南宁中心(西塔)高回填区域深基坑施工技术

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摘要：南宁中心（西塔）项目场地为高回填土区域，回填高度达到17m，对基坑支护施工不利，尤其是支护桩钻孔施工，容易出现塌孔，本文主要阐述整个基坑支护施工的控制。

关键词： 支护桩；回填土；锚索；监测

中图分类号：TD3文献标识码： A

1 工程概况

1.1设计概况

本工程基坑支护采用排桩+锚索的支护形式，支护桩直径1000mm、1200mm，间距分别为1500mm、1600mm。支护桩钢筋笼保护层厚50mm，混凝土采用C30商品混凝土。桩顶和桩间喷锚厚度为100mm，吊脚桩位置的喷锚厚度为120mm，混凝土强度为C20.支护桩顶冠梁混凝土为C30.腰梁混凝土强度为C30.预应力锚索布置有4-7道，长度从12m至37m不等。吊脚桩部位设计有钢筋锚杆，直径为32mm钢筋。基坑底标高78.6m，基坑深度17～24m。基坑呈四方形，周长约600m。典型剖面图如图1-1、1-2所示。

图1-1 非吊脚桩剖面图

图1-2 吊脚桩剖面图

1.2场地水文地质条件

根据详勘报告，场地内水主要为赋存于填土层和岩溶裂隙。上层滞水赋存特性与填土成分及孔隙和土质均匀性有关，其水量及水位埋深与季节性降水和周边排水环境密切，该层滞水水量较小，径流不畅，初见稳定水位为80.83～93.95m，岩溶裂隙水主要分布在灰岩裂隙和溶洞内。

2 施工工艺流程

3 施工要点

3.1支护桩施工

3.1.1 钻孔施工

（1）桩位放样:

根据本工程的实际桩位情况我们要按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样，采取同排桩位跳开施工这样可以进行统筹施工，不至于延误下一个施工程序。进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。

（2）钻机就位：

钻机就位前要先检查钻机的性能状态是否良好，进行钻机施工前的调试，保证钻机工作正常。

在桩位处若场地较软，则将土夯实或铺设钢板，保证钻机工作时平稳而不下沉。保证桩位附整，把钻机开到桩位旁，钻头的尖端正对桩位标注点。检查在回转半径内是否有障碍物影响回转。

（3）埋设护筒

护筒有定位、保护孔口和维持液（水）位高差等重要作用，可采用打埋和挖埋等设置方法。当挖埋时，护筒与坑壁之间用粘土填实。护筒埋设深度根据地质情况而定，一般为2.5~3.0m，要求高于地面30~50cm。

（4）挖土成孔

旋挖钻机的钻进工艺采用干作业法钻孔施工，旋挖钻机工作时能原地做整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土。

成孔时须及时填写施工记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图核对，达到设计岩面后，及时取样鉴定。

成孔时要依据土层情况，控制进尺速度，为确保孔的垂直度符合设计要求，须保持桩机平整、加强检查、勤检勤纠。

（5）清孔

清孔采用低速钻进，防止坍孔。清孔后，孔底沉渣不超过200mm。

（6）塌孔处理

由于场地填土厚度达到17m，且并未经过压实处理，施工过程中，容易出现塌孔，一旦出现塌孔，只能回填素混凝土进行回填，待混凝土达到强度后，方能继续钻孔施工。

3.1.2 钢筋笼安放

1)钢筋笼制作

（1）钢筋制作采用点焊，主盘和加强筋采用双角点焊，主筋与螺旋筋连接处采用间隔点焊，所有焊点必须合格、牢固；

（2）钢筋笼接长采用单面搭接焊，搭接长度12d（d为主筋直径）焊缝长度10d，同一截面内主筋接头数量必须≤50%，接头错开长度≥45d；

（3）空桩部分吊筋做法

对于空桩部分，为了保证钢筋笼的顺利吊装，在钢筋笼上方焊接212作为吊筋。吊筋端部弯折后，与吊筋竖直部分焊接在一起，保证起吊时的安全。见图3.1.2-1。

图3.1.2-1吊筋做法示意

2)钢筋笼安放

(1) 钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取防止变形措施。

(2) 加工成型的钢筋笼在吊装时，应选两箍筋与纵筋相接点处的对称两点处进行吊装，吊放钢筋笼的钢绳应有与钢筋笼直径相同尺寸的撑杆将钢绳撑开，以免钢筋笼变形。

(3) 吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置时，应立即固定。

(4）钢筋笼在吊放入孔时，不得碰撞孔壁。浇筑混凝土时，采取措施固定其位置。

3.1.3砼灌注

1)灌注混凝土前应将灌注机具与漏斗等准备好。漏斗容积以能满足首次封底混凝土用量。

2)混凝土的坍落度应控制在18～22cm。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25～40cm，且使导管埋入混凝土的深度不小于1m。应连续进行灌注，并尽可能缩短拆除导 管的间隔时间；灌注过程中应经常用测锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2～4m为宜。当混凝土面接近钢筋笼底部时，由于水下灌注砼和易性较好，砼从下往上挤压力较大，加之钢筋笼重量轻，易产生上浮情况。为防止钢筋笼上浮，除其顶端采用定位钢筋和型钢予以支托外，还可采取以下措施：

（1）当灌注的混凝土顶面距钢筋笼底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。

（2）当孔内混凝土面进入钢筋笼1～2m后，适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。

（3）为确保桩顶质量，混凝土的桩顶标高比设计高出0.5m，以保证桩顶混凝土的强度，多余部分在接桩前凿除。

（4）砼灌注完成后，钢护筒立即拔出。

（5）浇筑混凝土时，按规范要求数量留置混凝土试件，测定 28d 强度。

3.2土方开挖

基坑土方开挖分层开挖，吊脚桩位置土方开挖，要保证平台的岩层不受破坏。

3.3预应力锚索施工

1）钻孔

（1）钻孔前根据设计要求，定位出孔位、做出标记，要求水平标高一致，且定位在桩间接头处。锚索（杆）水平、垂直方向的孔距误差不宜大于50mm，钻头直径不小于设计钻孔直径3mm。钻孔轴线的偏斜率不大于锚索长度的2%。锚索钻孔长度不应小于设计长度，且需额外钻进约500mm，以便注浆，防止孔底沉渣。向钻孔内安放锚索（杆）前，应将孔内泥浆清洗干净（现场以清孔时孔口溢出清水作为判断依据）。

（2）钻孔是锚索施工的关键工序。采用水钻，以确保锚索施工不至于使边坡岩体工程地质条件恶化。按锚索设计长度计算钻孔所需钻杆数量，并准确丈量连接上后的每杆实际长度，以便计算进钻深度，钻孔深度满足设计要求，钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。且孔深不少于锚索设计长度时，塞好孔口待用。

（3）预应力锚索成孔直径应不小于150mm，预应力锚杆成孔直径应不小于90mm。

（4）特殊情况的处理

塌孔、卡钻的处理：当钻孔穿越强风化岩层、圆砾层或岩体破碎带时，往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行泥浆护壁。

2）锚索制作

锚索体材料采用4~7束s15.2mm强度等级≥1860MPa的预应力钢铰线制作，间距为1500、1600，长度、设计锚固力详见设计图纸。锚具（包括夹片、锚板、锚垫板、螺旋筋等成套产品）采用OVM型。

3）锚索安装

向锚索孔装索之前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，对每一根锚索都必须进行捆扎和质量检查，检查合格后即可安装锚索。下锚索的同时将灌浆管随锚索同时送至孔底。

4）锚索注浆

（1）注浆采用纯水泥浆，用二次注浆法进行施工，水泥采用P.0.42.5R早强型普通硅酸盐水泥，注浆采用水灰比0.45-0.50（对应容重1.75±0.5左右）的纯水泥浆，第一次注浆压力0.5～0.8Mpa，一次注浆初凝后进行二次高压注浆，第二次注浆压力2.0～4.0Mpa，注浆体抗压强度标准值20MPa。注浆时注浆管的出浆口应插入距孔底300mm左右，浆液自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水、排气，另外为防止相邻锚索注浆的窜孔现象，锚索施工应间隔跳打，注浆也应遵循间隔注浆和及时注浆的原则进行。待注浆体强度大于设计强度75%以上张拉锁定于锚索部位的喷砼腰梁和锚定钢板之上。

（2）浆液应搅拌均匀，并过筛，随拌随用，浆液应在初凝前用完。

5）预应力张拉与锁定

（1）按设计和工艺要求安装好腰梁，并保证各段平直，腰梁与挡墙之间的空隙要紧贴密实，并安装好支承平台。张拉前，应提供腰梁砼的砼强度试压报告，当砼强度满足设计要求后，方可施加预应力。

（2）锚杆张拉前至少先施加一级荷载（即1/10的锚拉力），使各部紧固伏贴和杆体完全平直，保证张拉数据准确。

（3）正式张拉之前对锚索进行预张拉。预张拉力可取30～80KN。

（4）锚索张拉至1.1-1.2设计轴向拉力值时Nt，土质为砂土时保持10min，为黏性土时保持15min，然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业。锚索张拉至Nu，持荷15分钟后卸荷至锁定荷载进行锁定。锚杆张拉荷载分级观测时间遵守下表的规定。

（5）锚索锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉。

6）封孔注浆

补偿张拉后，立即进行封孔注浆。本工程为下倾锚索，注浆管从预留孔插入，直至管口进到锚固段顶面约50cm。孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出。

7）注浆完成，进行腰梁施工。

3.4非预应力锚杆施工

1）钻孔

（1）钻孔前根据设计要求，定位出孔位、做出标记，要求水平标高一致，且定位在桩间接头处。向钻孔内安放锚杆前，应将孔内泥浆清洗干净（现场以清孔时孔口溢出清水作为判断依据）。

（2）按锚杆设计长度计算钻孔所需钻杆数量，并准确丈量连接上后的每杆实际长度，以便计算进钻深度，钻孔深度满足设计要求，钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。且孔深不少于锚索设计长度时，塞好孔口待用。

（3）塌孔、卡钻的处理：当钻孔穿越强风化岩层、圆砾层或岩体破碎带时，往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行泥浆护壁。

2）锚杆制作

钢管土钉、钢筋锚杆分别按设计图纸进行加工制作，钢筋锚杆的托架、钢管土钉的倒刺要焊接牢固，避免锚杆安装时脱落。

3）锚杆安装

向锚索孔装锚杆之前，要核对锚杆编号是否与孔号一致，确认无误后，对每一根锚杆都必须进行捆扎和质量检查，检查合格后即可安装。下锚杆的同时将灌浆管随锚杆同时送至孔底。

4）注浆

（1）土钉（锚杆）制作完成以后击入土层，灌注水泥浆；

（2）按常压力灌注水泥浆，注浆压力约0.5～0.8MPa，孔口溢出水泥浆后即可，初凝后需进行补浆以保证孔内浆体饱满；

（3）浆体采用纯水泥浆灌注，采用P.O. 42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.55，一次性常压注浆，注浆体强度不小于M20；

5）钢筋锚杆堵头

钢筋锚杆注浆完成后，将堵头钢筋与钢筋锚杆焊接。必须双侧满焊。

3.5挂网喷锚施工

1）挂设钢筋网

（1）钢筋使用前清除污锈。钢筋网规格φ6.5@200×200，钢筋网在坡面现场加工，钢筋网每个节点要绑扎牢固，经验收合格后即可进行下一道工序。钢筋网挂设位置应符合要求，从上到下挂设，挂设时与该处土钉焊接牢固，坡面部位用短钢筋固定，与开挖坡面保持3cm的净空，钢筋网之间采用搭接，并用铅丝绑扎牢固。上部坡面面层要求坡顶反包不小于0.5m。上下钢筋网搭接300mm。

（2）喷射一层砼固定钢筋网，钢筋保护层厚度不宜小于30mm。钢筋网与土钉连结牢固。喷射砼时钢筋不得晃动。

2）埋设泄水管，泄水管间距按梅花状埋设，水平向间距为2500mm,竖向间距为2500mm，泄水管采用,50U-PVC塑料管埋设，L=500mm。泄水管旁周边应放置少量粗骨料以保持排水畅通。

3）喷射砼

喷射C20混凝土厚100mm进行护面（中风化岩处采用120mm），喷射砼原材料宜采用42.5MPa早强型复合硅酸盐水泥，喷料应搅拌均匀，随拌随用，水灰比为0.4～0.45，上部坡面面层要求坡顶反包不小于0.5m。灰岩部分土钉喷锚厚度为120mm厚。

3.6基坑排水

（1）在基坑坡顶四周设置300×300红砖砌筑截水沟，防止地表水、雨水流入坑中。

（2）在基坑底设置排水沟及集水坑，沿排水沟每间距约40m设置一个1000×800×800砖砌筑集水井，将积水用水泵抽出基坑外，以防止积水浸泡坡脚导致滑坡坍方。

（3）施工过程中遇到地下水时，将地下水通过排水沟引到基坑底的集水坑，然后通过抽水泵抽出基坑外。若地下水量大，则进行降水处理。

3.7 基坑支护及邻近环境安全监测

基坑支护主要根据《建筑基坑监测技术规范》（GB50497-2009）并结合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）进行基坑监测。

监测内容为:①基坑顶部水平位移；②基坑顶部竖向位移；③周边地表沉降；④锚索拉力；⑤桩身应力；⑥桩身测斜；⑦水位观测；⑧支撑梁应力监测；⑨立柱桩沉降监测。

4 结语

本工程基坑支护充分考虑各个施工工序的施工，从而对整个基坑工程进行整体把控，掌握基坑工程施工的安全隐患，并及时排除。尤其是高回填区域，回填土达到17m，施工过程中容易造成塌孔、塌方等突发事件的出现，为此提前制定应急预案，做好基坑监测工作，防范于未然是施工过程中的关键。

参考文献：

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〔3〕杜修力、张雪峰、张明聚、候本伟. 基于证据理论的深基坑工程施工风险综合评价.《岩土工程学报》2014年7期.

〔4〕段绍伟、沈蒲生.深基坑开挖引起邻近管线破环分析.《工程力学》2005年04期.