一级深基坑支护结构施工方案及应用_张健.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年2月第30卷 第2期FEB 2023Vol.30 No.2DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.02.017作者简介：张健（1976-），男，大学本科，工程师，主要从事基建管理工作。E-mail：1工程概况某建筑物高度82.16119.50 m，设24层地下室，现状地面高程为103.8122.0 m，场地地貌单元属丘陵地貌，其附近地段无大冲沟、滑坡等不良地质作用，地下室底标高为91.6 m。按照建筑规划设计，底板厚度600 mm，基坑支护深度为12.230.4 m，基坑支护周长为437.77 m。基坑安全等级根据基坑开挖深度和周边环境，基坑安全等级按一级标准进行控制。2场地岩土工程条件及水文地质条件2.1场地岩土工程条件根据勘察揭露结果，将场地岩土层的性质及其分布特征分述如下：素填土：主要成分为粉质黏土及植物根茎。揭露层厚 0.250.80 m，平均层厚 0.39 m，层底标高103.77106.73 m。粉质黏土：层厚1.307.50 m，平均层厚5.46 m，层底标高 109.14117.25 m。av1-2平均值为 0.094，属中等压缩性土。圆砾：本层在场地内均有揭露，级配一般，砾石含量约45%75%。层厚1.4519.60 m，平均层厚9.32 m，层底标高91.07105.28 m。强风化粉砂质泥岩：本层在场地内广泛分布，揭露层厚 0.4017.90 m，平均层厚 10.19 m 层底标高83.07100.41 m。单块抗压值0.952.00 MPa，统计标准值1.41 MPa。中风化粉砂质泥岩：本层在场地内均有分布，最大揭露厚度42.10 m。单块抗压值1.405.59 MPa，统计标准值2.58 MPa。泥煤：该层场地局部有分布，该层孔隙比大，力学性质低且变异性大。层底标高69.79101.29 m，揭露厚度0.101.30 m，平均层厚0.44 m。2.2水文地质条件根根据勘察结果，场地地下水为赋存于圆砾、泥质粉砂岩层中的孔隙潜水，水量不大，无承压性，大气降水有影响。受大气降水及周边场地同一地下水侧向补给，由南往北高地势向底地势排泄。勘察期间测得的地下水初见水位埋深6.0028.50 m，标高84.34104.30 m；稳定水位埋深 5.8027.60 m，标高 85.24105.30 m，年水位变幅1.002.00 m。该层水对地下室的开挖有一定影响，其水量不大，可采用集水井抽排水。圆砾层的渗透系数较大。3基坑支护设计情况基坑北侧红线外为长虹路，红线侧有绿化带和市政管线，无放坡空间，采用桩锚支护结构。基坑东侧一级深基坑支护结构施工方案及应用张健1，2（1、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州510500；2、广东建科建设咨询有限公司广州510500）摘要：南宁市某商业项目场地属丘陵坡地地貌，地表高差大，形成西南高东北低地形，基坑支护深度6.7030.40 m，基坑支护周长为437.77 m。项目的一级深基坑施工中的支护结构方案，利用岩土自身强度，可以节省大量的工程材料，同时可以与其他支护结构组合使用，改善受力状态，为今后的相关工作提供参考依据。关键字：一级基坑；支护桩；预应力锚索；降排水；基坑监测中图分类号：TU473.2文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）02-069-05Construction Scheme and Application of First Level Deep Foundation Pit Retaining StructureConstruction Scheme and Application of First Level Deep Foundation Pit Retaining StructureZHANG Jian1，2（1、Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co.，Ltd.Guangzhou 510500，China；2、Guangdong Jianke Construction Consulting Co.，Ltd.Guangzhou 510500，China）AbstractAbstract：The site of a commercial project in Nanning City is a hilly and sloping landform with large surface elevation difference，forming a terrain high in the southwest and low in the northeast.The depth of the foundation pit support is 6.7030.40 meters，and the perimeter of the foundation pit support is 437.77 meters.in this paper，the supporting structure scheme in the first-level deep foundation pit construction is discussed.By using the strength of the rock and soil itself，a large amount of engineering materials can be saved，and at thesame time，it can be combined with other supporting structures to improve the stress state，so as to provide reference for the future work.Key wordsKey words：first level foundation pit；supporting pile；prestressed anchorage；drainage；foundation pit monitoring69张健：一级深基坑支护结构施工方案及应用FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期红线外为在建小学，无放坡空间，采用桩锚支护结构，剖面冠梁顶设钢筋混凝土悬臂式挡墙，挡墙高度05 m。基坑南侧红线外为在建小学地库，且两者地库相接，无放坡空间，采用桩锚支护结构。基坑西侧红线外为售楼处，无放坡空间，采用桩锚支护结构，桩间布设600 mm 双管旋喷桩。基坑西侧红线外为已建花街，无放坡空间，采用桩锚支护结剖面。基坑西侧与花街通道连通，无放坡空间，采用土钉墙支护结构。如图1所示。4施工工序安排施工工序如图2所示。5施工工艺技术5.1测量放线 计算各坐标点，如各支护桩坐标、基坑边线进行复核。控制点、高程点埋设牢固并加以保护，定期复测校验。控制点埋设要求：基础用模具浇筑混凝土高60 cm，顶部 15 cm15 cm，底部 18 cm18 cm，标心为直径10 mm刻十字钢标。5.2喷锚施工放坡喷锚施工顺序：土方开挖修理边坡绑扎钢筋网打入短土钉泄水管的安放坡面喷射混凝土厚度标记喷射混凝土养护进入下一循环工序。1坡顶开挖，依据坐标控制点和高程控制点测放边坡坡顶的控制点，根据开挖深度按每段设计的放坡比计算出放坡宽度，控制放坡宽度和坡比。土方开挖时在坡面留出厚510 cm土由人工修理平整，以达到设计要求。坡面平整度控制在3 cm以内，坡度控制在1，修坡达到坡面平整，无虚土。2打入短土钉及泄水管安放，坡面修整后，按设计要求在坡面做打入土钉点的标记。土钉下料长度=设计标注长度，误差不超过30 mm。绑扎钢筋网，钢筋网片采用绑扎而成，网格允许偏差为30 mm。铺设钢筋网时每边的搭接长度应不小于300 mm。喷射混凝土护坡。喷射混凝土采干法施工，混凝土喷射机性能指标如下：生产能力为5 m3/h，允许最大粒为25 mm，输送距离水平200 m，喷射压力为0.150.4 MPa。5.3喷射作业应遵守的规定3 一次喷射到设计厚度10 cm；喷射混凝土的配合比经过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于15 mm，水灰比不宜大于0.45；水泥材料为PO42.5普通硅酸盐水泥，砂细度模数应小于25；喷射混凝土终凝2 h后，应喷水养护，养护时间37 d。6非预应力锚杆的施工方法46.1非预应力锚杆的施工顺序布置孔位钻孔杆体制作及安放注浆修理边坡绑扎钢筋网泄水管的安放喷射混凝土养护进入下一循环工序。6.2布置孔位根据设计方案在实地测量确定非预应力锚杆位图1基坑平面布置Fig.1Layout Plan of Foundation PitWS 坡顶沉降及水平位移监测点，共22个CS 路面及建筑物沉降监测点，共43个WY 预应力锚索监测断面，共9个断面，55条锚索QS 深层测斜孔，共6根桩ZY桩身应力监测，共6根W水位监测井，共6门人行出入口车行出入口小学用地界线小学次出入口消防出入口1#教学楼2#教学楼办公综合楼连廊连廊小学主出入口地下车库出入口444433221110109988776655图2施工工序Fig.2Construction Procedure土方开挖1坡顶排水沟修筑1喷射混凝土护坡2桩间喷锚施工2支护桩施工2冠梁/锚索施工1土方分层开挖/锚索施工1腰梁施工/锚索张拉开挖至设计底标高3喷锚/土钉施工3土方分层开挖2喷锚/土钉施工根据各剖面土钉设置情况如此循环3、2工序70广东土木与建筑FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期置，按设计方案角度=15及相应的钻孔长度进行钻进成孔，并应满足以下各项指标：非预应力锚杆钻孔位置误差100 mm，孔深允许偏差为+50 mm，孔径允许偏差为+5 mm，成孔倾角偏差+1。6.3注浆水泥采用水灰比为0.450.50的P.O42.5普通硅酸盐水泥。采用孔底反向注浆法，常压灌注，注浆压力0.40.6 MPa。因工期需要可适量掺入早强减水剂。注浆管在注浆时送入孔底，注浆时边注边拔使注浆管始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸出，直到注满为止。浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.11.3。7支护桩施工本基坑工程支护桩为A1000、A1200、A1400，采用旋挖成孔施工工艺，由于支护桩桩径较大且桩间距短，为防止两相邻支护窜孔而影响成桩质量，因而必须采用跳桩施工。7.1施工工艺流程（见图3）7.2施工技术要求混凝土坍落度为（18020）mm，混凝土强度等级为C30，桩径允许偏差为50 mm，垂直度允许偏差为0.5%，桩位允许偏差为50 mm，桩身钢筋笼混凝土保护层厚度为50 mm。7.3灌注桩身混凝土应符合 建筑桩基础技术规范：JGJ 9420085。8预应力锚索施工预应力锚索杆体材料为A15.2钢铰线，锚体直径180 mm，预应力锚索倾角1520，详细施工参数如表1所示。8.1预应力锚索施工工艺流程（见图4）8.2钢绞线制作安装应符合 岩土锚杆（索）技术规程：CECS 22：2005 6 要求。8.3孔位测放与钻机就位 工作面开挖：工作面开挖分段开挖，开挖深度为锚杆设置深度下50100 cm。工作面开挖时在支护桩外1.0 m开挖深度50 cm排水沟，在距离支护桩3.0 m外开挖集浆坑和集水坑。测量放线：采用全站仪测量放线，误差小于100 mm。使用角度尺测量钻机角度，误差3%。孔位高程与测量放线高程一致，误差100 mm。放置钢护筒一次清孔放置钢护筒平整场地钻机就位对准挖孔桩桩心并调垂直度成孔安防钢筋笼下导管/报验灌注混凝土试块制作/养护图3支护桩施工工艺流程Fig.3Flow Chart of Support Pile Construction Technology表1预应力锚索参数Tab.1Parameters of Prestressed Anchor Cable剖面1-15-59-9第i层锚杆12312312345678锚杆数量7676763131312626262626262626锚杆长度/m23.020.018.023.020.018.028.030.030.030.028.025.023.020.0自由段/m5.05.05.05.05.05.06.05.05.05.05.05.05.05.0锚固段/m18.015.013.018.015.013.022.025.025.025.023.020.018.015.0单孔股数44455555555555设计拉力值/kN400400400450450450450450450450450450450450锁定拉力值/kN350350350400400400400400400400400400400400图4预应力锚索施工工艺Fig.4Construction Process of Pre-stressed Anchor Cable锚索制作浆液拌制锚索张拉、锁定技术间隔（1215 d）加设桩间联系梁（腰梁）二次高压注浆一次常压注浆安放锚索钻孔钻机就位孔位测放腰梁制作71张健：一级深基坑支护结构施工方案及应用FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期 造孔：预应力锚索造孔采用专用MDL-120D1型锚杆机钻钻进成孔。在钻进中如出现塌孔现象，采用套管成孔。机钻造孔时采用湿法成孔工艺或潜孔锤施工工艺。钻孔前，应根据设计要求定出孔位，孔位的偏差不大于 20 mm，成孔的倾角误差不大于+1。当成孔过程中遇有障碍需调整孔位时，必须经设计方同意，不得损害支护原有的安全程度。8.4锚索安放及锚索注浆应符合文献 6 要求。8.5锚索的张拉与锁定锚索锚固体强度大于20 MPa并达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定（在锚孔注浆1215 d）。锚索张拉之前，应对张拉设备进行标定，取0.10.2倍设计轴向拉力值。对锚索预张拉12次，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。锚索张拉至锚索设计轴向抗拔力设计值的1.1倍，保持15 min，然后卸荷至0，再重新张拉至锁定荷载预应力进行锁定作业。锚索锁定后，若发现有明显的预应力损失时，应进行补偿张拉。试验验收：锚固强度达到设计强度等级的80%以后方可进行锚杆试验。抗拔承载力检测值与轴向拉力标准值的比值取1.4。应按 建筑基坑支护技术规程：JGJ 12020127中要求进行。8.6冠梁、腰梁施工 桩顶冠梁应在支护桩作业完成后实行分段作业，土方开挖前应完成支护桩冠梁的施工。腰梁与支护桩接触面要清理干净，腰梁与支护桩之间用C30混凝土充填，使作用于支护桩的土压力通过腰梁得到均匀分配，传递给锚杆。腰梁与支护桩间的连接采用腰梁连接筋与桩身主筋绑扎方式。为保证支护桩与冠梁能共同工作，支护桩必须有不小于10 cm的长度嵌入冠梁，桩头凿毛，同时要求支护桩钢筋锚入冠梁内的长度不小于35d（d为支护桩钢筋笼主筋直径）。冠梁、腰梁混凝土强度等级C30，受力钢筋保护层厚度为30 mm，受力钢筋的搭接采用双面焊接，焊接长度5d，接头位置应相互错开，且在35d范围内接头不得超过钢筋数量的50%，主筋与箍筋点焊。8.7双管旋喷桩施工各项参数（见表2）8.8基坑降、排水 排水沟：坡顶设置一圈排水沟。坡脚集水井汇集边坡排出的水，坡顶排水沟拦截坡顶雨水，并用于接受坑底抽水。坡顶排水沟以明沟形式排泄，基坑顶四周排水沟范围以内及沟外不少于1.0 m范围均采用挂10#铁丝网喷混凝土以防地表水渗入。基坑底部均匀布设9个集水井，以汇集坑顶坑底排水沟排出的地表水和地下水。排入市政管道的集水井前设应做三级沉砂池，沉沙池的设置个数根据现场实际的排水口情况确定。9基坑支护监测9WS坡顶沉降及水平位移监测点共22个；CS路面及建筑物沉降监测点共43个；MY预应力锚索监测断面共9个断面，55条锚索；QS深层测斜孔共6根桩；ZY桩身应力监测共6根；W水位监测井共6门。基坑顶部水平、竖向位移监测，在基坑3H或5H之外设置观测基准网，基点数量不少于3个，支护结构施工后在冠梁和坡顶上设置观测点，间距不大于20 m，现场测量采用坐标法进行观测。监测对象为距基坑H3H以及5H范围内的临近地表及道路，监测内容为周边建筑及道路沉降观测。支护桩深层水平位移监测，监测测斜管与支护钢筋笼绑扎在一起，利用测斜仪进行测试。测斜仪的系统精度要求不低于 0.25 mm/m，分辨率不低于0.02 mm/500 mm。如图5所示。地下水位观测点，沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线等）的周边。水位监测管埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下35 m。地下水位观测井的埋设方法如图6所示。桩身、锚索应力监测采用表面振弦式应力计监测。在桩身、锚索施工时，把表面振弦式应力计焊接或牢固绑扎在桩身、锚索上。根据设计要求，桩身共布置9根桩，锚索共布置9个断面，共55根锚索。基坑监测的监测频率，考虑本基坑等级为一级基坑、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化。当监测值相对稳定时，可适当表2双管旋喷桩施工参数8Tab.2Construction Parameters of Double Pipe JetGrouting Pile项目引孔直径水泥掺量桩径控制参数130 mm350 kg/m600 mm项目气压浆压旋转速度控制参数0.6 MPa25 MPa20 rpm项目提升速度水灰比水泥控制参数15 cm/min1.0P.C 32.5R图5测斜仪测量原理示意图Fig.5Schematic Diagram of Measuring Principleof Inclinometer（mm）自然地面开挖面围护墙（桩）测斜管底密封盖=ii500测斜仪基准线变形后曲线72降低监测频率。在无数据异常和事故征兆情况下，基坑开挖后监测频率，如表3所示。10结语锚固体强度达到设计强度等级的75%以后方可进行锚杆试验。考虑基坑四周已有建筑物及市政道路，本项目的锚固强度提高到设计强度等级的80%。10在支护桩及锚索施工前，根据地下管线图对现场的管线进行了实地考察，确认管线的位置和深度，支护桩、锚索施工对其有影响的，根据现场实际情况进行进行验算、变更。在正式施工前，对非预应力锚杆、预应力锚索进行试验，成孔过程中取出的土体特征应按预应力锚索编号（XXX）逐一加以记录，保存土样，并及时与初步设计时所认定的加以对比，发现有较大偏差时应及时修改设计参数。从土方开挖阶段至地基与基础分部施工完成，基坑支护结构保持稳定。对比传统基坑支护方式减少了水平支撑，节约造价约20%，节约工期约90 d。本项目现已竣工验收，被评定2020年广西建设工程优质结构奖。参考文献1潘兴华.高层建筑深基坑土方开挖技术的探究 J.工程技术研究，2018（1）：72-73.2张少锋.深基坑土方开挖工程施工技术分析 J.山西建筑，2017，43（22）：90-92.3黄国华.周边建筑物密集的深基坑施工技术 J.建筑施工，2017，39（4）：432-434.4夏可夫，罗斯.超大深基坑综合支护施工技术 J.广东土木与建筑，2014，21（5）：20-22.5建筑桩基础技术规范：JGJ 942008 S.北京：中国建筑工业出版社，2008.6 岩土锚杆（索）技术规程：CECS 22：2005 S.北京：中国计划出版社，2005.7 建筑基坑支护技术规程：JGJ 1202012 S.北京：中国建筑工业出版社，2012.8 建筑地基基础工程施工质量验收标准：GB 502022018S.北京：中国计划出版社，2018.9孔志华，刘剑.某高层经济适用房深基坑工程施工 J.广东土木与建筑，2015，22（6）：34-36.10 李留安.复杂地质条件下超深基坑施工关键技术研究D.北京：中国地质大学（北京），2017.表3基坑监测频率Tab.3Monitoring Frequency of Foundation Pit基坑类别一级施工进程开挖深度/m底板浇筑后时间/d5510107714142828基坑设计开挖深度/m51 次/1 d-1 次/1 d1 次/3 d1 次/5 d1 次/7 d5101 次/2 d1 次/1 d-1 次/1 d1 次/2 d1 次/3 d1 次/5 d10151 次/2 d1 次/1 d2 次/1 d2 次/1 d1 次/1 d1 次/2 d1 次/3 d151 次/2 d1 次/1 d2 次/1 d2 次/1 d1 次/1 d1 次/1 d1 次/3 d图6水位观测Fig.6Water Level Observation水位管（上加盖）回填中砂回填黏土滤网布沉淀管黏土封口填充砾砂滤管潜水水位监测承压水位监测广东土木与建筑FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期73