基坑支护体系施工技术

谢冀松 梁成华 王 振

(1.济南市中心医院，山东 济南 250013； 2.山东正元建设工程有限责任公司济南分公司,山东 济南 250100)

基坑支护体系施工技术

谢冀松1梁成华2王 振2

(1.济南市中心医院，山东 济南 250013； 2.山东正元建设工程有限责任公司济南分公司,山东 济南 250100)

以济南市中心医院医职配套楼项目为例，主要介绍了该工程基坑支护体系所采取的工艺工法及其施工技术，通过对工艺工法的合理穿插安排及其施工技术控制实施，达到了较好的支护和截水效果。

支护桩，高压旋喷桩，截水帷幕，锚索，支护体系

近20年来，我国城市建设规模越来越大，施工场地狭小的地方，建筑物越来越高，地下开挖深度越来越深，周围的环境极其复杂，牵扯到深基坑支护与截水的问题也越来越突出。针对现有场地，采用可靠的施工技术，进行合理地安排和组织施工，是现代施工技术人员必然面临的问题。

济南市中心医院医职配套楼基坑支护项目采用了支护桩与高压旋喷桩两种工艺工法相结合，辅以锚索张拉和坑内水疏干的方式，形成支护与截水体系，达到了深基坑边坡支护稳定和坑内疏干、阻截坑外地下水的目的。

1 工程概况

1.1 工程简介

济南市中心医院医职配套楼项目，位于济南市解放路105号，历山东路以西，解放路以北，济南市中心医院院内西北角；拟建工程由1栋医职配套楼(21层，地下-3层)及地下车库(-4层)组成,建筑设计±0.00=41.50 m。本次支护范围为楼座及地下车库周围，基坑形状大体呈不规则矩形，东西长约58.00 m，南北宽约53.70 m。场地地势较平坦，总体呈南高北低，场地自然地面标高为40.20 m～40.88 m。基坑开挖深度约为5.95 m～12.45 m，基坑支护总长度约237 m。

1.2 场地周边环境条件

1.2.1 周边建筑

场区位于老城区，周边环境复杂。经调查东侧有防空洞，距基坑边2.8 m～4.5 m；西侧有泄洪沟，距离基坑12.5 m(泄洪沟宽约4.1 m～6.5 m，深约6.0 m)。周边建筑具体情况如下:

基坑底边线北侧距围墙约9.6 m，向内设置了10号楼人行安全通道，宽约3.7 m，余5 m宽的场地，拟设为木工加工区和钢筋加工区，距离基坑底边线约1.0 m。

基坑东侧距3栋5层砖混建筑物约6.4 m～9.0 m。

基坑南侧距5层砖混建筑物约16.6 m，该区域基坑外有临舍，距基坑边约3.1 m。

基坑西侧距围墙最近处7.2 m，场地拟建临舍；基坑西北侧距5层砖混建筑物(10号楼)4.2 m。

1.2.2 周边道路及地下管线

基坑北侧围墙外为一条宽约5.5 m人行巷道；东南面为一条医院内行道路。西侧开挖线内，现状路面及绿化带下埋设有污水管道和雨水管沟。东侧通道路面及绿化带下埋设有污水管道。

1.3 岩土工程条件

1.3.1 地层结构

根据勘察报告，影响基坑支护的地层分为8层，分述如下：

①杂填土：杂色，稍湿，松散，主要由砖块、灰渣、碎石及粘性土等建筑垃圾组成。

②素填土：褐黄色，稍湿，松散，以粉质粘土为主，含少量碎石。

③粉质粘土：褐黄色，可塑，局部硬塑，含铁锰氧化物，含少量小径姜石。普遍分布，层厚1.10 m～4.50 m,平均3.12 m。

④粉质粘土：棕红色、棕褐色，可塑～硬塑，含3%～5%姜石，局部分布，层厚1.40 m～3.60 m,平均2.25 m。

⑤粘土：棕红色，硬塑～坚硬,见铁锰结核，含姜石、碎石。普遍分布，层厚:1.20 m～3.70 m,平均2.07 m。

⑤-1碎石：黄灰色，饱和，中密，碎石主要成分为石灰岩，棱角状、次棱角状，粒径3 cm～5 cm，碎石含量约50%～70%，局部可达80%，粘性土填充。局部分布，层厚1.70 m。

⑥残积土：灰黄色～灰绿色，主要呈土状，局部手捏具砂感,由辉长岩风化残积形成，含云母片等风化残积物，局部夹辉长岩硬块层，普遍分布，层厚:5.70 m～11.70 m,平均9.82 m。

⑦全风化辉长岩：灰绿色，原岩组织结构已完全破坏，岩芯呈砂状，局部土状，手捏即碎。

1.3.2 地下水

场区地下水类型为第四系孔隙潜水，地下水稳定水位埋深5.20 m～6.02 m。地下水水位变化幅度为2.0 m～3.0 m。

2 施工工艺顺序安排

施工工艺顺序安排：支护桩→截水帷幕→降水井→冠梁→第一层土方、第一层锚索、喷面，降水→第二层土方开挖、第二排锚索、喷面(按此顺序)直至挖土至设计标高的顺序进行施工；支护桩施工为高喷创造作业面，高喷为冠梁创造工作面，土方开挖为锚索及喷面施工创造作业面，开挖一层，锚索施工一层。分段形成流水作业，互不影响。

3 主要工艺要求

高压旋喷桩与支护桩间有效搭接200 mm，封闭和加固支护桩之间的土体，起到截水作用，旋喷桩与支护桩形成整体加固支护和截水体系(见图1)。

4 工程施工的重点和难点分析

施工重点为支护桩与止水帷幕旋喷桩的施工、难点为土方开挖与锚索的配合施工。确保支护桩、旋喷桩、锚索的施工质量是本工程必须重点控制的问题。

1)支护桩及旋喷桩的施工定位。

工程支护桩内侧与地下室筏板边间距为0.6 m～0.8 m，支护桩及旋喷桩的垂直度偏差较大，会造成基坑底部施工空间不足，截水不严密。

2)旋喷桩的试喷施工。

截水帷幕施工技术参数直接影响本工程的截水效果。开工前进行试喷，开挖查验，收集和修正施工技术参数。

3)合理安排土方开挖工作。

基坑支护需要土方开挖的配合，开挖面积较小，分层多，开挖与施工配合不好，超挖会导致基坑支护系统的整体或局部失稳。

4)锚索施工严把质量关。

采用帷幕截水、内部疏干方式，锚索施工会打穿帷幕造成索孔渗水或溢水，确保水下注浆质量是施工关键；锚孔封堵不好，将降低锚索抗拔力和帷幕截水效果。

5 主要工艺工法

支护桩采用旋挖成孔，导管水下灌注混凝土成桩工法。截水帷幕采用三重管高压旋喷工艺。锚索采用1860级钢绞线，锚索采用全螺杆喷水钻进成孔工艺、一次注浆连续化、二次压力注浆工法。

5.1 支护桩施工工艺技术

1)支护桩施工工艺流程见图2。

2)支护桩施工技术。

a.测量放线。

对测量基准线、点复核、放样，组织验收，填写放线记录表。

b.护筒埋置要求与泥浆制备。

根据工艺特点及地质条件，埋设护筒直径大于桩径5 cm～10 cm，埋设准确、稳定，深度不小于2 m，护筒四周用粘土填实，中心与桩中心偏差不大于5 cm，垂直安放，高出地面20 cm，上部固定。

设一个二级沉淀池进行泥浆制备及回收，容积约30 m3。用粘土制备泥浆，性能指标：漏斗粘度20 s～28 s、比重1.15～1.25、含砂率小于6%。

c.钻机就位。

场地平整，稳固，施工中不倾斜、不移动。钻具中心与桩孔中心重合，偏差不大于20 mm。

d.钻进成孔。

就位后对钻机进行调平对正，施工中随时通过水平仪检查钻机水平；开孔时对深度仪进行归零，施工中随时校正。施工中保持孔内泥浆面高度不低于孔口1.0 m，且高于地下水位2 m；严格控制泥浆性能，及时排放和清运废浆，保证泥浆性能达到规定要求。

旋挖钻机成孔采用跳挖方式，一般间隔不少于5根桩。钻斗倒出的渣土距桩孔的最小距离大于4 m，及时清除外运。

保持钻杆垂直稳固，位置准确；粘土层使用斗齿钻头，碎石层及岩石层采用截齿钻头。钻进速度根据地层变化情况及时调整；钻进过程中，随时清理孔口积土。根据地层情况，合理选择钻进技术参数(见表1)，提高钻进效率。

表1 钻进技术参数表

钻孔到设计深度时，进行清孔，孔口保护，进行孔深测量，做好记录。

e.钢筋笼制作与安装。

钢筋笼加工程序：钢筋进场→原材及焊接件检测合格→单根加工→钢筋笼成型→钢筋笼检查合格→安装、固定钢筋笼。钢筋加工须在水平平台上进行，存放场地要平整。钢筋笼摆放不出现笼身架空弯曲现象。

钢筋笼安装：起吊钢筋笼时三点着力，平衡吊起。水平转垂直，下入孔口。用吊筋结合特制插杆进行钢筋笼定位固定，防止笼子浮动和偏移。

f.灌注成桩。

钢筋笼安放完毕，对钢筋笼进行隐验，验收合格后开始导管安放。采用φ259钢制导管，每节长度约2.60 m，短节为1.5 m，1.0 m，底管长度不小于4.0 m，丝扣连接，接头处设“O”形密封圈。灌前导管底部至孔底的距离不大于0.5 m。

商品混凝土进场后测试其坍落度(18 cm～22 cm)，灌注标高比设计桩顶标高高0.50 m～0.70 m。浇灌完毕后，提出导管，清洗导管内外的混凝土残浆，妥善放好，防丝扣碰撞变形。留取试块进行标准养护。

5.2 高压旋喷桩施工工艺技术

1)高压旋喷桩施工工艺流程见图3。

2)高压旋喷桩施工技术。

a.高喷施工。

确定桩位、钻机就位、校对垂直度，误差不大于1.0%，位置的偏差不大于30 mm。引孔直径不小于110 mm，使用XY-300型钻机施工。水泥浆制备。采用普通硅酸盐水泥，强度等级P.O42.5，进场复检合格后使用。制备好的水泥浆入池前经筛网过筛，网格间距1 mm，用带刻度的水桶进行用水定量，水泥浆搅拌时，时间不得少于2 min，不大于1 h，水灰比0.9～1.1。

喷射孔与高压注浆泵的距离不大于50 m，经地面试喷，调试压缩气等各项参数，下喷射管。喷射管下到设计深度，验收认可后开喷。喷射过程发生中断时间超过30 min时，在中断部位向下复喷0.5 m，保证高度方向上的连续性。

合理利用回浆，做好沉淀过滤工作，防堵塞管道。

单孔终喷后，立即进行回灌，保证孔内浆液面高度不下降为止。

严格控制提升速度和旋转速度，每米水泥用量900 mm桩不少于450 kg，1 100 mm桩500 kg。

b.高压旋喷施工参数。

选三处试喷作业，开挖进行检测，检查工艺的施工质量、成桩直径等，取定施工参数(见表2，图4)。

表2 高压旋喷施工参数表

5.3 锚索施工工艺技术

1)锚索施工工艺流程见图5。

2)锚索施工技术。

a.测量放线。

根据设计文件标高，准确定出各锚孔位置，定位精度：纵、横向小于50 mm。

b.成孔。

采用螺旋钻头，湿成孔，采用隔两锚三序施工工法。钻头定位准确，成孔位置偏差不大于20 mm，钻头直径146，轴线偏斜率不大于锚杆长度的2%。预应力锚索与水平向夹角为(20/30)°，孔深允许偏差均为50 mm。

锚索成孔采用钻喷注连续化施工方法，成孔后及时下杆，下杆后在最短的时间内一次注浆，使锚孔内充满水泥浆，一次注浆8 h～24 h后进行二次高压注浆，压力控制在2.0 MPa～5.0 MPa之间。

c.锚索杆体制作与安放。

锚索杆体采用3-sφ15.2/4-sφ15.2钢绞线制作。用切割机切断，锚固端端头处将锚索绑扎并焊接牢固、锚固段长度范围内避免油脂、泥土等污染，自由段杆体外套塑料波纹管，套管端口做好隔浆措施，防止灌浆材料侵入自由段。

沿杆体每隔1.5 m设置一个对中支架，一次注浆管与杆体绑扎牢固，底端距孔底50 mm～100 mm；二次注浆管用20 mm聚乙烯管与锚杆体相绑扎，做好标记，底端以上5 m范围内钻梅花形孔，孔径2 mm～5 mm，塑胶带密封，底端距孔底100 mm～200 mm。

钢绞线下料长度为孔深加上预留长度，预留长度1.2 m，下料误差不大于50 mm。

杆体安放入钻孔前，检查杆体、注浆管绑扎的加工质量，确保满足设计要求；安放杆体时，防止扭压、弯曲，自由段隔离层完好，插入孔内的深度不得小于杆体长度的98%，孔外预留长度1.2 m，保证在预应力损失时能进行补偿性张拉。

d.压力注浆。

锚索采用一次全长注浆、二次压力注浆，注浆材料为水灰比0.6的纯水泥浆，注浆压力为2.0 MPa～5.0 MPa。

注浆设备有足够的浆液生产能力和所需的额定压力，能在1 h内完成单根锚杆的连续注浆。注浆液随搅随用，初凝前用完。当孔口溢出浆液时可停止注浆，并缓慢匀速拔出一次注浆管。

二次注浆分段依次由下而上进行，确保注浆后不渗水。如个别锚孔渗水严重，采取引水管进行引流，外部用堵漏灵对锚索口进行封堵，待封口凝固后将注浆管反弯后绑扎。

e.张拉。

腰梁采用两根25a槽钢，槽钢间距离为120 mm，每隔1.5 m采用钢板焊接连接；台座采用钢板焊接体，分为加强肋、下垫板；预应力锚索锚头采用承压钢垫板+台座+锚具。

张拉设备配套标定，注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，重新标定。

每只千斤顶配用的压力表数量两块，表的精度不低于1.5级，常用读数不宜超过表盘刻度的75%。

安放千斤顶时，锚具底座顶面与钻孔轴线垂直，确保锚索张拉时千斤顶出力与锚索在同一轴线上。锚索张拉有序进行，张拉顺序考虑临近锚索的相互影响，间隔进行张拉，以免发生群锚效应。

预应力锚索锚固段强度大于15 MPa并且不小于设计强度的

80%时，进行张拉，为防止预应力损失，锚索施加预应力至设计锁定荷载的1.1倍后保持10 min，锁定。最后一次张拉完成后，夹片将锚索锁定于锚具上，保护好锚索外露段。

f.基本实验。

锚杆试验包括基本试验和验收试验。基本试验最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍。预应力锚索施工前进行锚索基本试验，同一条件下试验数量各不少于3根，用作基本试验的锚索参数、材料及施工工艺必须和施工工况一致。

g.验收试验。

锚索轴力标准值为331.37 kN～511.17 kN。每层锚索随机抽取总数的5%(不少于3根)进行张拉检测，取不小于1.4倍锚索轴力标准值作验收试验终止等级。锚索张拉中做好锚索伸长及受力记录，核实伸长与受力是否相符，与第三方监测单位作好交接观测试验数值记录，以备交验。

6 支护体系监测

基坑监测工作由第三方具备监测资质的施工单位进行，在整个施工期内定期对基坑周边进行巡视，巡视检查的内容主要有：1)支护结构顶部水平位移、周边建筑物沉降、坑边地面沉降、支护结构深层水平位移、锚杆拉力、地下水位变化监测等项目；2)地质条件是否与勘察报告相符、施工情况是否与设计一致、基坑周边地面有无超载等；3)周边管道有无破损、泄漏情况、周边建筑有无新增裂缝出现、周边道路(地面)有无裂缝、沉陷、邻近基坑及建筑的施工变化情况等。

7 实施效果

该支护体系工艺工法及其施工技术通过在济南市中心医院医职配套楼项目中的应用和实施，达到了较好的截水效果，加快了工程施工进度，无渗水现象，施工质量可靠；基坑开挖降水时不影响基坑外的水位，确保周围建筑的安全，有较好的社会效益和环境效益。更为重要的是，为周围环境复杂、场地狭小的深基坑支护截水工程，提供了较好的施工技术借鉴意义(见图6)。为此，我们总结此质量有保证、安全可靠、工效较高的施工方法。

[1] 郑俊平.灌注桩与高压旋喷桩联合止水施工技术[J].山西建筑,2013,39(33):62-65.

[2] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[3] 孙冬青.高压旋喷桩在基坑开挖支护施工中的应用分析[J].山西建筑,2013,39(24):77-78.

Construction technology of the foundation support system

XIE Ji-song1LIANG Cheng-hua2WANG Zhen2

(1.JinanMunicipalCenterHospital,Jinan250013,China;2.JinanBranchOffice,ShangdongZhengyuanConstructionEngineeringCo.,Ltd,Jinan250100,China)

Taking Jinan municipal center hospital building project as an example, the paper mainly introduces the construction methods and construction technologies applied in the engineering foundation support system. Through rationally arranging construction technologies and construction control measures, it achieves better support and cutoff effect.

support pile, high-pressure jet grouting pile, cutoff curtain, anchor cable, support system

1009-6825(2014)11-0083-04

2014-02-07

谢冀松(1975- )，男，工程师； 梁成华(1969- )，男，高级工程师； 王 振(1986- ),男，工程师

TU463

A