地质复杂的坑中坑支护与内支撑分段拆除研究与应用

李志宏，廖建国，何康 （中国建筑第四工程局有限公司，广东 广州 510000）

1 工程概况

天瑾广场项目位于佛山市佛山新城CBD中心区，地处区域经济发展中心，周边市政、商业配套环绕，坐拥佛山新城千亿配套，打造集住宅、办公、商业为一体的商住综合体项目，工程占地面积20778㎡，总建筑面积214340.11㎡，其中地上建筑面积，地下建筑面积51368.27㎡。主要包括2栋超高层+1栋商业区商铺：1号塔楼（地上54层，地下3层）总建筑高度175.8m、2号塔楼（地上58层，地下3层）总建筑高度233.4m、3号楼为独立商业区商铺（地上1层，地下3层）总建筑高度24m，以及3层地下商场（局部4层），见图1。

图1 项目效果图

2 工程地质条件

2.1 场地岩土条件

2.1.1 场地位处珠江三角洲冲积平原，属河口三角洲堆积地貌，在勘探孔深度控制范围内，场地地层按地质成因分为第四系填土（Qml）、冲积土（Qal）和白垩系基岩（K），现自上而下分述如下：根据勘察报告，拟建场地在勘探深度范围内的地层有第四系填土、冲积土和白垩系基岩。

2.2 内水文地质情况

场地位于珠江三角洲冲积平原区，地下水类型为孔隙潜水，赋存于土层孔隙中，主要接受大气降水补给，以蒸发及向下渗流的方式排泄，水位受降水量及邻近工地施工抽排影响较大，年变幅大于5m。

小部分勘探孔未测得初见水位埋深，其余勘探孔无水开孔，测得初见水位埋深0.20m～8.10m（高程-11.16m～-3.29m），勘探结束后测得各勘探孔内静止水位埋深0.25m～8.15m（高程-11.21m～-3.34m）。

2.3 坑中坑地质情况

根据地质勘查报告显示，坑中坑地质为粘性素填土：灰褐色，松散，稍湿-湿，含较多砂土，其中19.7m～20.7m为碎石素填土夹层，大小约为2cm～10cm、最大超过15cm的混凝土块、砖块。

3 结构特点

本工程场内地质条件差，基坑内为回填土，且场内地质条件差，地下水位较浅，淤泥层层厚3.2m～21.9m，平均厚度达12.24m，淤泥层土质软弱，流动性大，在基坑坑中坑土方开挖时，需先对坑中坑采取加固措施。

图2 坑中坑剖面大样图

基础底板完成面标高为-12.90m，其中筏板基础底标高（筏板厚3.0m，此处筏板基础底标高指的是坑中坑顶标高）为-15.90m，坑中坑深度为4.05m（局部为5.35m），坑中坑底部标高为-19.95m（局部为-21.25m），坑中坑底部开挖最深达21.25m。场地内内支撑与底板底距离净空6.4m，场地地下室边线与离佛山地铁3号线隧道边线水平净距为11.2m，施工难度大。

4 工艺原理

4.1 旋喷桩与钢管桩结合支护技术

采用单管高压旋喷桩及DN250钢管桩加固电梯井的支护形式，DN250钢管桩与旋喷桩间隔布置，DN250钢管桩钻孔直径300mm，采用泥浆护壁，集水坑部分范围嵌固深度为3.0m，其余钢管桩嵌固深度为2.0m。工字钢顶高于大筏板基础底标高500mm；钢管顶部按要求设置围檩，围檩材料为I22a工字钢。旋喷桩沿电梯井坑设置两排，尺寸为Ф600@600。桩顶标高比筏板底标高低0.2m，桩底标高同钢管桩。旋喷桩或钢管桩与工程桩重叠部位，旋喷桩或钢管桩不再施工。

4.2 内支撑分段拆除技术

为了防止基坑受力不均，贯彻对称卸载的原则，平面上先拆外侧的主次梁，由外向内逐步拆除，主次梁之间先拆次梁，后拆主梁；拆除主梁时应从梁的中部向两边的支座方向拆除。在有较多的锚索腰梁突出支护桩前提下，需将支护结构外侧采用细砂回填，在原有腰梁间做换撑梁施工，同结构一同施工。

5 技术应用

5.1 解决钢板桩支护无法拔除难题

坑中坑较深且坑中坑有多个阶梯形式，场地地质条件差且筏板基础施工缝留置困难，场地内内支撑与底板底距离净空较小时，可采用旋喷桩加钢管桩结合支护形式，避免了采用钢板桩支护无法拔除的难题。

5.2 便于施工，节约工期

为确保土方开挖至基坑底以后顺利进行坑中坑的开挖，在土方开挖前，插入坑中坑旋喷桩加固施工，既便于施工，又能减少坑底暴露时间，同时可节约工期。

图3 旋喷桩与钢管桩支护效果图

5.3 减少内支撑对基坑支护影响，安全隐患少

传统的坑中坑支护主要有基坑放坡、抗拔钢板桩加对撑形式。由于场地资源限制，坑中坑放坡施工已无法满足施工要求；而抗拔钢板桩施工又面临内支撑阻碍、操作空间的限制已无法施工。而采用旋喷桩与钢管桩加固的支护形式可在基坑开挖过程中提前插入施工。

5.4 克服深基坑施工难度，保护临近地铁施工安全

以一种施工方便、适用性强、稳定性好、安全性高的坑中坑支护形式及内支撑分段拆除方式，确保深基坑开挖及内支撑拆除过程中的结构安全，对城市地下建筑可以起到很好的保护作用。

5.5 无损静力切割技术应用

在距离地铁既有结构边线20m范围之内，不得采用冲孔、挤土桩及爆破施工；在距地铁结构边线20m范围以外，如需爆破作业，产生的振动波速在地铁结构外侧不得大于2cm/s，通过基坑位移监测数据、地下水位监测数据，可得到支撑梁分段拆除对周边环境的影响，通过监测数据对比，采用内支撑梁无损静力切割分段拆除，更利于基坑安全，更好地保护了临近的地铁结构安全。

图4 内支撑梁无损静力切割分段拆除效果图

5.6 间隔跳挖与旋喷桩结合

基坑旋喷桩采用间隔跳挖的施工方案，从而降低土方开挖施工对地铁隧道结构的影响，并提前做好旋挖桩在岩层中施工困难时可采取的应对措施。确保基坑止水措施的质量，施工前应进行试桩处理确保止水效果，施工前应严控降水幅度，以确保地铁隧道周围地层稳定。

6 施工工艺流程及操作要点

6.1 旋喷桩与钢管桩支护

6.1.1 工艺流程

施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩。

6.1.2 操作要点

①正式开工前应认真作好工艺性试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。

②施工前，检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。

③制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

④喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

⑤旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

⑥钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10cm～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

⑦旋喷过程中，应按要求做好施工记录。

图5 旋喷桩施工

6.2 内支撑梁分段拆除

6.2.1 工艺流程

将基坑开挖到基坑底，施工地下室筏板及负二层梁板、负一层墙柱，并施做防水。地下室侧墙与支护之间存在间隙的，回填C20素混凝土，待混凝土强度达到设计要求后，拆除第二道支撑梁，并拆除部分中立柱。

第二道支撑梁及中立柱拆除之后，施工负一层梁板、负一层墙柱，并施做防水。地下室侧墙与支护之间存在间隙的，回填C20素混凝土，待混凝土强度达到设计要求后，拆除第一道支撑梁，并拆除中立柱。

6.2.2 操作要点

①根据梁距地面的高度搭设不同的支撑体系；根据内支撑拆除顺序，以及不同截面梁的单位重量确定相应的切割长度。

②根据现场、楼板承载力及塔吊起重量，在充分考虑施工安全及结构稳定的前提下，确定切割单元大小和重量，并结合现场实际情况对支撑梁进行切割单元划分，在支撑梁上用红色油漆将切割处明确标出。

③切割施工时合理安排施工机械，保证满足施工进度及施工作业面要求。

④混凝土支撑拆除切割时，应先将切割机械进行固定，固定时应避免损坏新浇筑楼板结构；因支撑梁内含有钢筋，故在切割施工时，需根据设计钢筋位置调整切割速度，以保障施工作业安全。

⑤施工准备：安装固定导向轮→固定绳锯机→穿吊装绳→安装金刚石绳索→连接相关操作系统。

⑥绳锯在内支撑梁切割时应有5%的角度，梁切完后成倒“八”字形，使梁卡在两端不易掉落，也方便混凝土块起吊，切割剩余5cm左右时，即将吊索穿过支撑梁块，防止完全切除后造成支撑梁块滑移。

⑦梁块吊运，被吊运的内支撑梁块必须小于此范围内塔吊的最大吊运重量。

7 结语

图6 内支撑梁无损静力切割分段拆除施工

项目通过采用旋喷桩与钢管桩进行坑中坑支护及内支撑分段拆除技术，避免了常规基坑支护及内支撑一次性拆除的安全质量隐患，既便于施工、克服深基坑施工难度，又能减少坑底暴露时间，解决钢板桩支护无法拔除难题，减少内支撑对基坑支护影响，对城市地下建筑及临近地铁施工起到很好的安全保护，同时可节约工期，使施工成本可控。