高层建筑工程中的基坑支护

罗玉州　李丽芳　张小玲

【摘 要】分析了某高层建筑工程施工场地情况，提出了支护桩和土钉墙深基坑支护方法，对这两种支护方法及其构造要求和施工工艺进行了论述，结果表明支护效果安全可靠，可进一步推广应用。

【关键词】深基坑支护；支护桩；土钉墙；构造要求；施工工艺

随着城市建设的高速发展，高层建筑层出不穷，基坑工程向深、大、难方向发展，由于深基坑工程引发的工程安全问题越来越引起重视，基坑支护的重要性已愈显突出。基坑支护的方法很多，这里通过一个工程实例介绍两种较常用的支护方法。

0.工程概况

某报业大厦位于某市建国路与东安大街路口西南角，交通便利。该建筑物设计地下1层，地上12层，主体檐口高度为47.050m，采用框架剪力墙结构，设防烈度7度，场地类别为Ⅱ类，抗震设防为丙类，地基基础设计等级为乙级，设计基础形式为桩基础，采用大直径人工挖孔灌注桩。在拟建大楼的南侧紧邻某日报社的旧办公楼，主楼6层，侧楼5层，带形基础，砖混结构，1986年建成投入使用。由于新建大楼基坑开挖深度达7.70m，并紧邻旧办公楼，因此，在基坑施工及基础施工期间需对与旧办公楼交界处边坡进行支护，以保证施工安全及旧楼不受影响。此外，在拟建大楼的西侧紧邻市保险公司住宅楼，北侧紧邻东安大街，均不能放坡开挖基坑。经过多方商议研究决定，在基坑南侧和西侧采用人工挖孔灌注桩支护，基坑北侧采用土钉墙支护，东侧采用放坡开挖，坡度为1∶0.33。

1.支护桩施工

1.1构造要求

依据《建筑基坑支护技术规程》中排桩的构造要求，本工程支护桩采用直径800mm人工挖孔灌注桩，并通过计算确定桩长不小于12m，采用C20混凝土灌注，桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定为1.5m。桩的纵向受力钢筋采用18B22钢筋，纵向受力钢筋保护层厚度不应小于35mm。箍筋采用A8@200的螺旋筋，每隔1500mm布置一根A12的焊接加强箍筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼的吊放，钢筋笼一般离孔底200mm。排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁与桩身连接，冠梁宽度为800mm，高度为500mm。桩顶纵向钢筋应锚入冠梁内，且锚固长度不低于30倍纵向钢筋直径。桩与冠梁主筋焊接接头必须分散布置，一个截面的接头数不得超过钢筋数的1/2。

1.2支护桩施工工艺

按设计图纸放线、定桩位→人工取土成孔→测量控制→支设护壁模板→在顶部放置操作平台→浇筑护壁混凝土→拆除护壁模板继续向下一段施工，至设计 标高→排除孔底松土、沉渣→吊放钢筋笼→浇筑桩身混凝土。

1.3支护桩技术要求

（1）施工前必须充分了解现场工程地质与水文地质状况。（2）根据护壁井圈设计高度，挖至一定孔深后应立即支模，按要求放置钢筋并浇筑混凝土；护壁井圈混凝土达到设计允许的强度后方可进行下一层挖土施工。（3）每层井圈高度取600mm，为便于混凝土浇筑，井圈应做成锥形，锥形井圈上口宽度为200mm，下口宽100mm。（4）出土工具：主要有机架、电动葫芦及出渣筒。（5）孔内施工照明必须采用安全低压防水灯。（6）要求向孔内送风不小于25 L/s，主要工具为1.5kW鼓风机，配以直径为100mm的塑料送风管。（7）施工桩孔应间隔进行，不得同时施工全部桩孔，基坑开挖应在支护排桩桩体强度达到70%设计强度后进行。（8）基坑开挖后，建立旧楼变形监测点；发现变形超过规范要求，立即采取紧急加固及支护措施。

2.土钉墙施工

2.1构造要求

（1）依据《建筑基坑支护技术规程》，确定土钉墙墙面坡度为1∶0.1，土钉倾角为12°，土钉孔径为100mm。土钉钢筋采用C20钢筋。（2）面层钢筋网的钢筋为A6，网格尺寸200mm×200mm，搭接长度应大于300 mm。面层中与土钉等间距设置B16的加强钢筋，采用水平垂直设置。加强钢筋采用焊接连接，且与每根土钉可靠连接。（3）土钉必须与面层有效连接，本工程设置350mm×350mm×50mm的水泥承压板，通过螺栓与土钉连接。（4）土钉孔内注浆材料采用水灰比为1∶0.5的水泥砂浆，强度不低于12MPa，3d强度不低于10MPa。（5）在坡顶和坡脚设排水措施，坡面设适当数量泄水孔。（6）本工程共设5排土钉，第一排土钉 距离地面0.5m，土钉水平间距和竖向间距均为1.5m，自上向下各排土钉的长度分别为8m，7.5m，7m，6.5m，6m。

2.2土钉墙支护施工工艺

土钉墙的施工一般按以下程序进行：施工准备→开挖工作面、修理边坡、坡面排水→喷射第一层混凝土→设置土钉（包括成孔、置筋、安装、注浆等）→安设连接件→绑扎安装钢筋网→喷射第二层混凝土。

2.2.1施工前的准备

在进行土钉墙施工前，要认真检查原材料，机具的型号、品种、规格及土钉各部件的质量、主要技术性能是否符合设计和规范要求；平整好场地道路，搭设好钻机平台；做好土钉所用砂浆的配合比及强度试验，各构件焊接的强度试验，验证能否满足设计要求。

2.2.2土方开挖

土方开挖必须紧密配合土钉墙施工，严格做到开挖一层，支护一层。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工。每层开挖深度按设计要求并视现场土质条件而定，开挖要到位，不得欠挖，绝对禁止超挖。机械开挖后，应及时对壁面进行人工修整。对较软弱的土体，需采用必要的超前支护措施。

2.2.3钻孔

采用螺旋钻机成孔，要掌握好钻进速度，保证孔内干净、圆直，孔径符合设计要求。严格控制钻孔的偏差，保证水平方向、垂直方向孔距误差，钻孔底部的偏斜误差，钻孔深度误差均在规范允许范围内。

2.2.4土钉制作和安放

拉杆要求顺直，应除油、除锈并做好防腐处理，按要求设置好定位架；拉杆插入时，应防止扭压、弯曲，拉杆安放后不得随意敲击和悬挂重物。

2.2.5注浆

应采用机械均匀拌制浆体，要随搅随用，禁止人工搅浆，浆液应在初凝前用完，并严防石子、杂物混入浆液。注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净；注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路；注浆时，注浆管应插至距孔底250mm～500mm处，孔口部位宜设置止浆塞及排气管。

2.2.6喷射混凝土

a.喷射作业前要对机械设备，风、水管路和电线进行全面检查并试运转，清理受喷面，埋设好控制混凝土厚度的标志。b.喷射作业开始时，应先送风，后开机，再给料，料喷完后再关风。c.喷射时，喷头应与受喷面垂直，并保持0.6m～1.0m的距离。d.喷射作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序由上而下进行，以免新喷的混凝土层被水冲坏。e.喷射混凝土的回弹率不大于15%。f.喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护。养护时间：一般工程不少于7d，重要工程不少于14d。

3.基坑支护工程施工

基坑支护施工要综合考虑工程所在地的地理条件、工程类型、基坑开挖规模、周边环境、支护结构等因素。基坑支护施工要注重支护结构的稳定，坑体变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制，并要根据实际情况适时地调整方案。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点：

（1）随着人们环保意识的加强，支护体施工时，要尽量减少支护工程施工产生的环境污染。

（2）施工场地周围建筑物和地下管线往往限制了基坑的施工，施工时要充分考虑工程对周围设施的影响，尽量不要影响这些设施的正常运转，尽可能把影响降低。

（3）合理安排施工流程，使施工在有限场地和时间内运转顺畅。人员、工序调度要高效。

4.支护效果

该工程在整个地下工程施工期间，没有出现坑壁坍塌现象，通过对周围建筑物的监测，没有发现大的变形。支护桩和土钉墙的应用保证了基础及地下室的顺利施工，保证了周围建筑物的安全，所以本工程的支护方案是安全可靠的。

5.结语

基坑支护方法多种多样，实际工程中究竟采用哪种支护方法，应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到因地制宜，因时制宜，合理设计、精心施工、严格监控。 [科]