圆形逆作法深基坑施工新型技术的研究.doc

圆形逆作法深基坑施工新型技术的研究

摘 要：伴随着我国国民经济的快速发展，建筑业也取得了较大发展，建设项目规模越来越大，基础开挖深度也越来越深，逆作法基坑采用主体地下结构与支护结构相结合方式，是深埋地下结构基坑支护的有效方法，随着基坑开挖深度的增加和基坑工程技术的进步，逆作法也遇到了新的难题，出现了新的型式，本文主要研究圆形逆作法深基坑施工技术，通过工程实例的阐述，介绍了依据本工程特点而采用的逆作法施工新技术，对于后续相关工程施工有一定参考意义。
关键词：基础工程；逆作法；深基坑施工
1、工程概况
宁钢五丰塘焦化厂1、3#圆形料场堆取料机基础及廊道均为地下构筑物，最大埋深为－9.900m（含垫层），局部深度达－11.200m（集水井位置），取料机为圆形桶式结构，下部有一接口与地下廊道连通，紧急卸料口为长方形竖井形式，下部有两个接口与地下廊道连通。堆取料机圆形桶内径10米，壁厚度为700mm，底板厚度为1300mm，紧急卸料口与地下廊道墙壁、顶板厚度为500mm，底板厚度为600mm，取料机基础通过廊道与紧急卸料口连为一体，在廊道部位上设有2道伸缩缝(30mm)。
2施工方案研究
由于这项工程在招投标准备过程中，业主已委托宁波市机电工业研究设计院有限公司对基坑土方开挖进行了支护设计。设计内容为排桩加单道、二道及三道内支撑的结构形式，支护桩采用钻孔灌注桩，支护桩排列形式为单排一字形布置；支撑体系主要采用圆环内支撑。支护用钻孔灌注桩桩长从29．0m～23．0m不等，合计145根；基坑外施打止水防露水泥搅拌桩采用三轴Φ700＠500劲性水泥搅拌桩，采用普通32．5级水泥，水泥掺和量为20％，水灰比为1：3左右。
我部在接到中标通知书后，从地质报告中对施工现场场地情况进行了进一步的了解，并通过向业主现场负责人员、现场监理、桩基试验检测单位以及先期进场施工的其他单位的咨询，最终判断基坑支护用钢筋混凝土钻孔灌注桩在施工过程中已经发生了成孔困难、塌孔、钻头被挤压难以提升等现象。
为了满足施工进度研究，拟采用每2米深度一工况逆作法施工，围护结构采用双排Φ800＠650搭接150mm深层高压旋喷桩加单排4＃小企口拉森钢板桩，钢板桩布置在外侧；地下廊道围护结构采用双排Φ700＠550搭接150mm深层水泥搅拌桩加单排4＃小企口拉森钢板桩，钢板桩布置在内侧，深度方向每2.5m设置一道H300×400型钢围檩加Φ426钢管水平支撑，钢管支撑水平间距3.6m；坑内被动区采用梅花形布置Φ800＠650高压旋喷桩密排加固，深度3～4m。相关参数：水泥搅拌桩桩径为Φ700mm＠550，采用32．5普通硅酸盐水泥，水灰比＜0．55，水泥掺量为15％，内掺0．2％木钙。成桩工艺要求四次搅拌，二次喷浆，提升速度为0．8m/分；高压旋喷桩水灰比1：0．8，水泥掺量不少于30％。
挡煤墙正下方到料场外部第一道伸缩缝部分地下廊道，基坑开挖深度-7.6m～-6.44m，开挖宽度为16m，结构形式为“”型，其土方开挖本身已具有放坡，故其基坑支护采取单排4#小企口拉森钢板桩布置在挖土最外侧的形式，拉森钢板桩长度12m，两排拉森钢板桩支护之间的间距为18m。挡煤墙下如图1所示。
图1挡煤墙结构布置图
3逆作法施工
3.1逆作结构部分施工顺序如下图2所示。

搅拌桩定位、施打
截桩至标高-2.200m
场地整平、土方开挖至设计标高-2．200m

土方开挖、冠梁施工、冠梁混凝土养护
高压旋喷桩基底置换
拉森钢板桩施工

土方开挖、第二次逆作施工至-6．200m
土方开挖、第一次逆作施工至-4．200m

紧急卸料口
堆取料机

第三次土方开挖至基底-8.497m，施工底板和墙体

土方开挖、第三次逆作施工至-8．200m

第四次土方开挖至基底设计标高-9．900m，施工底板和墙体

第四次施工-2．200
～1.031墙体及顶板

第五次施工-2．200m
～2．000m墙体及内柱

图2逆作结构部分施工顺序
3.2土方开挖
土方开挖按先堆取料机及紧急卸料口部分、后地下廊道的施工顺序进行，土方开挖过程中，做好基坑深层位移的监测工作，每天进行监测，发现位移值较大时，应按设计要求的紧急措施进行处理，确保基坑安全。
土方开挖前，对挖机司机及配合人员进行安全、技术交底，挖机应设专人指挥，挖土过程中，严禁挖斗碰触支护结构的支撑及工程桩。
土方开挖平面地坪桩高出开挖面部分先行截除掉，待地坪施工时，再将截断的桩接至设计标高。
3.3水泥搅拌桩施工
水泥搅拌桩为双头Φ700，搭接150mm，采用32.5普通硅酸盐水泥，水灰比＜0.55，水泥掺合量15%，内掺0.2%木钙。
成桩工艺要求四次搅拌，二次喷浆，提升速度0.8m/分。严格控制搅拌桩桩位及垂直度，桩位偏差不得大于50mm，并保证搭接150mm。为缩短后续工序施工间隔，添加适量早强剂。
施工中严格按照技术要求施工，控制水灰比、水泥掺量及提升速度；做好桩位放样工作，保证桩位的准确性及搅拌桩搭接的长度。
3.4高压旋喷桩施工
高压旋喷桩采用二重管法施工，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥。水泥参量为30%，水泥浆液水灰比为1：0.8，喷浆压力不小于25MPa，空气压力不小于0.8MPa。喷射孔与高压喷浆泵的距离不宜大于50M。钻空位置和设计位置的偏差不得大于5CM。
高压喷射注浆完毕应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶标高，可采用超喷30CM的方式再停喷。注浆管提升速度10—12CM/min；旋转速度15—20r/min。为缩短后续工序施工间隔，添加适量早强剂。在到达设计深度一小时内，先按设计配合比拌制水泥浆液备用，拌制时做到计量准确。浆液在搅拌机内搅拌时间不小于五分钟。
待成孔到设计深度，浆拌制好水泥浆液倾入集料斗，将低压泵由送水改为送浆开启送浆泵送浆，为保证桩底有足够的水泥浆量，应停喷30秒种，然后边旋转边提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，直至设计桩顶标高为止。
3.5拉森钢板桩的施工
拉森钢板桩施工技术流程如下图所示：

土方开挖
插打钢板桩
吊运就位
外围檩安装
施工前准备

结构施工
至内围檩完成
下层土方开挖
内围檩施工

图3拉森钢板桩施工技术流程
施工过程中应注意：（1）必须按设计图放线，并且转角设控制点，打桩时拉线，钢板桩按线就位。⑵钢板桩就位后，检测桩的垂直度，符合规范要求后，再沉桩。⑶拉森式钢板设计要求，应该相互紧扣，本工程地质层有少量流砂层，故二桩相互紧扣就位沉入，以防流砂流入坑内。⑷钢板桩长度不宜过长，钢板桩在基坑内深入土层应为桩长的1/2~2/3。故维护设计长度不少于12m。⑸基坑维护上端必须用300宽槽钢双拼组合成钢围柃与桩敛迹，转角处（阴角）加设钢斜支撑，斜撑支点设置在宽度1/3处和长度的1/4处.⑹在拉森钢板桩施工前，必须在地下廊道支护结构钢板桩的轴线位置上进行挖沟探测，确保支护结构各轴线的施工精度与施工安全。⑺钢板桩的机械性能和尺寸应符合要求，应防止由于自重引起的变形与损坏，特别应加强对整修或焊接后的钢板桩的检查。⑻在插打钢板桩的过程中，随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜，立即采取纠正措施或拔起重打。开始施工时用自重下沉，直至桩身足够稳定后再采用振动下沉。⑼钢板桩拔出时，其空隙用水泥浆或中粗砂及时填充密实。
4支护结构监测与检测要求
⑴对钢支撑焊缝施工质量有怀疑时，采用超声探伤等非破损方法检测。
⑵在基坑支护结构的施工与使用过程中，应请有资质的单位对支护结构和邻近地下管线进行监测，若遇到可能影响安全的情况时，应立即示警，情况严重时，立即停止施工，并采取应急措施。

参考文献：
[1] 龚晓南,高有潮,深基础工程设计施工手册[M],北京:中国建筑工业出版社,53
1998
[2] 董树恩,杜峰,逆作法施工工艺在北京王府井大厦工程中的应用[J],建筑技
术,2000,31(5):298-300
[3] 天津一建建筑工程有限公司,银丰花园深基础工程逆支正施工艺[J],天津建
工,1999.3
[4] 钟显奇,唐杰康,谢沃林,广州市新中国大厦地下室逆作法施工技术[J],
建筑技术专利,1998