基坑侧壁GRF01垂直支护施工技术

王燕飞 中国建筑土木建设有限公司中级工程师

城市发展是综合性的整体进步。随着城市基础建设越来越多，建设用地日渐稀缺，基础设施建设一般在不扰动其他建筑的同时在建筑用地附近垂直开挖基坑。每个地区的地质形式不一，导致支护存在一定困难。本文通过研究GRF01-H 型绿色支护技术，解决了垂直开挖面支护施工速度慢及效率低的问题。

1 概述

1.1 工程概况

西安植物园地下停车场位于西安市雁塔区小寨街道办西安植物园，东侧紧邻龙湖曲江盛景，南侧紧邻曲江颐景。地质为黄土和粉质性粘土，拟建地下车库属乙类建筑。设计基坑支护形式为钻孔灌注桩（705 根）+预应力锚索支护施工，钻孔灌注桩外围有双管旋喷桩合围。基坑为长方形，开挖深度平均约10m，最深12.22m，桩身围护面积约7000m2。

地下停车场采用明挖法施工，结构为地下一层两跨箱型框架结构。浅基坑土钉支护段深约2.55m，采用110（C25）土钉，间距1200×1200，坡度1:0.5，土钉墙与围护桩间最小平台宽度为1.5m。主体围护采用Φ1000@1300 围护桩+预应力锚索支护。原方案中桩间土为传统挂网喷锚支护，考虑到环保施工和工艺经济高效等因素，现拟采用GRF01-H 绿色装配式桩身支护工艺。

1.2 周边环境及地质情况

本工程北侧约150m 处有西安植物园家属楼，建筑物结构形式为砖混结构；东南侧以居民楼为主，结构形式为钢混结构。该地理位置上部覆盖5 ～12m 黄土，土层中湿陷性土层厚度约3 ～5m，湿陷土层等级在Ⅰ～Ⅱ级，属非自重湿陷性场地，地基承载力每平方米12 ～18t。下层为水位下饱和黄土，每平方米承载力约8～12t，水位下饱和土下层为亚粘土与砂砾层。

2 基坑开挖支护方案

2.1 基坑支护结构

该工程基坑采用Ф100cm、间距130cm 围护桩加锚索支撑支护体系，浅基坑采用土钉墙支护方式进行施工。基坑内土方开挖过程中，加强地下水位情况及桩体位移情况监测，确保地下水位位于基坑底部1m 深度同时验证基坑维护结构是否安全可控。

2.2 土方开挖

基坑开挖和垂直支护施工需同步进行。每次开挖深度不超过1.2m，严格控制开挖深度，每层开挖不得超出限定值。如遇特殊土层，开挖深度不超过1m，当土层稳定性较差时，避免一次性减少开挖深度致使土体失稳。开挖到基底后，利用小型挖掘机对腋脚处以及边坡进行削坡处理，基坑底部距离设计标高30cm 时使用人工开挖，避免扰动地下土。在修整好的坡面上埋设GRF01-H 所需厚度的标志，快速进行支护施工。

项目基坑分层分段开挖，GRF01-H 垂直支护在冠梁成型第一排锚索注浆结束时方可进入施工。具体工序为：冠梁成型、第一排锚索注浆完成→桩身清理、第一阶面层铺装、固定→第一排腰梁完成、第二排锚索注浆完成→第二阶面层铺装、固定→第二排腰梁完成、第三排锚索注浆完成→最下阶面层铺装、固定。最终完成安装。

3 GRF01-H支护施工

3.1 传统工艺存在的缺点

传统工艺采用挂网喷锚措施，有一定能力确保桩间土的防护，但喷混质量无法保证防护效果。挂网喷锚施工是将Ф4 或Ф6 圆钢焊接成15cm×15cm 方格形状，利用L 型钢筋固定在围护桩上，之后进行喷射混凝土施工。喷射混凝土对材料、喷锚面质量及光滑度的要求较高。喷射混凝土材料含有砂砾，砂砾棱角对后期敷设防水卷材具有极大的影响[1]。

传统的挂网喷锚是主要以一定比例的水泥、砂子、石子进行强制搅拌，通过空气压缩机对拌合好的混凝土料压送至喷枪，然后对基坑表面进行混凝土喷射。这种传统喷射方式不能有效的保证环保要求，对施工周边环境影响较大。

喷射混凝土使用的小型机具比较多，工序较复杂。传统喷射混凝土与GRF-01支护施工方案比较不能优化施工工序，对现场管理及施工技术要求不能形成统一化，增加施工单位成本。

3.2 GRF01-H支护特点

GRF01-H 型材料主要由土工格栅和高分子防水材料混合而成。土工格栅一般用于高速公路、铁路及房建等路基中，是将高分子材料与内部钢丝融合而成的一种材料，连接时采用超声波技术进行连接与焊接。土工格栅展开后是菱形块组成的方格网，呈现蜂窝立体网格结构状，属于特种土工合成材料。土工格栅在岩石工程、土方工程、砂石工程及填土工程中向界面产生较大的摩擦系数，使土体及砂石之间摩擦粘聚力增强，产生抗滑动能力好、稳定性强的施工垫层作用。土工格栅一般与土工格室放置在摩擦力小、易滑动界面的土体中作为施工垫层，增强整体稳定性。在土工格栅一侧增加高分子防水面层，既能防水又能防止土体坍塌。

GRF01 绿色装配式桩间防护面层综合抗拉强度为13.3kN/m(变形率2%)，锚固采用射钉L 型钉。面层与支护桩连接，采用纵向柔性加筋肋+射钉。在射钉处增加圆形垫片，防止射钉生锈对GRF01 型支护产生影响。面层上下搭接应保持上外下内、搭接宽度为20cm。纵向搭接时，搭接位置设在桩体上，采用纵向加筋肋射钉固定。翻边施工时首幅面层与冠梁侧纵向锚固宽度不小于50cm，坑底压边采用C20 垫层，厚度不小于8cm，宽度30cm，面层向坑内延伸不小于30cm。

绿色装配式GRF 面层主要是由加筋格栅、性能材料和防水材料等复合而成的具有一定抗拉强度的复合材料。面层材料通过卡扣、高强螺栓及固定条固定，桩间支护稳固平整，便于竖向铺贴结构防水卷材。

3.3 GRF01-H施工要点

基坑支护技术中，桩间形成土拱效应，桩间拱内土无需考虑侧向压力，取决于土体自重及地下水。桩间土的流失一般受地下水影响，导致桩间成拱效应弱化[2]。

基坑开挖过程需注意桩和桩间土的保护，防止破坏桩体和桩间土过度超挖；基坑侧壁和桩间土采用铁锹或镐等进行整平，防止不平整对GRF 面层造成影响；基坑支护侧壁防护步距不大于其自立高度；基坑上部应做好截水和排水措施，防止地下水侵入对基坑造成伤害；锚索施工、腰梁施工、锚索安装及注浆完毕后，面层及时穿锚索下铺、钻孔及锚索按正常工序作业；钢腰梁焊接时应注意防止电焊机火花飞溅到面层防护上；腰梁底部预留面层搭接长度，一般面层下放0.5m，初步固定于桩身，随着基坑的开挖将下一层GRF 面层相连接形成整体。

绿色装配式GRF 面层施工时要求密贴围护桩桩身及桩间土，防止桩间土与GRF面层之间出现过大空隙。

L 型钉初次固定、泄水孔布置面层幅度确定后，先用L 型钉将面层初步固定，如需桩间引水，将泄水孔安置于桩间坡面。

4 注浆和降水辅助支护

4.1 渗透注浆支护

渗透注浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变土和岩石的结构和体积，所用压力相对较小。渗透灌浆适用于本地区地层结构，具有代表性的渗透灌浆理论有球形扩散理论和柱形扩散理论。

地下停车场基坑开挖围护桩采用C35水下混凝土施工，具有良好的混凝土强度支撑体系，围护桩直径为1000mm，桩与桩间距为1300mm。由于本地区位于渭河断陷盆地中段，堆积有非常厚的沉积物地层，沉积物的构造和产生与结构的变化有着较大关系[3]。在地层不断运动的同时，其为地下水的形成和贮存提供了良好的条件。陕西省的渭河地堑是秦岭北坡断裂下降、两侧相对上升的结果。使用GRF01-H型支护施工前，进行一系列的渗透注浆处理。采用渗透注浆处理的方法可以将土体四周以及基坑底部形成为一个整体，使之渗透系数减小，形成注浆加固圈，使土体更加稳定。

4.2 降水措施

基坑周围布置的注浆孔内围实施井点降水保证措施，在其周围进行钻孔，孔径为7cm，距离基坑边缘1.5m，纵向间距为2.4m。在每个井点上部安装抽水泵，将每个抽水泵连接形成一个整体，将地下水直接排入附近河流或储存井用于后期植物园内用水等。

在井点降水施工过程中，每天进行地下水位观测。每天观测次数应不少于3 次，时间间隔以均分为宜。当地下水位距离基坑底部小于1m 时，应及时进行降水处理，直至将地下水降至距离基坑底部1m以上，保证基坑安全，防止基坑底隆起。

5 监控量测

通过测量工具，对围护结构的变形情况进行监测，为施工数据管理提供了有效的保障，同时保证施工安全。围护结构的稳定情况与周围土体、地下水分布情况、周边建筑物变形及应力状态密切相关。基坑围护结构和周围土体在承受各种压力、侧向力及震动时会产生较大的变动和变形，实时监测数据是现场施工管理工作人员判断基坑稳定情况的重要依据。

6 结语

本工程地处渭河断陷盆地中段，堆积有非常厚的新生代陆相疏松地层。土层主要为湿陷性土，由于土体不断运动导致土层整体稳定性较差。这些不利因素会直接导致基坑在开挖过程中的水土流失。垂直支护面质量无法达到预期要求且整体稳定性差，影响基坑支护结构的施工效果。设计通过基坑GRF 新型面层支护结构施工及辅助注浆和降水措施，增强了外部土层固结力，同时有效地提高了面层稳定性，解决了基坑开挖遇湿陷性土的施工效率。