高铁花园项目二期基坑支护施工方案分析

吴小虎

（中国铁路上海局集团有限公司建设部，上海 200070）

1 工程概况

文章主要以合肥高铁花园项目二期为例，对基坑支护施工方案进行探究。工程地点位于拟建合作化路与拟建龙川路交口西南角，并对土方开挖方案以及基坑支护方案进行优选，而在西侧，部分地库的施工采用上部放坡结合排桩支护的方式进行；因为东侧的一些地下室与红线距离较近，所以该部分需要使用排桩结合斜撑的方式施工，其他部分则可以使用排桩结合锚索支护的方式施工。此外，东侧商业部分还要使用分级自然放坡支护的方式施工。基坑支护长度约990m，护坡桩748根，锚管1800根，土钉335根，预应力锚索406根。

2 基坑支护施工方案

2.1 施工准备

第一，学习施工标准及规范，强化图纸审核，明确土方开挖以及支护施工中的重难点问题，并以此为基础，对相关处理措施进行科学的编制，与此同时，要结合施工图纸，明确工程中的水准点以及控制桩，完成施工区域的控制网设置，具体包括水平基准点、基线以及轴线等，然后，要对轴线控制进行测量与核对，并结合土方工程需要进行定位放线的测量工作，明确底部边线、上部边线、水准标线以及基坑挖土灰线，在对各线进行检验复核以后，即可开始平整场地，并进行基坑开挖。在正式施工之前，工程负责人应该组织班组长、质检员以及技术施工人员等，妥善做好施工交底工作，每一位管理人员都要明确自己的工作职责和义务，包括施工中的难点和重点问题，以确保能够在正式施工时妥善操作。第二，还要做好现场准备工作，施工现场内必须配备足够的照明设备，以确保夜间也能正常施工，同时还要排查好地下管线情况，使施工人员、机械设备等顺利进场。第三，要妥善做好施工原材料的试验工作，具体如水泥、钢筋、钢绞线、钢材、石子等，在各材料进场以前，需要结合采购单据以及工程的具体要求，对各项材料的生产厂家、规格、数量以及质量进行严格的检查，例如，对于水泥材料，应该对其强度、凝结时间以及安定性进行检验；而对于钢筋材料，则需要检验其抗拉强度、弯曲性能、屈服强度及伸长率等。除此之外，还要对喷射混凝土厚度、预应力锚索拉拔以及护坡柱柱身的完整性进行检测试验[1]。

3 土方开挖施工

3.1 测量放线

根据土方开挖方案，做好测量放线工作，同时妥善布置基坑观测点以及标高控制点，而在实施人工修坡前，还需要在坡脚测量放线，以此来有效控制开挖深度及坡度，在具体开挖时，则应该尽量使用分层分段的开挖方式，并保证开挖的对称性，各层开挖深度应保持在3m以下。如果施工区域的土体比较容易出现坍塌的情况，则应该将各层开挖深度控制在1.5m；若所在区域为软土地层，则各层深度应小于1m，而开挖长度可以控制在10～30m。

3.2 土方开挖

将集水井设置在基坑内，为便于第一层土方开挖，需预抽水4～5d，使地表水有效排出，从而达到降水的目的。在进行基坑支护施工以前，还要结合地表土方清运情况，落实开挖工作，直到开挖达到设计标高以后，才能对围护桩以及基坑支护等工作加以落实。对于基坑支护下部的开挖操作，需要工作人员结合冠梁施工以及围护桩施工的具体情况合理的设置施工顺序，且开挖时必须综合考虑设计强度，土方施工应该采用人工与机械相结合的方式进行，在机械开挖以后，由施工人员对基底以及基槽边角进行修整。在进行土方开挖施工时，必须安排专人进行指挥，保证各项施工活动有序开展。对于土方运输工作，应该结合现场情况，对运输路线进行合理的规划，尽可能避免运输车辆对坡顶造成影响。

需要注意的是，土方开挖施工与支护施工具有密切的联系，在实际施工中，应该保证两者的有效配合，一方面提升施工现场的安全性，另一方面实现对场地资源的有效利用，从而将施工周期有效缩短，减少工程的成本投入。在进行各层土方开挖时，应先从基坑四周开挖，从而为后续的支护施工奠定基础，在四周的开挖工作完成以后，再对基坑中间的土方进行开挖，在这种情况下，土方开挖以及支护施工并不会出现相互影响的情况。只需要在完成支护施工以后，对预留土方进行开挖即可，这样能够使两项操作达到最佳的配合状态。

3.3 修坡

为了有效降低工程施工的时间成本及人员成本，在进行修坡时，可以综合应用人工修坡以及机械修坡方式，但需要做好质量控制工作，尤其是在机械开挖环节，欠挖量要控制在0.1m以下。需要注意的是，必须严格控制机械施工质量，严禁出现超挖或者欠挖的情况，而在进行人工修坡时，要避免出现扰动桩间土体的情况，在有效清除坡面虚土的同时，严格按照设计要求，对坡面平整度以及坡度进行科学的调整。

4 锚管施工

第一，对锚管进行定位，具体是根据基坑支护方案，在填土层施工中对锚管进行使用，并对锚杆以及锚管位置进行测量，之后标记在边坡上。

第二，注浆压力在0.6MPa以下，注浆材料选用P·O42.5水泥净浆，其水灰比需要严格按照设计要求进行控制，且水泥浆必须均匀拌和，尽量做到随拌随用，在完成水泥浆拌和以后，必须在其初凝以前用完，并且要防止各种杂物进入浆液中，如果在注浆过程中受相关因素影响，不得不长时间中断，之后再重新继续施工时，需要使用清水或者稀水泥净浆润滑注浆泵及管路，以此保证注浆操作顺利进行。

第三，安装泄水管，具体可以选用φ50mmPVC管作为泄水管。安装时，管口应该向下倾斜，在填土层，泄水管长度应在1m以上，在含水层横向间距也应小于1.5m，其余部分可以在3m以下。此外，应该将一排泄水管设置在填土层的底部，以此来满足工程的泄水需求。泄水管入土端应该预留孔眼，且在埋入泄水管以前，需要在土中设置小坑，并在坑中填入各种滤水材料，以保证泄水管的通畅性，与此同时，要对泄水管口进行有效的保护，特别是在面层混凝土施工时，需要做好封闭保护工作。

第四，混凝土面层施工。完成钢筋网编织和连接筋施工后，要及时喷射砼面层，具体采用空压机加干式喷射机的喷射装置，按照自下而上的原则喷射。施工期间，应该对坡面和喷头之间的距离进行严格的控制，通常两者之间需要保持0.6～1m的距离，而在混凝土终凝后的2h需要进行喷水养护，以保持混凝土表面的湿度，防止干缩裂缝的出现。

5 土钉墙施工

根据基坑支护方案，在老土层应用土钉，并做好土钉位置的测量工作，标记在边坡上。土钉大样图和侧面图如图1所示。在土钉定位验收合格以后，需要进行钻孔操作，并将孔径控制在100mm。钻杆钻进与拔出时要避免引起土体塌孔，可使用洛阳铲清孔清除散落土体，在落实清孔操作的过程中，应该多加注意，避免对原土体造成扰动。土钉杆件的加工制作应在施工前完成，对C18钢筋进行应用，土钉用孔底注浆方式，注浆管端部距孔底应在200mm以下，注浆期间使用水泥净浆，且要做好水灰比的控制工作。要均匀拌和水泥浆，避免碎石、杂物混入，注浆时应边注边拨出注浆管，速度适宜。在排水系统以及混凝土面层喷射方面，基本操作与锚管施工大致相同，可以依照上述施工方法操作[2]。

图1 土钉大样图和侧面图

6 预应力锚索施工

首先，需要进行孔位测量，并成孔，在钻孔以前，需要根据设计要求进行孔位的确定，然后将标记工作做好，并且要在钻机就位时，对孔位的角度偏差、水平位置以及垂直程度进行测量和矫正，钻进操作应该与孔壁平面相垂直。钻孔过程中要对钻杆的平直程度、钻进的压力以及速度进行严格的控制，通常可以按照0.3～0.4m/min的速度钻进，对于自由段，可以适当提升钻进速度，而对于锚固段，则需要将钻进速度适当降低。在实际施工中，孔位偏差最大不得超过50mm，而倾角偏差则不得大于3°，应该严格按照设计的长度准备锚索。在钻孔完成以后，孔壁要平整，不得出现孔壁塌陷或者是松动的情况。

其次，要对杆体进行组装和安放，采用预应力钢绞线作为锚索，并以1.5m为间隔距离设置对中支架，该支架外径应该在100mm以上。在对预应力锚索进行使用之前，需要对其表面进行彻底的清理，避免锚索表面存在污物对工程施工质量造成不利影响。在安装锚索以前，还要做好预应力锚索的保护工作，从而防止出现机械损伤以及腐蚀问题。对于锚索自由段，可以使用波纹管外套的方式，同时要将两根注浆管以及锚索同时置入一个孔内，但需要注意的是，其中一根的端部必须做好密封处理，用于二次注浆。对于露在外部的锚索，需要将其长度控制在800mm以上；另外，在施加预应力以后，不能随意剪断外露钢绞线，否则将其判定为无效锚索。

最后，进行注浆。注浆操作需要分两次进行，第一次为孔底注浆，主要使用0.50～0.55水灰比的水泥浆进行操作，该项注浆操作为常压注浆。第二次为压力注浆，需要在一次浆液强度达到5MPa以后进行，其注浆压力要在1.5MPa以上。由于二次注浆管不需要拔出，因此管材强度必须达到施工的具体要求，从而避免出现爆管的情况。如果工程中的孔壁容易坍塌，则在成孔以后，需要先落实注浆操作，再进行杆体的设置。

7 旋挖钻孔施工

第一，若支护桩直径大于800mm，则施工操作需要使用旋挖钻机来完成。且在此期间，相关工作人员还要根据施工图纸中的控制点来测量桩位，并对其进行准确的标定。钻机所处位置必须保持平整和稳固，避免在施工期间出现倾斜或者是位移的情况。与此同时，还要使用经纬仪来校正钻杆垂直度，若施工现场的场地比较松软，则可以设置路基板或者钢板，从而为钻机的正常施工提供支持。

第二，要对护筒进行埋设，护筒需要与测定之后的桩位中心对中，且要对护筒垂直度加强控制，在埋设过程中，护筒下端外侧需要使用黏土填实。

第三，泥浆制备。此次施工采用膨润土泥浆进行护壁，胶体率应不低于95%，泥浆比重保持在1.06～1.20，含砂率在4%以下。泥浆系统需要定期进行清理，泥浆池也需要安排专人进行管理，确保泥浆性能能够满足工程的实际需要。

第四，旋挖深度应达到指定标准，成孔时工作人员应通过电脑操纵平台对钻杆垂直度进行调整，之后再钻进施工。钻进期间，要对孔内泥浆进行有效的补充，保证孔内液面始终大于地下水位，且具体高程不能小于护筒口下0.4m。另外，要根据施工现场的土质情况合理调整泥浆比重，且钻进时要对施工过程进行详细的记录，明确地层变化情况以及钻进过程中的各项问题，并确定相关处理措施，注明处理结果，各项记录在相应的负责人签字确认之后才能生效，使后续的工程管理工作能够得到有效的落实。此外，在成孔期间需要做好孔深测量工作，保证在成孔以后，桩长能够满足工程的设计要求；并且及时清除钻斗倒出的土。

第五，清孔检查。当钻进深度达到设计要求以后，即可落实清孔操作，该项工作可以使用清孔钻头来实现，在完成清孔操作以后，应立即进行混凝土的浇筑施工，避免等待时间过长，孔内进入杂物，对于这种情况，还需要对孔内进行二次清理，在确定孔内清洁性以后，进行钢筋笼和导管的设置。

8 柱间护壁支护施工

第一，土方开挖。采用人工配合机械进行土方开挖，例如，每层土方开挖深度为3m，则可以使用机械挖出2.5m，而剩下的土层可采用人工开挖的方式清理，在实际施工中，至少要预留0.2m的人工清理厚度，避免过分使用机械开挖导致桩间土大量流失。应保证喷射混凝土、开挖、挂网等工序的有效衔接，在开挖施工完成2～3h，必须完成喷射支护工作，在具体施工以前需要认真填写施工记录，并对地勘报告进行核对，由此全面掌握地层情况，保证土方开挖施工的顺利开展。第二，混凝土采用C20细石混凝土，各层喷射厚度应保持在40mm以下。在具体喷射时，需要保证喷头直对坡面，并与坡面保持0.6～1m的间距，按照自下而上的顺序进行喷射，对于钢筋部位，要先对其后方进行喷射，避免在背面产生空隙。此外，混凝土的上下层以及相邻段搭接处，需要保证160mm的搭接长度，在混凝土完成喷射且终凝以后，需要做好喷水养护工作，以此来保证混凝土的湿润性，避免因养护不当出现质量问题。

9 结束语

综上所述，施工单位要从多方面入手，科学选择施工工艺和技术，合理配置施工人员，只有这样才能最大限度地发挥基坑支护施工技术的优势，确保施工过程安全有序，全面提高基坑支护施工质量。