天地广场工程深基坑支护及施工

刘晓辉，颜庆智，马 帅，李春宝*，潘友纯，耿锦川

(1．中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580;2．青岛市黄岛区工程建设中心，山东青岛266580;3．莱西市建筑总公司，山东青岛266600)

建筑工程的建设位置大多处于城市的繁华地段，因此深基坑的施工多在道路桥梁、地铁隧道、地下管线以及建筑物密集的地方。深基坑施工技术作为建筑工程施工中的重要组成部分，在维护建筑工程施工质量与施工进度等方面发挥着至关重要的促进作用。深基坑施工一旦出现质量问题，不仅影响建筑物的施工质量，而且极易引起塌方，造成附近建筑物的倾斜、开裂甚至破坏，对地下设施与道路桥梁造成巨大的危害。本文结合工程实例，介绍了土钉墙+支护桩+挡土墙+预应力锚杆复合支护技术及旋喷桩与支护桩胶结形成止水帷幕的施工方案在深基坑支护工程中的应用，供类似工程参考。

1 工程概况

天地广场工程位于济南市历下区泉城广场北，护城河北侧，东临天地坛街，西邻恒隆广场，北邻贵和皇冠假日酒店。该工程总建筑面积约5．46万m2，设计为地下二层地上十一层。基坑呈矩形，南北长约80 m，东西宽约70 m，基坑开挖深度约12．0 m。支护周长约300 m，而±0．00 m相当于绝对高程31．60 m。基坑北侧紧邻贵和购物中心，基坑底边线距离东侧天地坛街约12 m，距离南侧黑虎泉西路约23 m，距离西侧现状围墙约5 m，距离恒隆广场排桩支护体系约18 m。

2 工程特点及地质概况

该工程周边情况复杂:基坑北侧紧邻贵和购物中心，空间狭小，交通不便。外墙周围存在需要保护的建筑、街道及热力管线。施工工程中要保证管线的正常运行。地下水埋深较浅，平均地下水位埋深约3．0 m，需要合理设计降水及止水帷幕。

土层主要计算参数见表1。

表1 场地主要岩土层参数Tab．1 Main parameters of rock and soil layer

第一层为杂填土，主要以碎石砖块等建筑垃圾组成，充填粉质粘土，3m以下主要为素填土，夹有砖块，主要成分为粉质粘土，第二层粉质粘土，这两层均属高压缩性土。

3 基坑支护方案选择

基坑支护方案应充分考虑影响边坡稳定的各个因素，同时兼顾经济高效的原则。根据本工程的基础埋深和基坑平面尺寸，并结合该地区的地层情况，对从技术上能满足本项目基坑支护安全要求的几种基坑支护方案进行技术难度和经济的对比分析，从而实现不同边界条件下的最优方案。

基坑的几何尺寸很大，内支撑布置有较大困难。如果采用内支撑，则工程量很大，极不经济，而且给基坑开挖和施工带来不便和困难。预先设计的支护方案是采用支护排桩加预应力锚杆的方法，但是考虑到该工程的特点，同时要充分考虑地下及地上结构，施工期间的场地布置做出如下支护方案:

(1)东侧、南侧，即A-B-C-D-E段，原上部2．5 m左右的土钉墙改为挡土墙，挡土墙砌筑在混凝土冠梁上，内侧与冠梁平齐，这样可以尽可能为结构施工提供场地。

(2)西北侧支护，即G-F段，采用桩锚+挡土墙，形式同东侧、西侧。采用这样方式的原因是贵和地下车库出入口正对此处，G-F段的支护不能破坏地下车道出入口。

(3)西侧，即A-G段，由于现贵和车道起于地下二层，所以方案如下:车道起于地下二层，则车道应与结构同时做，车道应为双向车道，车辆的宽度可能为7．5 m(3．5 m×2+墙厚)，再考虑满足车辆进出转向的功能，车道可能局部占用12 m，贵和二期西侧距现有围墙约18 m，则西侧应采用两级坡，车道以上采用土钉墙+放坡，车道以下采用桩锚，桩顶采用桩锚(如图1所示)。

图1 基坑支护平面图Fig．1 Pit supporting plan

这种预应力锚杆桩梁组合结构支护体系由土钉墙+支护桩+挡土墙+预应力锚杆构成。采用预应力锚杆施加预应力将滑移土体与稳定土体牢固的连接在一起，增加了土体各层之间的滑移力，同时又通过桩梁组合结构将锚杆有效连成一个整体，形成一个由表及里的加固体系，从而达到防止基坑失稳的目的。

4 地下水控制及支护设计

4．1 地下水控制

根据天地广场扩建项目基坑支护、降水工程设计方案，基坑地下水控制总体采用:

(1)在基坑东、南和西侧设置一排支护桩，支护桩间设置一排高压旋喷桩，旋喷桩与支护桩胶结形成止水帷幕，在基坑北侧贵和大厦底部设置一排高压旋喷桩相互咬合，并与其他面形成闭合止水帷幕墙，将基坑内外水力隔开。

(2)在北侧贵和大厦底部高压旋喷桩外侧设置一排(贵和大厦端头设置两排)高压注浆孔注浆加固处理隔水。

(3)在基坑内部设置降水井、疏干管井结合明排降水，在基坑外侧设置回灌井(兼观测井)进行地下水回灌。

4．2 支护设计

基坑支护桩顶设有冠梁连接，设置2道预应力锚杆。根据工程地质特点，支护桩采用灌注桩施工工艺。

支护桩采用水下混凝土灌注桩，桩径800 mm，桩顶标高 -0．60 m，桩底标高 -18．00 m，桩长17．40 m，桩间距1 400 mm，嵌固深度为6．00 m。

预应力锚杆水平间距1 400 mm，孔内杆体采用水泥浆封闭，杆体周围有＞30 mm厚的保护层，注浆浆液采用水灰比为1∶1的纯水泥浆，腰梁采用两根25b槽钢背靠背连接，用OVM锚具锁拉，杆体材料为1 860 MPa的钢绞线。

冠梁顶标高±0．00 m，冠梁底标高-0．60 m，截面尺寸0．6 m ×0．80 m。

桩锚设计参数为:桩的直径为800mm，桩间距为1 400 mm，桩顶设冠梁。预应力锚杆水平间距1 400 mm，孔内杆体采用水泥浆封闭，杆体周围必须有大于30 mm厚的保护层。

5 支护桩施工

根据工程位置及地层情况，本工程支护桩采用目前国际上较为先进、更符合环保要求的旋挖无循环静态泥浆护壁成孔工艺［1-6］。

(1)支护桩施工工艺如图2所示。

(2)由于桩与桩之间距离比较近，施工采用隔一打一的方法，确保桩身达到70%以后再施工相邻桩，一面造成桩身砼扰动，影响成桩质量。

(3)钻孔保证沉渣≤5 cm，下钢筋笼后及灌砼前均要测量孔深，保证孔深和孔底沉渣的设计要求，以确保桩的质量。

(4)钢筋笼下放要居中，在钢筋笼四周均匀对称的布设隔离筋或砼垫块，安放完钢筋笼后要固定，防止灌砼过程中钢筋笼上浮。

图2 支护桩施工流程Fig．2 The construction process of the supporting pile

6 预应力锚杆施工

(1)钻孔

采用进口全套管跟进冲击回转循环锚杆钻机成孔。成孔孔深比设计孔深深0．3 m。为保护基坑外现有的构筑物，锚杆遇到不明障碍物时应停止钻孔，调查清楚后方可继续钻孔或调整锚位［7-9］。

(2)锚杆注浆

采用纯水泥浆，水灰比0．5，用普通P．O 42．5普通硅酸盐水泥。每批锚杆灌浆取两组试件，每组三块，进行7 d和28 d强度试验，7 d强度不少于15 MPa。

(3)锚杆预应力张拉与锁定

锚固体强度达到15 MPa以上并达到设计强度的75%后方可张拉时(一般灌浆后7 d)，张拉前先取设计轴向力的0．1倍对锚杆预张拉1～2次，经调整锚具后，再正式张拉，并按规范对张拉荷载分级，拉至设计荷载用夹片锁紧。锚杆试验不少于3根。

7 基坑施工监测

为确保支护施工期间周边建筑物和道路的稳定及安全，对此期间的施工过程进行监测管理［10-12］，检测内容如下:基坑周围土体的水平位移及沉降观测、基坑北侧贵和购物中心的沉降观测、基坑东侧天地坛街的沉降及水平位移观测、基坑支护系统的水平位移及支托柱沉降量观测以及内支撑系统内力监测。

从监测结果来看，天地坛街最大水平位移为8．5 mm，基坑北侧贵和购物中心最大沉降为0．25 mm，混凝土环梁的内应力均小于设计值。监测结果表明，监测对象的沉降量、位移值、变形值、应力值均在设计允许范围内波动，未出现异常现象。

8 结束语

基坑支护类型应根据不同的地质条件、不同区段采取不同的支护方式。即使周边环境条件特别复杂，只要合理设计并采用可靠的止水措施，可以采用灌注桩代替地下连续墙作为围护结构。本工程采用旋喷桩与支护桩胶结形成止水帷幕，这样既可以加快施工进度，又能节约工程造价。

本工程采用土钉墙+支护桩+挡土墙+预应力锚杆基坑支护技术对深基坑周边条件复杂且需要保持原态的工程具有较好的效果，为结构施工节约空间，节省材料，并且产生的污染较少，能有效避免基坑支护的施工过程带来的周边环境破坏和市政影响，该基坑支护技术既安全可靠，又能满足工期要求，通过本基坑支护工程的具体实施，为建设方和施工方降低了造价，并缩短工期，绿色节能，取得很好的社会效益和经济效益。

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