多种围护形式在同一基坑结合应用施工技术

随着社会的进步，近年来建筑业也在繁荣发展，特别是一些大型公用设施的建设数量亦不断增加。而当前的建筑工程多呈现出场地大、单体多、设备复杂及工期要求紧等一些共性特点。与此同时为保障施工质量与进度这两项指标协调共进，一些施工的不利因素也就应运而生。为满足建设发展的需求，对于施工企业来讲能及时解决这些不利因素已是刻不容缓，掌握诸如此类攻克不利因素的技术是新形势下市场的需要。

深基坑工程是建筑施工中的重要环节，受周边环境及地质条件和施工技术、设备水平的影响较大。因此如何确保在安全可靠地基础上，根据不同工程的特点，经济、合理地进行深基坑工程的施工愈来愈受到建筑行业的重视。本文所述为项目在围护工程施工中所碰到的一些实际问题。从满足施工需要的角度出发，对一些施工方法进行革新及设计，提出一些粗浅看法，希望能解决一些问题，并总结经验以供类似施工有所参考。

1 工程概况

本项目位于广州市白云区，东侧紧地铁，北侧为地铁出入口，西侧为一隧道。在基坑北侧和西侧为人行道(其地下有较多的管线）。占地面积为4m2，总建筑面积为29万m2，建筑总高200m，地上46层，地下4层。

裙房为混凝土框架结构，塔楼为核心筒混凝土外框钢结构，塔楼基础为桩承台+筏板基础；裙房基础为抗浮锚杆+筏板基础。

本工程基坑南北向长254m，东西向长约160m，一期基坑挖深-14.9m，实际开挖14.35m，二期挖深-20.3m，实际挖深19.67m，塔楼最深处为-28.5m。场地自然标高为-0.45m（相对标高+0m，相对绝对标高为+13.95m）。本工程围护形式主要采用土方放坡、灌注桩+腰梁预应力锚索、连续墙+混凝土内支撑，局部采用地下连续墙、微型钢管桩支护、钢管斜撑、型钢对撑以及土钉喷锚。

本工程根据地勘单位提交的报告，发现场地地质情况较复杂，各区域之间土层分布不均匀，错层分部较严重，勘察范围内地下水主要赋存于第四系土中的孔隙型潜水和基岩中的裂隙水。粉砂岩基岩中裂隙发育部位，透水性一般，富水性有限，灰岩基岩裂隙溶洞水赋存于裂隙和溶蚀、溶洞中，其地下水较为丰富。细、粗砂层主要分布在低层建筑区，透水性较好，分布较连续，场地地下水水量较丰富。高层区土层透水性差，富水性弱，为弱透水层或相对隔水层。本场地的地下水贫乏～中等。场地地下水的补给主要为地表水的下渗和地下水侧向渗流补给。场地地下水排泄为地下侧向渗流排泄和地表蒸发排泄。

2 施工难点分析

本工程的基坑特点：地质复杂、面积大、基坑深、围护形式多样、周边环境复杂（紧邻地铁）、土方工程量大、围护施工工期长，天气影响大。

1）根据前期地勘报告，显示本工程场地内地下存在较多的土洞、溶洞，且地下各层土质分布不均匀，使得挖土以及桩基施工存在较大难度。

2）由于广州雨水季节时间长，在土方工程施工阶段使得出土十分困难。

3）本工程东侧紧邻地铁，因此对于基坑的变形情况需严密控制，并且控制相邻的围护施工质量。

4）本工程围护工程预计施工为500多天，因此对于其施工过程中基坑的安全提出了更高的要求。

5）根据现场情况及设计，本工程围护形式多样化，导致对于各项围护施工的安排有较大的困难，如何协调好各项工序的施工以及保证其施工质量成为影响本工程施工进度的最重要因素。

6）由于总工期紧张，如何有效地加快围护工程的施工进度，从而保证主体结构的施工也是一个重大问题。

3 围护结构施工

本工程围护施工工序总体安排如下。

一期围护施工：旋挖（冲孔）灌注桩、锚索施工、土方工程。

二期围护施工：冠梁+冲孔灌注桩(局部采用地下连续墙）。

3.1 一期围护施工

3.1.1 灌注桩+锚索及土方施工

一期的围护施工主要以旋挖（冲孔）灌注桩+预应力锚索以及土方放坡喷锚为主的围护形式，其中采用高压旋喷桩作为止水帷幕，见图1。

图1 现场基坑围护图

预应力锚索采用7∅5钢绞线，锚索钻孔直径为150mm，锚索长14～45m，间距1 400～2 800mm，其轴向拉力设计值为400～980kN。基坑开挖时，每层土开挖至锚孔位置下0.4m施工锚索，后面土方开挖必须在锚索施工完毕不小于7日后进行。土方放坡以1∶2.5进行放坡，在局部位置可以采用1∶2进行放坡，并在平台位置设置排水沟。本工程采用∅600@1 400的双管高压旋喷桩进行桩间止水，共计218根，桩长9～22m，旋喷桩桩深需满足设计要求。其水泥用量不小于250kg/m，高压喷射注浆采用42.5R的普通硅酸盐水泥。

3.1.2 围护加固（钢管撑）施工

在前期策划及施工布置中，应业主要求，在基坑西侧设置钢结构广告牌；根据现场施工需要，在基坑东侧设计一个材料堆场及加工场地，因此考虑到基坑安全，在西侧设置2道钢管斜撑，东侧设置1道钢管斜撑。

在钢管支撑位置预留反压土或堆载沙袋，在底板浇筑并养护达到强度后，进行钢管支撑，然后进行土方施工，在地下室结构完成后，西侧进行第一道钢管支撑，见图2，最后进行钢管撑区域的地下室结构施工，施工原则为在各层混凝土达到强度后进行钢管支撑的拆除，保证因基坑产生的位移导致主体结构产生裂缝或变形。

3.2 二期围护施工

为了有效统筹安排二期的围护施工，项目部对整个二期工程进行前期策划，合理分区分段施工，根据总施工进度计划进行安排各个分部分项工程的施工节奏，并从而对二期的围护施工进行分阶段施工。

3.2.1 围护前期工作

图2 基坑第一道钢管支撑图

在二期围护施工前，对连续墙、钢构柱立柱桩和塔楼工程桩进行超前钻探测，发现在其下部存在大量的土洞和溶洞，因此预先对其进行处理。对溶洞进行注浆处理，在注浆完成并养护达到强度后再进行立柱桩和连续墙的施工。

3.2.2 二期塔楼土方施工

在一期主体施工阶段同时进行二期塔楼的基础施工，当塔楼土方开挖至-14.00m时进行塔楼桩基施工以及一二期交界处的围护桩施工。在二期土方施工中以土方放坡为主，根据土层情况及出土线路的规划，一共分三级坡设置，并设置排水沟，用抽水泵抽离基坑。每道放坡采用∅48@1500钢管和∅20@1500钢筋作土钉支护，∅48钢管长9m、∅20长9m或6m，局部采用∅16钢筋长1.5m。每级放坡铺设8@200×200钢筋网，喷射100厚C20混凝土面层。

在基坑西侧预留反压土并挂网喷锚增加侧压，防止钢结构因广告牌的原因导致基坑位移变大。

3.2.3 连续墙施工

由于本工程东侧紧邻地铁，最近处为8m，因此采用地下连续墙+3道混凝土支撑+1道钢管斜撑作为围护，为了防止围护施工过程中的扰动过大连续墙施工采用液压抓斗和铣槽机进行成槽,见图3。连续墙厚1 000mm，标准单元槽段长度为4m，共设58个槽段，槽深约24～31m，导墙总长241.8m。地下连续墙混凝土灌注等级为C35，设计强度等级为C30，抗渗等级为P8,主要受力筋采用HRB400级钢筋，构造筋为HRB335钢筋，接头钢板为Q235B。地下连续墙钢筋保护层厚度为70mm，地下连续墙段采用工字型钢板接头。在施工过程中严格控制连续墙的成槽质量，对其钢筋的绑扎和焊接严格把关，严格控制混凝土的浇筑质量。

图3 连续墙施工与铣槽机图

3.2.4 栈桥及立柱桩工程施工

根据地质情况，立柱施工采用750×750mm的钢构柱，钢材型号采用Q345B钢，立柱桩桩径1 200mm，桩长约22～30m，共190根，混凝土灌注等级为C35，设计强度等级为C30，立柱桩进入中风化岩不少于4m或微风化岩不少于1.5m，且进入基坑底板垫层底或临近承台垫层底以下不小于2.2m。施工中设置钢立柱时，应采取必要的措施保证钢立柱各边与主撑轴线严格垂直或平行以及钢立柱垂直度。

为了保证在二期塔楼及二期裙房施工过程中有足够的材料堆场及加工场地，保证主体施工有序进行而进行栈桥的施工，优化场地。

3.2.5 二期中心岛围护施工

在裙房挖土阶段，对各区域的混凝土支撑梁进行分区分段施工（根据各区域施工顺序而定、除栈桥)，见图4（例如：B6为中心岛施工区域)，根据实际情况合理安排出土道路，使得各个分部分项工程能够有效进行。

在保证基坑及周边建（构）建筑的安全下，合理安排支护工程各工序的施工，放坡开挖时，即完成坡外第一道、第二道支撑梁施工，减少甚至避免了后期高支模的工序，为整个工程的进度创造了有利条件。

图4 混凝土支撑梁分区施工图

3.2.6 塔楼深基坑施工

为了满足主楼的节点工期，突出塔楼施工，因此在塔楼基础施工阶段为其周边土方放坡。在塔楼基础的坑中坑施工阶段，采用微型钢管桩作为护壁并用40#双拼工字钢支撑作为围护。

3.2.7 围护加固（钢管撑）施工

在基础施工中，进行分区分块施工，预先在靠近支护桩的位置放坡喷锚预留反压土，保证基坑支护结构的稳定，在B1、B2区地下室结构完成后，进行钢管对撑安装，然后进行土方施工，当土方挖至第三道腰梁后，进行微型钢管围护桩的施工，之后再施工冠梁，并在冠梁养护结束后，将冠梁与负三层结构进行对撑，然后进行土方开挖，挖至-17.2m后进行腰梁施工，并用钢管与底板进行对撑。在底板和地下室结构砼强度达到要求后，再进行钢管支撑的拆除和其主体结构施工。

3.2.8 局部超深坑中坑围护施工

施工流程如下：1∶0.5第一次土放坡2.5m高土方开挖→放坡挂网喷砼→微型钢管桩及超前小导管注浆施工→冠梁施工、养护→第一道钢支撑安装→第二层土开挖→垂壁挂网喷砼→钢腰梁安装（局部25.4冠梁施工、养护）→第二道钢支撑安装→第三层土开挖→截桩头→垂壁挂网喷砼→基底浇筑200mm厚垫层。主塔楼坑中坑围护完成现场图如图5所示。

4 基坑监测情况

根据设计要求结合规范规定，各监测项目的报警值及控制值如下。

图5 主塔楼坑中坑围护完成现场图

1）基坑水平位移量不得超过30mm，报警值为24mm；竖向位移不得超过30mm，报警值为24mm。变形速率报警值为：基坑开挖施工期间连续每天变形速率大于10mm/d，地下室施工期间连续每天变形速率大于5mm/d。

2）支撑轴力：轴力设计值的80%。

3）锚索拉力：拉力设计值的80%。

基坑围护水平位移监测数据曲线见图6，基坑地下水位变化曲线见图7，基坑围护沉降数据曲线见图8，通过基坑数据反映，本工程围护施工效果良好，针对工程中遇到的各种情况（地质复杂、基坑深、周边环境复杂等），都能及时的进行处理解决，多元化的围护形式结合施工应用，既能节约成本，又能最大限度的提高施工进度，保证基坑安全。

图6 基坑围护水平位移监测数据曲线

图7 基坑地下水位变化曲线

图8 基坑围护沉降数据曲线

5 结 语

本工程围护形式的多样化导致了在施工过程中产生较多难点，如何安排好施工工序，如何进行分区分段施工管理对项目部提出了更高的要求。在本工程的施工过程中，项目部本着确保基坑安全和地铁安全为前提下进行合理有效的施工，既保证了施工安全，也保证了施工进度。

基坑围护施工的正常有序施工是保证基础安全施工的前提，更是保证总体施工进度的前提。虽然在施工过程中遇到许多问题，但是综合来讲，通过合理的施工部署以及施工难点的技术攻关，为准时完成甲方要求的工程主体封顶节点目标以及竣工交房总体目标奠定了坚实基础。得到甲方及各参建单位的一致好评，取得了良好的社会效益。

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