支护体系预留土方二次开挖内支撑施工技术

赵智龙

(山西一建集团有限公司，山西太原 030012)

1 工程概况

本工程基坑土方开挖深度为10．5 m，基坑开挖深度范围内，第①层为杂填土，杂色，稍湿，松散，夹杂大量砖块、碎石等。厚度2．2 m ～6．2 m，层底埋深 2．2 m ～ 6．2 m，层底标高 424．90 m ～428．84 m。第②层为粉质粘土，褐黄色，可塑，减少量钙质结核，稍有光滑，无摇震反应，干强度和韧性中等。厚度1．00 m～8．10 m，层底埋深6．3 m ～11．7 m，层底标高 419．17 m ～424．59 m。第③层为粉砂，褐黄色，褐灰色，饱和，稍密，主要矿物成分为石英、长石等，分选性较好，磨圆度较高，中部夹薄层粉质粘土。厚度2．00 m～10．40 m，层底埋深 11．00 m ～ 17．90 m，层底标高 412．98 m ～419．88 m。

本工程±0．000的绝对高程为431．460 m，基坑开挖至419．56 m。稳定水位埋深5．00 m～5．80 m，相应的水位相对标高424．36 m～425．81 m。在降水井降水至基坑底标高以下500 mm时进行土方开挖施工。

2 预留土方原因说明及现场基本情况

原有写字楼位于拟建B座写字楼正南侧，距离拟建B座写字楼17．2 m，距离拟建B座写字楼附属车库9．1 m。在距离原有写字楼北侧5．35 m处进行止水帷幕的施工，止水帷幕施工完毕后在距离止水帷幕200 mm的北侧施工混凝土灌注桩，作为原有写字楼的支护桩。支护桩的北立面距离B座写字楼Ⓐ轴为10．2 m。支护桩桩径为1 000 mm，桩距为2．0 m，桩长为23．1 m，混凝土等级为C30。桩顶标高为－4．527，桩顶设置1 000×800的冠梁，冠梁顶标高为－3．727。本基坑开挖深度至－11．3 m。由于该支护桩在基坑的悬臂段太长，不能满足要求。又因距离原写字楼较近，所以不能进行土钉墙的施工。故考虑在标高约－6．0 m处(地下车库2层顶板上)设φ250的钢管内撑一道。钢管内撑水平间距4．0m，壁厚为5mm。原写字楼与B座写字楼位置关系见图1。

为方便施工，基坑土方开挖时，原写字楼北侧(长46 m)范围土方暂不进行分层开挖。第一次开挖至－5．3m，然后预留上口4m，下口6 m，高度为6 m的土方。待B座写字楼南侧后浇带以北的结构施工完毕后，以施工完成后的结构作为支撑的支点进行钢管内撑施工，然后再进行剩余土方的开挖(所开挖土方用于地下车库室内回填)。

图1 原写字楼与B座写字楼位置关系图

现阶段B座写字楼施工情况说明:B座写字楼主体结构现已施工至9层。B座南侧地下车库已施工至从B座写字楼Ⓐ轴向南2．1 m处的结构沉降后浇带。1—1剖面、B座写字楼南侧预留车库现施工阶段示意图见图2。

图2 1—1剖面、B座写字楼南侧预留车库现施工阶段示意图

现场降水情况介绍:此预留土方范围内设置三口降水井，位置如图1所示。管井深度18 m，成孔直径600 mm，用350 mm无砂水泥滤水管，下部2m用混凝土实管，滤水管外包40目纱网，在滤水管与管壁的环形空间内填2 m～5 m碎石过滤层。现水位深度测量为－12．4 m，满足土方开挖条件。

3 内撑设计主要参数

钢管:直径250 mm，壁厚5．0 mm，根数7根。钢板1:尺寸300×300，厚度20 mm，共14块。钢梁:采用40a型工字钢。

4 施工程序

安全防护措施→测量放线→“工”字钢与B座写字楼地下1层柱连接→“隔一挖一”进行安装钢管的土槽土方开挖→支护桩安装预埋件→隔一安装钢管内撑→开挖剩余安装钢管的土槽土方→安装剩余钢管内撑→人工开挖土方(从－5．30 m～－11．3 m)→支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射混凝土100 mm→地下－2层车库结构施工→地下车库外墙防水粘贴及室外土方回填至－6．05 m→拆除钢管内支撑→地下1层车库结构施工→地下车库外墙防水粘贴及回填土。

1)安全防护措施。

a．设置防护栏杆。基坑周边、作业平台四周、走道、通道口、井架与施工用电梯和脚手架等与建筑物通道的两侧边，必须设防护栏杆。栏杆应由上下两道横杆及栏杆柱构成。横杆离地高度为上杆1．2 m，下杆0．6 m。立柱间距不大于2 m，栏杆材质采用钢管(φ48×3．0)。栏杆必须自上而下设安全立网封闭，或设置200 mm高的挡脚板，下边沿离底面的空隙应不大于10 cm。设置范围同下述安全平网搭设长度。防护栏立面图见图3。b．架设安全平网。高度超过3．2 m的作业平台周边，必须在外围架设安全平面网一道(见图4)。

图3 防护栏立面图

图4 安全防护网平面图

由于B座写字楼高度为91．5 m，故应考虑按照坠落半径为6 m的情况设置安全平网。结构外侧水平接网:首层结构顶部应设安全平层，里低外高，里侧用φ10钢丝绳与结构进行(300 mm每扣距离)连接牢固，外侧用φ10钢丝绳与结构进行(不大于300 mm每扣距离)连接牢固。外侧网应高于里侧250 mm，网不宜绷得太紧。网下设置长6 m，间距为4 m的脚手架钢管支撑安全网。网下净空5 m严禁堆放物料及设施，外侧网底部应设1．2 m高防护栏杆和严禁人员通过标志牌，每层平网外挑6 m。

2)测量放线。

a．在支护桩桩身抄平，以控制安装钢管内撑所需土槽的土方开挖深度。b．对与B座写字楼地下1层柱连接的“工”字钢进行定位放线，弹出－5．95 m的“工”字钢底线。

3)“工”字钢与B座写字楼。

地下1层柱连接:a．在B座写字楼Ⓐ轴地下1层柱及剪力墙根部根据所弹定位线设置100 mm垫木。b．安装“工”字钢，并用∠5a与“工”字钢焊接固定在结构柱上(见图5)。

图5 工字钢安装示意图

4)“隔一挖一”进行安装钢管的土槽土方开挖:根据抄平控制线开挖安装钢管土槽的土方，挖至－6．3 m，土槽宽度为800 mm。以保证安装预埋件及钢管内撑的作业面。

5)支护桩安装预埋件。

a．剔凿桩部分保护层以保证MJ-2背部平整。b．根据制作预埋件膨胀螺栓的位置进行打眼，确保位置的准确性。c．安装MJ-2(见图6)。

图6 M J-2安装示意图

6)隔一安装钢管内撑。

a．测量MJ-2与钢梁之间的距离，根据测量数据对钢管进行下料。b．钢管两端各焊接一块300×300×20的钢板。c．利用塔吊吊装钢管内撑就位。d．钢管内撑两端施焊，一端与MJ-2焊接，另一端与钢梁焊接，如图7，图8所示。

图7 钢管支撑平面示意图

7)开挖剩余安装钢管的土槽土方:第一次“隔一”安装钢管内撑完毕后，根据抄平控制线开挖剩余安装钢管土槽的土方，深度和宽度同上。

图8 1—1剖面图

8)安装剩余钢管内撑，安装程序同上。

9)人工开挖土方(从－5．30 m～－11．3 m):由于此次预留土方周围环境限制，此预留土方考虑采用人工开挖的形式。人工开挖土方的同时，及时清理附着在混凝土支护桩的碎土。本方案考虑预留车库部分土方均回填至地下车库。

10)支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射混凝土100 mm:在人工开挖预留土方的同时，紧随开挖深度及时进行支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射细石混凝土100 m。

11)地下2层车库结构施工:包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程，严格按照有关规范、标准进行施工。本工程采用商品混凝土，严格按照设计文件中设计的强度等级浇筑各类构件，并做好混凝土养护工作。

12)地下车库外墙防水粘贴及室外土方回填至－6．05 m:根据设计图纸及相关规范要求粘贴地下车库外墙防水。基坑回填采用2∶8灰土并分层进行回填夯实，压实系数不小于0．95。

13)拆除钢管内支撑:基坑回填至－6．05 m时，为不影响地下1层车库结构施工，可以进行钢管内撑的拆除作业。利用气割对焊缝进行切割，同时塔吊要及时紧密配合。

5 基坑监测

挖土前一天观测初始值，从施工之日起，每天早7点一次，下午6点一次。控制观测变形值为:水平位移不大于坑深的0．25%，即不大于26．25 mm，沉降值不大于 h/300，即35 mm。