某商务大厦深基坑施工技术

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摘要：本文介绍了基坑支护的施工技术，阐述了其质量控制要点。

关键词：深基坑；支护方案；人工挖孔桩；质量控制；

一、工程概况

杭州市某大厦是一幢集银行、商场和办公为一体的高层商务大厦, 地上32层, 地下4层, 总建筑面积56159m2。其中地下室采用钢筋混凝土结构, 底板底部标高-15.6m；地上部分采用全钢结构, 主楼部分总高118.3m。结构体系为钢筋混凝土核心筒-钢柱、钢梁框架组成的框筒结构, 钢结构部分用钢量约为6518t。抗震设防烈度为7 度, 框架抗震等级为二级, 耐火等级Ⅰ类一级。

二、工程地质条件

本工程基坑开挖深度达-15.8m, 采用桩墙支护, 基坑安全等级一级, 承台部位局部开挖深度达20.4m。基坑开挖支护平面( 轴线) 尺寸为65.0m×62.2m, 土质为杂填土、淤泥质土、粗砂、粘土、粉质粘土、粉砂岩、粗砂岩, 工程地质较复杂, 既有4m 厚淤泥层, 又有强风化页岩和断层裂隙带，且地下较为水丰富。

三、深基坑支护方案确定

本工程支护结构采用了深层搅拌桩、人工挖孔桩墙及预应力锚杆的综合支护结构。

（一） 基坑止水帷幕

建筑物基坑开挖时, 传统方法是采用井点降水,但有可能使临近的建筑物基础下的土体因降水而下沉, 导致建筑物开裂和倾斜。本工程围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌, 形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙, 充分发挥水泥土围护墙挡土、止水的双重功能, 深层搅拌桩施工过程中产生振动、噪音、污染、挤土都较小, 效果良好。具体要求如下: 止水帷幕下端进入相对不透水层2m,f500深层搅拌桩双排咬合, 梅花布桩, 根据地质条件和桩机性能, 确定桩长约12m,桩距400mm,水泥用量50kgm,水灰比0.45～0.55。

（二）人工挖孔支护桩

基坑支护结构采用f1200人工挖孔桩连续墙,有效桩长18.5m 以上, 要求桩尖进入开挖面下土层3.2m以上, 进入中微风化岩层1.0m 以上。本工程基坑开挖约在- 10.0m 深度处遇到中、微风化岩层, 主要采用爆破方法进行施工。对于密排式人工挖孔桩连续墙, 先施工圆形截面的挖孔桩, 再施工扩径桩将其连接起来( 如图1) ,两种桩之间用2f10@500 的钢筋连接, 钢筋两边各伸入桩中300mm。桩护壁和桩芯混凝土等级分别为C25 和C30。

图1 人工挖孔桩地下连续墙水平截面图

（三）支护桩锚杆

东、南面人工挖孔桩每桩侧壁上均设置2道锚杆(-3.0m,-9.0m), 西、北面设置3道锚杆(-3.0m,-6.0m,-9.0m) , 采用fptk=1860MPa钢铰线, 长20m,按30°的倾角成孔,直径150mm；锚杆注浆采用水灰比0.40的水泥浆, 设计轴力100～550kN, 张拉锁定值60～350kN。

三、基坑施工质量控制要点

（一）深层搅拌桩的质量控制

检查搅拌机是否垂直于地面, 注意平整度和导向架垂直度；水泥浆严格按照设计配合比配置, 以防止离析；下钻时对土体应完全预搅切碎, 以利于水泥浆均匀搅拌；压浆阶段加强旁站控制, 不允许发生断浆现象和堵管现象；严格按照设计确定数据, 控制喷浆, 搅拌和提升速度；相邻两桩施工间隔时间不得超过12h； 加强水泥用量的控制。施工时注意搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断, 应检查进水和回水温度不得过高；搅拌机发生卡钻或停钻时立即切断电源, 将搅拌机强制提起后重新启动电机。为保护电机, 搅拌机电压低于380V时暂停施工, 遇到机械故障、停水、停电超过24h的, 以及每施工段之间的桩搭接口的, 则相邻两桩放慢速度钻进, 尽量使前一桩相切入深度达到设计要求, 切入困难时在外侧补2～3 根桩将接口搭接。

（二）人工挖孔支护桩的质量控制

根据控制点和施工图纸复核控制桩桩位, 以其坐标为准复核基坑4 个角点的角桩坐标,再作为控制各根桩定位的基础。在支护桩每一节土方的开挖过程中, 均采用用4个点的连线交点对桩位进行校核,控制各桩中心与桩位中心偏差在10mm 以内。支护桩钢筋笼主筋的接长要求采用直螺纹套筒连接,为确保施工质量, 直螺纹钢筋制作时检查螺纹长度是否符合要求,与套筒连接时检查是否已拧紧到位,并对套筒连接进行现场见证取样送检,通过检测确定连接强度符合设计要求。桩芯要求采用C30混凝土浇筑,支护桩施工采用2台混凝土输送泵(一台备用), 确保每根桩混凝土能连续浇筑成型。浇筑前检查桩孔内是否有积水,要求采用串桶浇筑以防止混凝土骨料离析,全过程严格实施旁站监控。浇筑前还应特别注意对锚杆套管定位进行检查,浇筑时难免会对桩孔中预埋好的锚杆套管造成影响, 如发现锚杆套筒偏位必须及时调整, 否则将影响锚杆施工时入土角度的准确性。

（三）人工挖孔支护桩施工安全控制

在桩孔开挖深度超过5m时, 要求在孔底以上3m处设置半圆形的密目钢筋防护网, 并随开挖深度的增大而向下适当增设；在吊桶吊土(岩石)上下时, 要求井下施工人员必须站在安全防护网下并停止挖土, 以防被洒落的土体(岩石)砸伤； 每日开工前必须通过气体测试仪对孔底气体进行检测, 确认安全后方可进行下井作业；当挖土深度超过8m 时, 地面配备5 台空压机向桩孔内送风, 风量不少于2.5Ls；井孔内设置钢爬梯, 随挖孔深度增大而放至工作面, 以作安全使用； 每桩孔口设防跌落孔口安全盖, 孔内设一条安全绳, 以防漏水、流砂时急救之用； 要求工地设安全笼1 个作为挖孔人员上下急救用; 井内采用12V 以下的安全矿灯照明；已灌完混凝土和正在施工的桩口设置井盖和围栏封闭； 施工过程中加强检查, 随时注意土层变化, 当遇到流砂或地下水大量涌入孔内时, 应立即采取措施排除险情后才继续深挖。

（四）预应力锚杆施工质量控制

对锚杆施工用钢绞线、锚具、水泥进行见证取样送检, 合格后方可投入使用, 张拉设备(千斤顶、油压表)应先进行标定。严格按设计要求, 控制好锚杆成孔的角度与长度, 严格进行锚杆成孔验收, 成孔后放置锚杆, 以清水清孔, 再注入水泥浆使锚杆与端部土体结合形成固定端, 在档土桩桩身上设置锚具作为张拉端, 再按设计要求的张拉力进行张拉, 锚杆施工完毕后由具备相关资质的第三方对张拉值进行验收试验, 符合设计要求后方可同意验收。

（五）场地水处理

在坡顶设置截水沟和集水井, 每层挖土时要求坡脚略高, 有利于水流到中部的集水井后抽排出去,配备足够数量的排水泵及时排除地表水和地下水,降低水位, 基坑(槽)排出的地下水经沉淀处理符合环保要求后排入市政下水道或河沟。

（六）雨季施工控制措施

施工期间密切注意天气变化, 如台风到来前做好相应防护及加固措施, 加强施工电缆、电线的检查加固, 对台风暴雨期间不使用的电器设备全部切断电源； 所有机械棚要搭设严密, 机电设备和电制箱要有防雨和防淹措施；漏电保护装置要安全可靠并及时测定砂、石的含水率, 掌握其变化幅度, 及时调整配合比；现场四周及道路, 仓库和机棚要做好排水,以防受淹；对现有水沟进行清理； 雨水期间要加强对边坡的监测, 做好坡顶的排水, 减少雨水顺坡而下。

（七）基坑开挖过程的测量控制

深基坑开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形等各种变化,结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变(或应急)措施设计等理论和技术,制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法等。对开挖过程实施跟踪监测,并将信息及时反馈,从而掌握支护结构和基坑内外土体移动, 随时采取相应措施,以确保施工安全。首先按规范要求设定基坑变形控制值及警戒值:支护结构水平位移≤30mm(报警值21mm),周边地面沉降位移≤20mm(报警值14mm)。在挡土桩施工完毕后便进行基坑开挖,分4层逐层开挖进行预应力锚杆施工。在开挖的全过程中,实施严格的测量监控措施手段,主要包括挡土桩水平位移、桩体倾斜度、基坑外水位、基坑槽底回弹值、基坑周边建筑物及马路沉降、基坑周边地面裂缝、排水固结后土坡土体物理性能等, 各项观测及试验均定期实施,根据结果及时分析论证,让设计方、施工方能准确掌握基坑开挖过程中的变化情并况及时采取应对措施,从而确保了基坑开挖全过程处于安全受控状态。

（八）基坑开挖过程的应急与抢险措施

根据变形观测的结果, 对变形大的部位采取适当加长和加密锚杆的措施, 局部可考虑采取高压灌浆固化土体, 如在基坑底周边灌浆, 增加土体被动土压力, 抵抗基坑支护变形。根据需要采取立即回填土方或堆放砂包压脚, 先保持边坡稳定, 再采取有效的加固方案。发现有流砂时应及时停止抽水, 必要时采取基坑内外加固注浆, 采取有效措施后才能恢复基坑施工。基坑开挖时人工挖孔桩身出现局部有渗漏现象, 可用速凝水泥进行封捣, 渗水量较大时则先导水后封。在降水施工过程中, 注意防止相邻及附近已有建(构)筑物、道路、管线等发生下沉或变形, 必要时对原建筑物地基采取回灌或加固等防护措施。

四、结语

综上所述, 本工程施工全过程按照设计要求、规范、施工方案等技术文件实施工程质量控制, 定期做好与基坑安全密切相关的测量、试验, 并根据其结果及时分析原因, 密切保持与设计、施工单位的信息交流, 发现问题及时组织参建各方召开专题讨论, 工程质量、安全、进度均能得到有效控制, 获得了良好的经济效益。