深基坑支护在地下人防中的施工应用

林 高 如

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

深基坑支护在地下人防中的施工应用

林 高 如1，2

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

对深基坑支护的方案设计、成孔工艺、影响因素及环境保护进行了分析,总结出一套深基坑支护在地下人防中的技术经验,提出了对垂直渗透系数较小,但水平渗透系数较大的湿陷性黄土的支护方法,对今后类似地质条件施工降水具有一定的参考价值。

深基坑支护,湿陷性黄土,修坡，放点，焊加强筋

1 概述

1.1 建筑概况

本工程为山西某地下人防工程，位于山西省内，建筑面积15 932 m2，地下2层，地上8层，开挖深度达到15 m，属于深基坑开挖。土质以湿陷性黄土为主。本工程为局部单建式二等人防指挥工程，由指挥所工程、车辆掩蔽部工程及伪装房三部分组成。现已进入桩基施工阶段，由于设计桩位的增加、工期和施工场地的限制，所以对基坑南、北通风竖井及南北塔吊基础的部位进行土钉锚杆支护，其余部位只做护坡处理。

1.2 地基土层及气候概况

通过勘察查明，场地属湿陷性黄土地区，风化作用以物理风化为主，属温暖带大陆性气候，春季升温快，温差较大，干旱多风沙；夏季较热，雨量集中，且多暴雨；秋季晴天增多，能见度高，天气稳定少变；冬季寒冷，雨雪较少，多为寒冷天气。

2 施工准备

1)技术准备。根据结构图及桩基施工图，选择基坑支护方案:依据该工程的地质情况、环境条件和地下水情况，经过理论计算和分析，结合我单位其他工程设计和施工经验，确定本基坑竖井及塔吊部位采用土钉加锚杆支护方案。其余部位只采用护坡方案。

2)机械设备准备见表1。

表1 机械设备投入

3)劳动力准备见表2。

4)材料准备见表3。本工程中所用到的主要材料在进场时，必须验证生产厂家的出厂合格证和质量保证书，物证一致符合要求后，方可进场。所用到的主要材料(砂、石、水泥、钢筋等)在使用前应按国家标准规范规定的有关要求进行取样复检，取样时应有监理工程师现场见证取样，然后送有资质的试验室进行检测，检测合格后，才可施工，否则应责令退返厂家，并对此造成的一切损失由生产厂家来承担。

表2 劳动力准备

表3 材料计划

3 施工工艺

3.1 土钉墙具体位置概况

3.2 土钉墙设计

土钉成孔采用机械成孔，成孔直径为110 mm，土钉采用φ20@1.5 m，长度为9 m螺纹钢;锚杆用φ22@1.5 m，长度为15 m螺纹钢;注浆选用普通硅酸盐32.5级水泥，水灰比0.5～0.6，压力不小于1.5 MPa。

3.3 面层设计

面层采用喷射混凝土面层，强度等级C20，喷射厚度10 cm，单层双向网片φ8 mm@200,双向斜拉加强筋为φ14@1.5 m螺纹钢。

3.4 主要施工工艺

在土钉墙支护施工过程中，要与脚手架搭设工作密切配合，按成孔标高搭设完脚手架后，要及时进行成孔，各道工序要实行流水作业，互不干扰，依次有序的进行。

土钉墙支护施工顺序：搭设脚手架→修坡→放点→成孔→安装土钉→锚杆安装→注浆→挂钢筋网→焊加强筋→喷射混凝土→保温养护→腰梁及垫板安装锚杆张拉。

1)脚手架的搭设。a.本工程在搭设钢管脚手架时，采用可锻铸造扣件，应符合住房与城乡建设部JGJ 22—85钢管脚手架中的扣件标准的要求，必须使用有生产许可证厂家的产品，并且要见证取样，符合要求后，方可使用，特别要进行外观质量检查，表面不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应平整，活动部位灵活，夹紧钢管时开口处最小距离不小于5 mm。钢管螺栓拧紧力矩达65 N·m时不得破坏。b.搭设脚手架的工艺流程：定位→设置通长垫板→搭设底座→立杆→纵向扫地杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆(格栅)→剪刀撑→铺设脚手板→安装打孔机械。由于基坑土质松软，所以须先铺木板然后支设脚手架竖杆。同时为了与锚杆施工同步，脚手架的大横杆与小横杆在竖向每隔1.8 m设置一道。脚手架的宽度为9 m。由于脚手架上面只有工人在操作，没有附加荷载，所以不需再进行荷载验算，只要满足构造要求即可。竖井脚手架搭设剖面图见图1，护坡脚手架搭设剖面图见图2。

2)修坡。由于挖机在基坑土方开挖时，坡面的平整度达不到规范要求，所以需要人工拉通线进行修理。修理时须将坡面的虚土清理干净，同时由于在拆卸临舍时有部分碎砖掉在边坡，须将碎砖等其他杂物清理干净，达到清净、平整后方可绑扎钢筋。

3)放点。测量员采用水准仪先将水平线放出，然后按照土钉与锚杆方案要求水平方向每隔1.5 m、竖向每隔1.8 m将锚杆的位置准确放出。

4)成孔。要严格按照设计要求，将各预应力孔放线测量，然后标出准确的孔位，最后采用机械成孔机按设计要求的孔长、孔径及孔的俯角进行成孔，特别注意孔的角度与方向，防止偏位。

5)预应力土钉安装。按照设计方案中规定的直径、长度经验收合格后方可进行安装。同时为确保土钉处于孔内的中心位置，采取每隔2 m用φ8钢筋焊接一个居中支架的措施，将土钉准确安放在孔内。

6)预应力钢筋锚杆的安装。锚杆采用φ22钢筋。锚杆沿长度方向每隔2 m做一组对中支架，并通长绑扎二次注浆管(普通塑料)，再焊上螺丝杆，杆体连接采用双面搭接焊，搭接长度不小于10D，同时将锚杆伸入孔内，经检查：长度符合设计要求、接头焊接满足规范要求后，先进行第一次注浆，水灰比0.5～0.6，灌满孔为止，待12 h初凝后再进行第二次注浆，注浆压力不小于2.0 MPa，每延米注浆量为30 kg～40 kg。待喷射混凝土面强度达到要求后，再上槽钢垫板，并用扳手拧紧锁定。

7)注浆。在安装土钉钢筋的孔内注入水灰比0.5～0.6纯水泥浆，每延米土钉注浆量为10 kg～15 kg,施加的压力应不低于1.5 MPa，以确保土钉与孔壁之间水泥浆注满，注浆应由里向外灌注，并且要使用废旧编织袋将孔口封堵，目的是防止浆液外流。

8)挂网。当基坑边坡修理完成符合要求后，按施工方案坡面设计要求，先铺上一层φ8@200的单层双向钢筋网，钢筋网之间用扎丝绑扎，钢筋搭接要牢固，长度不少于20 cm，用1.5 m长φ20@1.5的钢筋做地锚，固定钢筋网片，坡顶外延1.5 m。

9)加强筋焊接。当绑扎网片施工完成后，用φ14@1.5 m双向螺纹钢将钢筋与土钉头部呈单向斜拉连接起来。土钉端头用两根φ20长度为100 mm长螺纹钢以井字架的方法焊接压在加强筋上面。

10)喷射混凝土面层。在上述工序完成后，即可喷射混凝土，按设计要求喷10 cm厚度，混凝土配合比为水泥∶碎石∶砂(重量比)=1∶2∶2，水泥标号32.5级普通硅酸盐水泥，外加剂以试验要求为准，强度达到C20，坡顶外延翻边1.5 m。

11)保温。由于坡度的特殊性，保温必须先用塑料薄膜覆盖一层，然后采用5 mm厚的毛毡再覆盖一层。并用钢钉将竹片固定在混凝土表面上。随时检查覆盖的严密性，如果发现将毛毡吹开，要及时恢复。

12)腰梁及垫板安装。根据设计要求，采用16号槽钢单根做腰梁。保证垫板与孔向垂直和孔中心一致，垫板为200 mm×200 mm×15 mm钢板。

13)锚杆张拉。a.根据设计要求,锚杆张拉在锚固段灌浆和锚固段达到设计强度后开始，该张拉锁定值为100 kN。b.预应力锚杆在张拉前应对千斤顶及张拉设备进行检测及标定。张拉过程中应及时记录每施加一级荷载伸长值和稳定过程中的伸长值。c.逐级加载直至超过设计张拉荷载值时(超张拉荷载值取设计值的5%)，在压力表稳定2 min后锁定，锁定时，锚杆回缩量不大于5 mm或荷载损失不大于5%。张拉过程中，应准确记录油压表编号、读数、千斤顶伸长值等数据。

4 质量控制保证措施

4.1 质量控制

1)主控项目。钻孔孔径、孔深、土钉长度、钢筋强度、水泥强度必须达到设计要求。2)一般项目。允许偏差项目应符合表4规定。

4.2 施工质量要求

1)技术方案要进行技术的可行性及经济的合理性讨论，在施工前要做好向工人的技术安全交底工作，使工人明确施工工艺、技术要领和质量标准。

表4 允许偏差表

2)对钢筋土钉的安装、注浆及喷射混凝土、焊接等关键工序要实行技术人员跟班制度，以确保施工质量符合规范要求。

3)要实行全面质量管理，对每道工序严格把关，做到精益求精。a.钻机成孔：成孔的水平与垂直间距，误差不得超过±100 mm，孔深误差不超过±30 mm，孔径误差不得超过±5 mm。b.绑扎钢筋网：纵横搭接点用扎丝绑牢，搭接长度不小于200 mm，每个网眼的误差不超过±20 mm。c.土钉制作：按设计要求选定的材质准确长度下料，误差允许值为±30 mm，居间每隔2 m，焊接一个居中支架。d.土钉安装：在安装前应检查土钉直径、长度和居中支架，符合本孔要求后，对号入孔。e.水泥浆液的搅拌：严格按方案设计要求0.5～0.6的水灰比配料，要搅拌均匀。f.孔内注浆：首先，应将符合孔深要求的土钉插入孔底，从里向外逐步回撤注浆管，当浆液出现溢流现象并注浆压力不小于1.5 MPa为止。g.喷射面层混凝土：严格按方案设计要求比例配料，搅拌均匀，喷射混凝土时喷浆手要将喷头垂直于喷射面，由低到高，由下到上，在喷射过程中要注意调整水量，及时调整喷浆距离，喷射时要留取混凝土制作试块做同养和标养。

5 安全保证措施

1)基坑边安全措施。由于基坑深度较深，为防止在施工过程中发生坠落事故，在开挖基坑时沿基坑开挖线各向外2.5 m处设置一道安全护栏，安全护栏设置的竖向钢管的间距为1 m，横向钢管从竖向钢管中间及上部各设置一道横向钢管，竖向钢管入土深度不小于50 cm，外露高度1.8 m，钢管设置好后再绑扎安全网，并在安全网上悬挂安全警示标志。基坑安全网防护隔离带平面图见图3，1—1剖面图见图4。

2)边坡监控。基坑边坡顶部的沉降监测点用钢筋混凝土浇筑，并沿基坑周边布设，基坑周边中部、阳角处应布设监测点，监测点间距不宜大于20 m，每边监测点数目不应少于3个，本基坑边坡顶共布设12个沉降监测点(变形监测点位布置图详见图5)。

沉降监测点与水准基点构成沉降监测网，以基准点起始，顺时针依次测量每个沉降监测点，最后闭合至基准点。首次测量时，进行两次测量，取两次测量值的平均值作为首次测量成果。沉降监测网按二级水准测量的要求进行精确测量，观测主要技术要求按JGJ/T 8—2007建筑变形测量规范4.4节规定执行。

3)对预应力锚杆、配件及紧固件应定期进行检查，对滑楔内土方及地面应加强检查和处理。

4)在挖土过程中，应注意挡土结构的完整性和有效性，不允许因土方的开挖而对支护结构造成破坏。

5)对施工过程中机械易损件备足、备齐，保证设备维修所需。

6)对机械设备要定期进行维修保养，防止机械伤人。

6 结语

深基坑支护技术是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新型学科，方案设计时必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，做到技术上可行，经济上合理，这就需要提高做好方案的论证，特别是对于地下人防工程的应用还有待于理论上的完善，因为它只是利用了地下空间结构，上部没有使用价值，如何取一种在经济技术上都合理的支护类型，以及如何利用好平战结合的原则，这就需要我们在施工过程中不断探索。

[1] JGJ 120—1999,建筑基坑支护技术规程[S].

[2] 黄运飞.深基坑工程实用技术[M].上海：兵器工业出版社，1996.

[3] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 李宏伟.某工程的土钉墙支护设计[J].福建建筑,2006(6):94-97.

[5] 贺 渝,廖维敏.对某基坑土钉的探讨[J].山西建筑,2009,35(32):99-100.

The construction application of deep foundation pit support in underground civil air defense

Lin Gaoru1,2

(1.CivilEngineeringInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.ShanxiConstructionEngineering(Group)Corp,Taiyuan030002,China)

This paper analyzed the scheme design, pore forming process, influence factors and environmental protection of deep foundation pit support, summarized a set of technology experience of deep foundation pit support in underground civil air defense, proposed the collapsible loess support method had small vertical permeability coefficient, but larger horizontal permeability coefficient, had certain reference value to future similar geological conditions construction lowering.

deep foundation pit support, collapsible loess, slope finishing, put point, weld reinforcement

2015-08-27

林高如(1978- )，男，在读工程硕士，高级工程师

1009-6825(2015)31-0046-03

TU463

A