→钢梁拆除

附图六预应力锚索、环梁设置立面图、平面图

2、施工工序

2.1锚索杆体制作

（1）锚索杆体采用7Ф5mm1860级钢绞线，其表面应清洁，无污物、铁锈、油污或其他有害物质。

（2）严格根据设计尺寸下料，杆体长度＝锚杆设计长度+1.2m预留段，下料尺寸误差不应不大于10cm。

（3）杆体制作应在平坦、坚实的地面上进行，杆体应保持顺直，不得发生明显弯曲、变形。

2.2安装钢腰梁

2.2.1、钢腰梁按标高要求固定在护坡桩上（见附图七）。

附图七预应力锚索紧箍大样图

2.2.2、锚头采用双拼工字钢与钢腰梁焊接搭接在一起，见附图八。

  附图八：预应力锚索锚头大样图             附图九：1-1预应力锚索锚头大样图

2.3 锚索张拉锁定

2.3.1、预应力锚索张拉、锁定前应先进行锚索张拉验收试验，应由有资质的检测单位完成验收试验，验收合格后方可进行张拉锁定施工。

2.3.2、锚索张拉锁定前应对张拉设备（千斤顶、油泵）进行率定，其压力表与荷载换算采用内差法，张拉设备额定压力须大于试验压力。

2.3.4、锚索张拉应按规定程序进行，在编排张拉顺序时应考虑相邻锚索张拉的相互影响，按顺序张拉。

2.3.5、正式张拉前应取20%的设计张拉荷载对其预张拉1~2次，使其各部位紧密接触，钢绞线完全顺直。锚索每根钢绞线应均匀、同时受力，避免因受力不均造成钢绞线破坏。

2.3.6、正式张拉时，应逐级加荷张拉至设计荷载的105%-110%（或宜张拉至设计值的0.9~1.0倍后），再卸载并按设计锁定力值进行锁定。

2.3.7、锚索每级张拉应保持5~10min，并确认锚头位移稳定，同时张拉机压力表指针稳定时方可继续加荷，并记录每级荷载下得锚头位移。锚头位移增量应合理，施加等量荷载时，后一级锚头位移增量应小于前一级锚头位移增量的2倍；每级荷载保持过程中锚头位移增量应小于1mm。

2.3.8、锚索锁定力为0.7~0.75倍的设计拉力，考虑荷载损失，实际施工时可拉至1.15倍的设计拉力后锁定。

2.3.9、锚索锁定后48小时内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值得10%时，应进行补偿张拉。

2.3.10、锚索张拉、锁定作业时应由专人作好“锚杆张拉施工记录”，古树支护施工完毕后效果见附图九。

附图九  古树支护完成后照片

2.4 钢梁拆除

2.4.1、当基坑肥槽回填土夯填至各道预应力锚杆开孔标高以下0.5m时，在保证回填质量的前提下可将该道钢腰梁拆除。

2.4.2、钢腰梁拆除应配合吊车用钢丝绳吊住钢梁，再采用气割从侧面逐一切断锚头后方的钢绞线并将钢梁切割成利于吊出的小段。

2.4.3、与重要建筑物边坡不宜拆除钢腰梁。

六、变形监测

   本项目基坑深度达20m，支护施工过程后应及时设置位移监测点，加强各项位移的监测，监测点设置位置（见附图十一）及设置方式如下：

1、坡顶水平位移和竖向位移监测

监测点布置在坡顶的土体中，间距为16.5m，局部进行加密处理，距基坑上口线50cm~100cm，共布置监测点3个，序号为C1-C3.

2、冠梁水平位移和竖向位移监测

监测点布置在冠梁顶部，间距为16.5m，局部进行加密处理，布置监控点3个，序号为G1~G3

3、深层水平位移监测

在基坑坡顶埋测斜管，测斜管必须嵌入稳定土层。观测基坑侧壁（灌注桩）在土方开挖及地下室施工期间的侧向变形，布置监测点3个，序号为SC1~SC3

4、锚杆应力监测

  监测点布置在每道锚索锚头处，每道锚索上3个监测点，每根锚体上的测试点应设置在锚头附近。

本工程监测点监测委托有资质的第三方监测单位进行，经长达三个月的连续监测，基坑支护桩等各项监测数值完成满足设计及规范要求。

  图十一监测点平面布置图

七、结束语

做好古树保护在城中村改造建设中具有现实意义，本文介绍的灌注桩支护方式对同类工况下的保护性施工具有一定的借鉴作用。