西安某基坑支护工程实例分析

高存喜 史礼文 赵振财 李瑞军 杨 军

(西北综合勘察设计研究院，陕西西安 710003)

随着现代化城市建设的发展，基坑支护已越来越多的运用到实际工程当中。如何做好基坑围护，保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及基坑周边的土体位移，保证拟建建筑物周边现有建筑、道路、管线的正常运作，现结合某教学综合楼基坑支护工程的基坑支护方案，浅析基坑围护的一些要点，希望对今后类似案例如何提高基坑围护方案的合理性、科学性起到一定作用。

1 工程概况

本工程为某教学综合楼基坑支护工程，地上5层，地下1层。根据设计文件，本拟建建筑物的±0.0标高和西邻的现有建筑物的±0.0标高一致，基坑埋深－6.80 m，从自然地面算起开挖深度约为6.6 m。根据本工程勘察报告，本场地地貌单元属皂河一级阶地，场地主要土层由上到下依次为:①填土，层厚1.2 m;②黄土状土，层厚3.8 m;③粗砂，层厚9.5 m;④粉质粘土，层厚7 m。根据勘察报告，场地地下水属孔隙潜水，勘察期间属较高水位期，地下水稳定埋深7.40 m～8.00 m，水位位于基坑开挖深度以下。

2 基坑支护方案

本基坑深约6.6 m，基坑西北侧紧邻四层已建成40多年的教学楼，基础形式为砖基础，北侧距基坑边1.5 m左右有单层门房和配电房，均采用排桩及一排预应力锚索的方案，其余地段均具备放坡条件，采用了土钉墙(放坡比1∶0.5)的支护形式。

本基坑西北侧和北侧段有相邻建筑物，安全等级按一级考虑，其重要性系数取1.10;其他段安全等级按二级考虑，其重要性系数取1.0。本基坑西北侧(现有建筑物)段考虑了现有教学楼(每层20 kPa)的荷载，未考虑周边堆载，北侧段(邻门房和配电房)考虑了建筑物的荷载和坑边1.5 m范围内的均布超载20 kPa，其他地段均考虑了超载20 kPa。

3 基坑围护施工

3.1 护坡桩和冠梁施工

本工程支护桩长14.7 m，桩径为600 mm，根据勘察报告所提供地层结合现场场地条件，成桩工艺采用反循环水冲钻机成孔，其流程为:施放桩位→钻机就位→成孔→清孔→验孔→钢筋笼制安→导管安装→混凝土灌注(成桩)→移至下一桩位(必须隔2个桩跳打)。

1)施工放线。

a.建设单位向施工单位提供建筑红线标志及坐标成果资料，提供高程基准点。

b.开挖下口线测量定点工作，由总包方派1名测量工程师负责。

测量人员根据建筑平面图进行建筑物测量定位，经检查无误后，依据施放的轴线进行桩位测量定点，各轴线桩引测2个测量控制点，作为桩位复测定点及校核的基准点(用混凝土固定)。

c.分包方根据总包方所施放的开挖下口线退10 cm按照设计图纸的桩距施放各桩位，桩点采用钢钎将白灰灌入地面下50 cm固定，在施工中易找并核对。

d.测量人员提交桩位定点成果资料，由监理单位或建设单位验线后方可开工，验线要有书面文件。

2)钻机就位。

钻机就位后，应严格对中，精心调平，确保钻头垂直。

作业前应进行试运转检查，以防止中途发生机械故障，施工中配有机务员专门在工地负责修理，指导机械使用。钻机就位后，再次核准桩位，验收资料手续齐全后方可钻孔。

3)成孔。

采用反循环水冲成孔，成孔过程中要随时观察泥浆比重，严防塌孔。必要时可根据实际情况改成正循环护壁成孔。

4)验孔。

当钻进深度满足设计要求后，质检员检查开始用下垂有测锤的测绳测孔深，取三次测量的平均值为最终孔深。沉渣厚度不应大于10 cm，孔底沉渣厚度如不满足要求，继续进行清孔处理直至满足要求。

5)钢筋笼制安。

钢筋笼制作必须在平台模具上进行，模具必须固定好，模具采用钢管模架成型法。

钢筋笼制作必须严格按照设计图纸和规范要求制作。由于护坡桩采取不对称配筋，施工过程中必须严格照图施工。钢筋笼一次成型，整体吊安。

制作前对钢筋的要求:对主筋作调直处理，除要求在保管过程中钢筋底部垫空，上面覆盖雨布外，在加工时对已生锈的需做除锈处理，对锈蚀严重的停止使用。

6)导管安装。

a.导管采用焊缝钢管制作，直径219，每节长1 m，备有0.5 m调节管，以满足初灌时调节导管总长。

b.导管使用前应检查法兰盘是否平整、有无变形，导管内壁的光滑性，导管支架支承点的限位钢筋情况。

c.导管在使用前检查其直线度，以及密封性能。导管拆装采用专用工具。

d.导管距孔底500 mm～800 mm。按照钻孔深度编排的导管长度，并填写导管安装记录。

7)混凝土灌注。

混凝土初灌量满足后，剪断砂球的铁丝，然后将准备好的混凝土快速灌入导管。

首批混凝土灌注正常后，应紧凑地、连续不断的进行，严禁中途停止，灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面上升高度，指导导管提升拆卸，并保证导管的埋深。导管提升时吊点应垂直居中，严禁斜拖导管。导管拆卸要快，拆下的导管应立即清洗干净。灌注中，为防止浮笼，孔口采用专门措施(卡笼钢筋)，以防钢筋笼提升。灌注中，导管要保持一定的活动频率，以使灌注顺畅，提高灌注质量。测量孔内混凝土面高度时须测试两点，对称分布，取最低值为混凝土面高度。

8)破桩头和冠梁施工。

护坡桩施工完毕后，挖掘机开挖桩间土至桩顶标高以下5 cm处，采用机械破碎、人工辅助修整的方式将桩头混凝土破碎至桩顶标高。待破处护坡桩桩头浮浆后，进行冠梁施工，严格按照设计图纸的尺寸进行钢筋的绑扎和模板的架设，然后浇筑混凝土。

3.2 锚索施工

1)成孔。

采用锚孔钻机方式成孔，成孔要保证孔径及倾角符合设计及规范要求，成孔之间应严格调整钻机。

2)预应力锚索的制作。

钢绞线下料前，根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量，砂轮切割，严禁电弧切割。下料切口两侧用20号铅丝绑扎，以免切割后切口松散(下料误差:“－0，+10 cm”)。

钢绞线下料或编束后如搁置时间较长，应采取临时防锈措施。钢绞线成束后，要检查其长度、组装直径、钢绞线有无交叉和重叠等，进行验收合格后方可使用。对合格的锚索要登记挂牌，标明锚索编号、锚索长度，以防装错孔位。

锚索入孔时，不过多地来回抽动锚索体，且送入孔道的速度应均匀，防止损坏锚索体和使锚索体整体扭转。

锚固段安装一根灌浆管，灌浆管由孔口经张拉段，穿过定位止浆环直至导向帽，用于锚固段和张拉段注浆。自由段钢绞线穿入波纹管，两端用扎丝扎紧，并用塑料胶带缠紧。

3)锚索安装。

锚索入孔前对钻孔重新进行通孔检查，对塌孔、掉块应进行清理干净或处理，不得欠深。在将锚索体推送至预定深度后，检查注浆管是否畅通，否则应拔出锚索体，排除故障后重新安装。

4)灌浆。

为避免对相邻建筑物造成影响，锚固段和自由段一次性灌浆，并及时补浆，以保证孔内浆的饱满。

5)钢板连梁制作、锚具安装。

钢板连梁采用N20a槽钢，锚具采用ovm.m15-2型。锚具各组件按次序依次安装好，锚垫板和锚板应对中并相吻合。

6)张拉锁定。

待锚固体强度达到设计强度的80%时，即可进行预应力张拉。张拉采用隔二拉一;锚杆正式张拉前，要取设计拉力的10%～20%，并对锚杆预张拉1次～2次。锚杆张拉要求定时分级加荷载进行，张拉时由专人操纵机械、记录和观测数据，并随时画出锚杆荷载—变位曲线图，作为判断锚杆质量的依据。当拉杆预应力没有明显衰减时，即可锁定拉杆。

3.3 土钉墙施工

1)土钉施工。

主要过程:平整坡面→孔位放线→成孔→土钉加工与安放→压力灌注水泥浆→补浆。

a.平整坡面:采用人工铲平，达到基本平整，符合尺寸要求;

b.放线:施放开挖上口线，并根据本次开挖深度施放本次开挖下口线;

c.成孔:成孔采用人工洛阳铲成孔，严格控制成孔的位置和角度偏差，成孔倾角为9°～10°，偏差小于±3°;

d.土钉加工与安放:为使锚钉居中，每隔2 m设置一个主筋定位卡。成孔后将土钉下入孔内，土钉下入前应清除孔内虚土;

e.灌注水泥浆:采用纯水泥浆，水灰比0.5。用搅拌机搅拌均匀后将注浆管插入距孔底不小于40 mm，通过泵加压，灌入孔底后，缓慢拔出注浆管，直至水泥浆饱满，稍后需补浆1次～2次。

2)钢筋混凝土面层施工。

施工过程:绑扎钢筋网→焊接水平和纵向加强筋→设置面层厚度控制标志并检查面层厚度→喷射细石混凝土面层→定期进行养护。

4 基坑监测

信息化施工时，为确保基坑安全，不影响周围建筑物，要求随时掌握开挖及支护施工整个过程中边坡的动态变化，因此必须在支护施工整个过程中实施信息化施工，并把获得的信息通过修改设计反馈到施工工作中去。

监测报警值建议可采用如下数值:护坡桩桩顶或边坡坡顶累计水平位移超过15 mm，或连续3 d变化速率大于2 mm/d;邻近建筑物位移累积值15 mm，或连续3 d变化速率大于2 mm/d。施工现场采取的其他观测手段发现变形速度快且累计变形量大时，也应报警并采取措施。2013年11月工程交工至今，坑壁顶部边缘实测位移及沉降几乎无变化，达到了预期目的。

5 实例分析

1)局部排桩及一排预应力锚索成功的解决了周边接近设计使用年限的老旧建筑物整体稳定的问题，既保证了周边现有建筑物的安全，又保证了边坡的稳定性。

2)土钉墙解决了基坑边坡的稳定性问题。在有一定放坡，基坑周边没有较大载荷的情况下，土钉墙就是一种比较经济安全的方案。

3)针对现有建筑物老旧的情况，采用排桩及一排预应力锚索设计，并采用泥浆护壁及跳打的施工方法，在实际工程运用中比较稳定，是一种成功的基坑围护体系。

4)可以看见，局部排桩及预应力锚索和土钉墙的设计方案，在此工程中的位移较小，为坑内施工提供了安全保障。