电梯基坑钢筋混凝土筒体结构基坑支护施工技术

何欢然，宋立强，邢灵霞

(中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070)

0 前 言

高层建筑的电梯基坑及集水井的深度普遍较深，其周边承台、桩基较多，该部位施工步骤较多，且施工相互影响，在泥沙土层中电梯基坑及集水井的施工组织较难，采用传统的大开挖放坡的施工方案，在施工进度、坑内坑的支护安全稳定、坑内坑的降排水及施工周期等方面均存在一定缺陷，给较大的坑内坑的支护技术造成了一定的挑战。

为此，笔者公司在地基为泥沙土层情况的坑内坑支护施工中采用钢筋混凝土筒体结构，充分利用混凝土筒体结构较强的挡土能力及止水效果的优点，该技术已在承建的多个项目得到了成功应用，取得了比较好的效果，有效保证了坑内坑的施工安全、质量，节省了工期。

1 新技术概述

电梯基坑及集水井内采用的钢筋混凝土筒体结构基坑支护施工技术，采用拉森钢板桩作为坑内坑筒体支护结构施工的临时性支护方式，拉森钢板桩施工完毕后随即进行坑内土方逐层开挖，在拉森钢板桩内侧电梯基坑集水井四周设置混凝土筒体结构作为坑内挡土墙，后期代替钢板桩，在筒体支护结构的混凝土强度达到要求后，立即进行筒体支护结构外侧土方逐层回填，回填完毕后可拔出钢板桩，提前为坑内坑区域周边底板及承台的施工创造场地条件。同时在筒体支护结构内部进行电梯基坑及集水井的结构施工。混凝土筒体支护结构提高了电梯基坑及集水井的防水效果，可减少渗漏，相当于增加了一道结构防水。混凝土筒体支护结构必须经过严格承载能力计算，可有效抵抗周边回填土的侧压，保证筒体支护结构内部的施工安全。电梯基坑混凝土筒体结构基坑支护施工技术示意见图1～2。

图1 电梯基坑混凝土筒体结构及拉森钢板桩基坑支护示意图

图2 电梯基坑混凝土筒体结构基坑支护施工技术示意图

2 特 点

1)与传统施工技术(自然放坡开挖及钢板桩支护)相比，本施工技术采用混凝土筒体结构作为坑内坑支护的施工技术，经过严格计算的筒体结构具有更加保守的挡土安全性能，保证了坑内坑边坡支护的安全。

2)该施工技术混凝土筒体结构施工简单，常规支模绑钢筋浇筑混凝土即可，还可以减少坑内坑的土方开挖及后期回填的工作量，加快坑内坑的施工进度，可提前进行筒体结构外侧的土方回填，为坑内坑周边垫层、防水、底板及承台的施工提供空间、赢得时间，从而加快施工进度。

3)与传统施工技术相比，混凝土筒体结构本身具有良好的抗渗能力，可提高电梯基坑的防水效果，相当于增加了一层结构防水。提高了电梯基坑及集水井的施工质量。

4)该技术减少了坑内坑施工过程中的抽排水时间。

3 适用范围

该技术包含临时拉森钢板桩及混凝土筒体结构作为坑内坑的支护结构，适用于深度较大(深度为3～6 m)且采用自然随意放坡开挖难度较大的坑内坑支护工程，以及需要加快坑内坑的施工速度、减少土方开挖及回填的工程。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

施工准备之前进行障碍物清理并测量放线→机械进场就位→插入拉森钢板桩→拉森钢板桩上部水平围檩拉固→土方开挖至标高→混凝土筒体支护结构施工→混凝土养护并达到强度→筒体支护结构外侧、钢板桩内侧土方分层回填→拆除水平围檩拉固→钢板桩拔除→坑内坑电梯基坑及周边底板施工。

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

1)平整场地。采用机械平整场地，清除淤泥质土层等软弱土质并铺设路基钢板，保证施工机械及材料的顺利进出。

2)测量放线。根据方案中拉森式钢板桩支护范围的坐标点进行测量定位，测量出拉森钢板桩的定位线并做好标记。

4.2.2 拉森式钢板桩施工

打桩前，对拉森式钢板桩逐根进行质量检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整合格后才可使用。可以在钢板桩的锁口内涂布油脂，以方便打入和拔出。在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不得超过规范要求，当偏斜过大到不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

先用吊车将拉森式钢板桩吊至插桩点处进行插桩作业，插桩时锁口要对齐，每插入一根后立即套上桩帽并轻轻地锤击。在打桩过程中，为保证垂直度满足要求，用2台经纬仪在两个方向加以控制垂直度。为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。

打桩时，开始打设前，2根钢板桩的打入位置和方向要确保精度，加大测量频率，每打入1～2 m测量一次。使用U型钢板桩垂直就位或钢板桩锁口插入相邻桩锁口内，待桩稳定、位置正确并垂直后，再振动插入下沉。钢板桩每下沉1～2 m左右，则停振检测桩的垂直度，若发现垂直度偏差，及时纠正。为加强钢板桩挡土墙的整体刚度和抗倾覆能力，沿钢板桩墙顶部全长设置围檩，中间根据设计要求确认是否设置钢支撑，钢板桩围檩应焊接在距桩顶设计位置。

坑内回填土后，方可拔除钢板桩。拔桩时要先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1～2 min，使钢板桩周围的土成松动状态，产生“液化”效果，减少土对钢板桩的侧摩阻力，然后慢慢往上振拔钢板桩。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，严禁硬拔，防止拔桩机倾覆，可先振动1～2 min后再往下锤0.5～1.0 m再往上振拔，如此反复几次可将桩拔出来。

4.2.3 拉森钢板桩内部土方开挖

拉森钢板桩围檩及钢支撑施工完成验收后，可进行拉森钢板桩内部土方开挖施工(见图3)，须根据对钢板桩周边承载荷载的设计要求选择小型挖掘机，并且挖掘机须与钢板桩保持一定的安全距离，避免因拉森钢板桩周边施加的荷载超出设计要求造成钢板桩倾斜及其他安全隐患。挖出的土方应转运堆放在较远处且不得集中堆载，必须及时外运卸荷。土方开挖过程中应在基坑周边设置警戒线，有专人旁站，禁止闲杂人员进入，土方开挖完成后必须在钢板桩四周搭设高度不小于1.2 m的防护栏杆并设置警示标志。

图3 插入拉森钢板桩并进行坑内土方开挖

4.2.4 钢筋混凝土筒体支护结构施工

拉森钢板桩内部土方开挖至规定标高后，立即进行坑内钢筋混凝土筒体支护结构底板的施工(见图4)。严格按照方案中的坐标进行定位，钢筋混凝土筒体支护结构内侧应距离电梯基坑及电梯集水井的结构外侧约50 mm，作为施工电梯基坑及集水井侧面防水卷材厚度和防水卷材保护层的空间，筒体结构的定位将影响电梯基坑的施工，主要包括外围定位及底部和顶部标高，必须严格控制好筒体结构的定位。在筒体支护结构挡土墙距底板面300 mm处设置施工缝，筒体支护结构底板钢筋保护层厚度不得小于50 mm。

筒体支护结构挡土墙可采用钢管+木模进行支设，为提高筒体支护结构的止水效果，采用止水对拉螺杆，施工缝部位采用止水钢板。为缩短挡土墙混凝土达到设计强度的时长，可考虑在混凝土中添加早强剂，混凝土浇筑后需加强保温保湿养护，2 d后可拆除挡土墙模板。

筒体支护结构施工过程中应搭设好操作架，施工人员高空临边作业要系安全带。进入坑内需搭设爬梯。

图4 钢筋混凝土筒体结构施工

4.2.5 筒体支护结构外侧土方回填

筒体支护结构挡土墙混凝土强度达到设计强度后，方可进行筒体支护结构外侧及拉森钢板桩内侧的土方回填，需采用小型机械或人工进行土方分层压实回填，回填土必须夯实，提前通过试验确定夯实机械、夯实遍数及每层铺设回填土的厚度，逐层进行压实度检测，检测合格后方可进行下一步回填，土方回填过程中筒体支护结构内严禁人员进入，回填过程中要加强对筒体结构的安全监测。筒体支护结构外侧土方回填后必须在筒体支护结构四周搭设高度不小于1.2 m的防护栏杆并设置警示标志。

土方回填完成后，可在筒体结构内进行电梯基坑、集水井及承台等构件的砖胎模的砌筑，砖胎模砌筑后需养护达到要求强度，之后可在砖胎模外侧分层回填(见图5)至垫层底标高。若筒体内结构比较复杂，需要分层砌筑砖胎模、分层回填、分层浇筑至底板。施工过程中一定要注意砖胎模的高度及强度，避免砖胎模砌筑过高导致回填土回填过快造成砖胎模坍塌。筒体结构混凝土强度满足后回填并拔出拉森钢板桩(见图6)。

图5 筒体支护结构外侧土方回填

图6 筒体结构混凝土强度满足后回填并拔出拉森钢板桩

5 材料与设备

5.1 主要机具设备

该施工技术所采用的主要机具设备见表1。

表1 主要机具设备表

5.2 主要材料

该施工技术采用的主要材料见表2。

表2 主要材料表

6 质量控制标准及要点

6.1 工程质量控制标准

电梯基坑钢筋混凝土筒体结构基坑支护施工技术，应符基坑支护、混凝土结构、回填土等规范要求。

6.2 现场施工质量控制措施

6.2.1 拉森钢板桩质量控制措施

1)钢板桩的装卸应采用两点式起吊的方式。每次吊装钢板桩的数量不宜过多。注意保护钢板桩的锁口不受损坏。钢板桩应堆放在平坦坚实的场地上，必要时应对堆放的地方进行碾压夯实。

2)在堆放时应注意：①堆放顺序、位置、方向和布局应综合考虑到之后施工时机械摆放、施工线路等要求，考虑好后续施工；②钢板桩不堆放在一起，竖向的堆垛数量一般不超过5个，每层放垫木垫上，垫木应该垫在层与层之间。垫木间距要保证钢板桩在吊装过程中不变形的要求，上下垫木应竖向差不多对齐，总堆垛高度不应超高。

3)施工机械可采用40 t履带吊车，配合振动锤及200 KVA专用(三相220 V)发电机施工。

4)拉森式钢板桩施工时从一端开始逐块插打，直至工程结束。

6.2.2 筒体支护结构质量保证措施

1)要对筒体结构的所有角点坐标、底板底标高、挡土墙顶标高进行多次复测，保证测量放线不出现问题。

2)混凝土浇筑时要注意倾落高度，不能超高，否则容易导致骨料分离。

3)采取在振捣棒软轴上以每固定长度间隔箍几圈彩色胶带，振捣时以外露胶带圈圈数控制振捣棒下插深度。

4)钢筋安装一定要保证搭接长度和锚固长度，挡土墙内外侧竖向钢筋一定要保证间距要求及钢筋保护层要求，避免因为内外竖向钢筋间距过小影响受力，影响挡土墙的承载力。

5)模板支设应按方案进行，保证模板厚度满足要求，保证次龙骨间距和主龙骨间距满足要求，不能过大，对拉螺杆间距不能过大，挡土墙支撑体系应设置斜撑，避免模板支撑体系倾覆。

6)钢筋进场时要进行材料验收，检查材料质保文件是否齐全，现场进行抽样送检。

6.2.3 土方开挖质量保证措施

1)认真看图并熟悉坑内坑开挖标高，先挖中间的区域，后挖四周的区域。

2)熟悉坑内坑开挖图和周围的环境，先选择合理的土方堆放区域和出土运行路线，土方堆放应避免集中且与拉森钢板桩有一定的安全距离。

3)土方开挖过程中应有专人指挥，避免碰撞灌注桩。土方开挖区域应设置警示标志与警示带。

7 安全措施

1)应经常性地对安全用品、工具以及电气、机械设备进行检查。

2)确定挖机行走线路，避免离钢板桩太近。

3)坑内坑四周附近严禁堆土，地面所承受的荷载一定不能超过设计的限值。

4)坑内作业尽量减少人员数量。土方开挖速度不能太快，要注意观察钢板桩的变形情况。

5)钢板桩与挡土墙之间土方回填时，不能选用含水量太多的土，不能直接倾倒回填土，不能野蛮施工，应分层回填土，每回填一层观察一次，确认挡土墙稳定后方可进行上一层回填。

6)进入拉森钢板桩基坑和筒体支护结构应搭设专用马道或楼梯爬梯等。

7)电动机械运行中停电时，应立即切断电源。收工前应按顺序停机，离开现场前必须切断电源，锁好闸箱，清理作业现场。

8)绑扎2 m以上墙体钢筋时，搭设操作通道和操作架，禁止在骨架上攀登和行走。

9)筒体支护结构施工时，应根据高度搭设操作架，注意高处作业安全，工人穿防滑鞋。

10)砖胎模及筒体结构所用的材料不能集中堆载在坑周边，应采取用多少运多少的策略。砖胎模不得砌筑过高，如果过高可先砌筑一定高度，然后回填一定高度后继续向上砌筑，避免砌筑过高造成失稳或回填土太高造成失稳。

8 环保措施

1)土方运输尽量选择较近的土方堆场，减少运输距离，减少扬尘，车辆外出前要进行清洗，避免造成市政道路污染，运土车应有顶部覆盖。

3)现场堆放的土方不能及时外运的，应采用绿网或其他覆盖措施。

4) 施工现场内罐车行走道路定时洒水，防止扬尘。混凝土罐车出现场大门前应彻底清洗干净。

5)钢板桩施工有噪音，所以应选择在白天进行插、打、拔作业。

9 效益分析

9.1 经济效益

1)采用电梯基坑钢筋混凝土筒体结构基坑支护施工技术与单纯使用拉森钢板桩支护(钢板桩租赁至电梯基坑主体结构施工完成)相比，大大节约了拉森钢板桩租赁时间，因此，拉森钢板桩可充分周转至其他坑内坑使用，坑内坑的抽排水时间也相应节约。

2)该技术在筒体支护结构施工完成且外侧回填土施工完成后即可拔出拉森钢板，为筒体支护结构周边的地库底板、垫层、防水等施工工序创造条件，显著节约了施工工期。

3)该技术与自然放坡开挖相比，显著减少了土方开挖和后期回填的工作量，节省土方开挖和回填的费用。

9.2 社会效益

1)本技术经过严格计算的钢筋混凝土筒体结构具有更加保守的挡土安全性能，保证了坑中坑边坡支护的安全，提高了安全文明施工程度。

2)本技术钢筋混凝土筒体结构施工简单，大大减少坑中坑施工的土方开挖及回填的工作量，减少扬尘及噪声。

3)本技术钢筋混凝土筒体结构可有效减少地下水渗入筒体结构，相当于增加了一层防水结构，减少了坑中坑施工过程中降排水的工程量，减少了降水对环境的影响。

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