排桩支护在深基坑施工中的应用

周昕映

摘要：排桩支护结构所采用的是特定施工方法，它会在基坑周边的土体中设置排桩，并将桩顶位置与钢筋混凝土连梁相连接，形成支护结构并保证较高的侧向刚度，有效限制基坑变形。文章介绍了排桩支护的基本结构体系、特点和所存在的优缺点，并以工程实例例证排桩支护在深基坑施工中的具体技术应用流程。

关键词：排桩支护；深基坑施工；结构体系；工程项目；安全监测 文献标识码：A

中图分类号：TU463 文章编号：1009-2374（2017）08-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.038

考虑到节约成本和施工进度，目前工程项目的深基坑开挖施工都会采用放坡开挖施工工艺，但是在城市建筑相对密集的区域则一般不具备这种放坡开挖条件，因此必须采用另一种方式——支护结构保护来辅助进行基坑垂直开挖过程，以确保施工流程能够安全顺利开展。

1 排桩支护的相关理论分析

1.1 排桩支护结构的基本概述

目前许多城市都会采用深基坑排桩支护结构，而且已经取得了较好的技术经济效果。从施工过程来看，排桩支护结构的布置形式多以三角式、丁字式、矩形结构、梅花式为主。另外，在连梁方面也有许多种不同结构形式，而且根据连梁结构形式的不同，它们的刚度也各不相同，这里可以将连梁刚度视为是能够影响排桩支护体系性能的重要因素之一。因此，总的来说，要根据工程需求的不同来合理选配连梁形式，确保桩梁连接处拥有较高的施工质量。

1.2 排桩支护结构的基本特点

排桩支护结构体系拥有诸多特点，具体来讲包括以下四点：第一，排桩支护结构存在排桩与连梁，二者相互作用能够实现对土体侧向变形的有效约束，降低桩身内力作用，确保基坑的安全开挖；第二，排桩支护结构存在排桩与连梁所共同组成的超静定结构，所以它从某种程度上也强化了支护结构自身的整体稳定性与刚度；第三，在排桩支护结构中，其桩土作用会形成简单的土拱效应，这一效应能够改变侧向土分布压力，同时全面强化深基坑支护效果；第四，一般工程中会采用悬臂式排桩支护结构，这种支护结构就不需要专门设置支撑，它对机械挖土与工人施工作业非常有利，简便、快捷、安全。从较为复杂多变的外荷载作用情况来看，悬臂式排桩支护结构能够实现对基坑整体结构的自动调整，并平衡支护结构内力作用。考虑到某些基坑中荷载条件复杂且难以预计，所以可以借助排桩代替桩-锚支护结构来代替悬臂式排桩支护结构，这种支护结构在施工工艺方面相对简单快捷且造价相对较低。

1.3 排桩支护结构的缺点分析

排桩支护结构虽然全面但是依然存在诸多缺陷，例如目前我国还没有一套完整的计算排桩支护结构的统一计算模型，难以实现对排桩前后桩间土压力大小的相互作用受力機理，且十分欠缺对工程实测数据的实时化分析过程。

再一方面，排桩支护结构对施工现场存在一定要求，如果是施工现场较为狭小的基坑工程，支护结构整体形式可能会受到严重限制，不利于相关技术的有效发挥。

总的来看，只要施工现场场地条件允许，排桩支护结构的基本特点就能体现出来，它可以有效限制坑壁土体的侧向变形，也能在地下水位偏高时起到一定的止水挡土作用。就目前来看，排桩支护结构在我国一些沿海地区城市较为常见，且该技术体系还在不断发展延伸过程中。

2 工程实例分析

2.1 工程项目概况

某地区石化公司要建设低温取水井群，它的10座地下泵房所采用的都是钢筋混凝土箱型结构，泵房结构尺寸为11.6×9.8×7.4m，基坑开挖深度确定在10m左右。按照施工现场及邻近场地的揭露地层开挖结果来看，在基坑开挖深度范围内，其自上而下分别为素填土、细砂、卵石层等，且它的地下水埋藏深度较深，水位基本位于基坑坑底设计标高以下位置。

考虑到基坑开挖会受到周边施工场地限制，所以该工程采用了一面放坡、三面排桩支护结构的垂直开挖施工方法。其排桩所选取的是钻孔灌注桩，排桩的规格为桩径￠900mm，桩间距1.5m，有效桩长为15m，桩顶还设置了1.0×0.5m的钢筋混凝土冠梁，其桩间位置挂有200mm的钢筋网片和80mm厚的喷射混凝土进行面层防护。该工程的基本流程如下：

钻孔灌注桩施工→基坑第一层土方开挖→基坑监测→凿桩头→冠梁→第二层土方开挖→挂网喷护→第三层土方开挖→挂网喷护→第四层土方开挖→挂网喷护→底层土方开挖→挂网喷护→垫层。

2.2 钻孔灌注桩的施工

该工程施工中的钻孔灌注桩主要采用了泥浆护壁，冲击钻等较为成熟的成孔工艺，它的主要施工工序为：测量放线→护筒埋设→成孔→安放钢筋笼→安放导管→灌注水下混凝土。

护筒埋设。工程中所采用的是直径为900mm的钢护筒（比排桩桩径大100mm），埋深深度在1m以上，其顶端则高出地面0.4m。它的围土分层较为夯实，这也是为了牢固埋设排桩支护结构，在钢护筒的中心与桩位中心选择重合式设计，并将其偏差控制在50mm以内。

成孔。该工程选择的是CZ-30冲击型钻机，在开钻前首先对桩位进行复核，保证钻头确切对准钢护筒中心位置（要求偏差不能大于20mm）。在钻进过程中，主要采用小冲击低锤来进行密击，锤高高度控制在0.4～0.7m，同时配合黏土泥浆护壁保证孔壁能够挤压密实。另外，当冲击型钻机达到钢护筒3～4m以下位置时，要加快成孔速度，加大冲程，并同时将锤提高到1.5～2.0m以上位置，逐渐转入正常的连续冲击节奏。在冲孔过程中要做到对泥浆密度的随时测量与控制，保证孔内残渣被彻底排除出孔外。排渣过程该工程主要采用了排渣筒法，基于孔内补充泥浆来避免由亏浆所造成的孔内坍塌事故。

在成孔以后，还要利用测绳来检查实际孔深深度，在孔深深度核对无误后才开始进行清孔工作。清孔还是采用排渣筒来反复掏渣，尽可能将孔底的淤泥、沉渣都清理干净。对于一些密度较大的泥浆要利用水泵清水来实施置换，并时刻保证泥浆密度被控制在1.15～2.5范围内。

混凝土浇筑。该工程主要利用钢筋笼来实施混凝土灌注，配合导管在水中部分进行浇筑。在灌注设备的选择上，其导管主要选择了内径为200mm的无缝钢管，管节控制在2.5m长度，同时配合0.5m的短管来作为配管，用来调节导管安装长度。导管在安装使用之前要进行试拼装及试压实验，要根据孔深实际深度来配置导管。工程中尽量将导管下端距离孔蒂高度设计在0.2～0.4m，其目的是为了确保导管下到孔底位置以后，能够适当提起一定高度用以井架固定于孔口位置，并且在安装以后要确保导管置于钻孔中心位置。导管的总长度与顶部露地面高度采用了不同长度的短管进行调节控制，这样更有利于混凝土灌注作业的顺利实施。另外在排桩支护结构下方还设计了一段长导管，这样能有效减少导管拔管时的阻力作用，同时减小导管挂碰钢筋笼的可能性。因此在导管连接安装过程中需要加垫一层密封圈或橡胶垫，然后上紧螺栓，保证导管安装后应用绝对安全。

混凝土灌注。工程在灌注之前特意对孔底沉渣厚度进行了复查，确保清孔流程无误。在反复清孔并检查合格以后，对排桩支护结构进行水下混凝土灌注，并保证灌注时间间隔在30min以内。混凝土在初期灌注过程中尽量不要停顿，这是为了确保首盘混凝土在初凝以后能够完成全桩浇筑。另外，在灌注过程中要注重观察孔内可能存在的泥浆返出现象，适当上升测绳测量混凝土面上升高度，保证混凝土灌注正常。在混凝土灌注过程中如果出现导线卡挂钢筋笼问题，则要转动导管，保证混凝土能够快速脱开鋼筋笼，并再次进行提升。在混凝土灌注过程中始终要做好数据记录，并根据记录指导来进行相应的导管拆卸工作，确保所测量混凝土深度能够匹配混凝土的实际灌注方量，同时严格检查所测量混凝土面位置是否准确。

2.3 基坑土方的开挖施工

在排桩施工完成以后，就要实施混凝土冠梁浇筑施工过程。基坑开挖施工主要在桩体混凝土强度达到75%以上后才进行。该工程基坑开挖所采用的是反铲挖掘机，它自上而下进行分层深入施工，并配合人工修整过程。在基坑开挖方面，要确保每层开挖深度都不超过2m，这样更有利于随后的逐层挂网喷护施工。最后需留200mm厚的土方，采用人工钎土的方式，不得采用机械直接挖除。

2.4 挂网喷护施工

挂网喷护主要基于基坑开挖边坡修整后来展开，该工程所采用的是规格为200mm×200mm的钢筋网，并配有B14横向加强筋，再用3.0m长锚管进行固定，确保钢筋与锚管端头被成功加固焊接。在面网钢筋制网方面，要确保面网钢筋被均匀拉伸调直，并严格按照工程设计尺寸来进行全面布网，其网点位置利用到了绑丝，对其焊接扎牢即可。该工程要求钢筋网的每一边搭接长度不小于一个网格的边长长度，同时对最底层钢筋网也有要求，要保证其插入坑底深度在20cm以上。喷射混凝土时，要注意混凝土的级配需满足设计要求，另外喷射的混凝土厚度需满足设计要求，不能偏薄，也不能偏厚。

2.5 基坑监测

为了确保深基坑开挖过程安全，该工程也根据实施地质观测信息反馈来指导施工过程，做到信息化施工。同时基于工程结构特点来实施坡顶水平位移相关观测，这里工程所采用的是视准线方法，配合经纬仪对深基坑内进行观测，并在基坑周围中点位置设置了若干观测点。对观测点的布置主要基于变形敏感中点位置进行布设，同时施工过程中还采用了埋设铁件，保证每一段观测点与基坑工作基点形成一条准直线，确保在施工过程中对所有工作基点进行有效观测。以位移变形观测为例，它就从开挖第一次土方开始实施每周一次的观测工作，确保观测过程中支护桩结构的位移变形量保证在3～20mm范围内。如果排桩相邻位移量偏小，则可以相应延长观测时间，从原来的每周观测一次变为每两周观测一次。如果变形较大，需加大观测的频率，增加至一天一次甚至一天两次。

3 结语

本文主要针对深基坑垂直开挖工程中的排桩支护施工相关技术理论及实践过程进行了分析，分析及总结了该支护形式所拥有的利弊特点。当然，考虑到排桩支护结构之于深基坑施工投入成本较高，施工工期与技术也相对漫长和复杂，所以在选择该技术时也应该首先考虑经济成本，确保适时合理运用该技术。特别是如果在地下水位较高的地区，采用这种支护结构形式还需考虑止水措施，比如需设置水泥土搅拌桩或高压旋喷桩作为止水帷幕；如果开挖深度较深或地层土质不好时，需设置内支撑，这都需要增加成本投入，延长工期，增加施工难度和风险。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）