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陈兆忠，王殿永，程学军(中建国际建设公司，北京100026)
[摘要]山东省广电中心综合业务楼工程(东区)基坑深度约13～15m，基坑支护方案采用锚喷-止水帷幕-暗柱组合体系，在施工过程中成功解决了土层渗水、杂填土层成孔、砾石层成孔、单根锚杆穿过多种地质钻进等多项难题，确保了基坑稳定。
[关键词]锚喷；止水帷幕；暗柱；深基坑；设计；施工
[中图分类号]TU753.1[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2005)S0-0014-03Application of the Compound System of Spurts and Anchor,Water-stoppingCurtain and Hidden Column in the Project of a Deep Foundation PitCHEN Zhao-zhong，WANG Dian-yong，CHENG Xue-jun(China State Construction International Co.，Beijing 100026,China)Abstract：This project is the synthesis service building of Shandong Broadcast and Television Center(east district)with afoundation pit of about 13～15m deep.In the support and protection of the foundation pit we take a compound system ofspurts&anchor－water-stopping curtain－hidden column.And we have successfully solved so many problems such asseeping of soil layer，drilling of mixing filled layer and gravel layer and even a single rod through kinds of soil layers.Allof these have made sure of the stability of the foundation hole and we have gained many precious experiences for theconstruction of similar projects.Key words：spurts and anchor;water-stopping curtain;hiden column;deep foundation pit;design;construction
山东省广电中心综合业务楼工程(东区)基坑长190m，宽50m，深13～15m，基坑平面如图1所示。场地地层由第四系冲积层的黄土状粉质粘土、粘土、碎石胶结及粘土混碎石构成，上覆近期人工填土，下伏奥陶系白云质灰岩，大致可分为5层。基坑内地质变化较大，各地层交错起伏布置。基坑东侧经人工不断填土并砌筑挡土墙后，形成城市排洪沟，深4.2m因此基坑开挖范围内有大量的杂填土，另外根据历史资料和地质勘察结果，地下埋藏有大量的原有建筑物基础和防空洞、溶洞，对土方开挖和基坑支护带来很大困难。
地质情况如表1所示。
图1基坑平面布置示意表1场
地土层物理力学指标序号土类型层底深度/m重度γ/(kN/m3)内摩擦角?/°承载力fk/kPa粘聚力/kPa1杂填土0.20～5.00 17.0 9.5 02黄土状粉质粘土3.20～5.10 19.0 9.1 190 663粘土4.30～12.80 19.3 10.9 250 754碎石胶结6.60～12.98 22.0 42.0 600 505粘土11.5～26.4 18.5 9.3 430 756白云质灰岩6.4～25.0 40.0 2000～5000 40～251设计方案
1.1设计原则根据现场情况，基坑支护方案要保证基坑的安全，要求：
①排洪沟侧的支护必须有防水措施；
②排洪沟排水时，沟壁土体在水的侧压力作用下不向基坑内滑动；
③基坑在重力和顶部荷载的作用下既不向基坑内坍塌，也不向排洪沟内坍塌；
④保证建筑物使用过程中不会出现排洪沟侧的透水事故；
⑤由于工期较紧，支护和排洪沟的防护应尽可能和基础土方开挖同步进行，尽量不占用工期；
⑥施工方案应保证综合造价最优；
⑦要确保噪声小，不扰民，环保。经过综合比较，在确保技术可行、经济合理的前提下，最大限度地节省工期，最终选择锚喷-止水帷幕-暗柱组合体系对该工程进行支护。
1.2止水帷幕为防止东侧排洪沟向基坑内透水，加强沟壁稳定性，在基坑东侧设计1条止水帷幕，止水帷幕采用高压喷射灌浆形成，帷幕结构采用30°摆喷，使高喷帷幕之间形成“焊接”式连接，孔距采用1.10m，帷幕水泥墙厚度一般为200～300mm，帷幕形成后改变了排洪沟污水地下径流途径，形成有效的防护体系。止水帷幕深度必须保证基坑底部渗流稳定，否则将引起基坑周边沉陷。根据地质报告，同时结合场地地质条件，帷幕做成嵌岩式防渗板墙，深度进入白云质灰岩60cm，注浆后在孔中插入φ89mm钢管桩形成微型桩，加强帷幕连接处的薄弱点，并有效地加固边坡，如图2所示。止水帷幕采用三孔喷注，主要参数为：水压32～35MPa；浆量70～90L/min；浆液相对密度1.60；气压0.7～0.8MPa；提速15～20cm/min；摆速15～20次/min；摆角30°；水泥用量0.93～0.94t/m3；花管直径89mm。图2止水帷幕平面示意1.3锚喷支护体系为保证基坑安全，在基坑四周采用复合锚喷支护结构作为基坑的主要支护体系，支护设计采用“北京理正深基坑支护F-SPW5.03”计算。根据基坑开挖的深度和周边地质情况将基坑分成4个单元，分别采用不同的结构形式来进行支护。下面以第1单元为例进行说明：一单元开挖深度13.6～14.35m，设置4道锚杆，锚杆间距1.5m。第1道预应力锚杆穿透排洪沟，采用无粘结预应力筋，在沟东侧利用槽钢进行锁定；第2道预应力锚杆长14m，自由段4m；第3、4道非预应力锚杆长2m(见图3)。所有预应力锚杆杆体孔径150mm，采用1φ15.2钢绞线制作，张拉力为80kN；非预应力锚杆杆体孔径φ130的用1φ25钢筋制作，杆体注浆采用M15水泥砂浆；锚喷面采用，锚喷面C20细石混凝土喷射厚度6～8cm(注：最下面2道锚杆长度根据地质情况调整)。图3第1单元支护及帷幕剖面1.4东侧暗柱加强由于基坑开挖后东侧基坑壁至排洪沟只有5～7m的宽度，排洪沟形成基坑东侧地上悬河，基坑东侧剩余土体相当于河堤，为了确保基坑壁的安全，防止排洪沟排水时河堤向基坑内滑移，在基坑第1单元设置暗柱，暗柱截面尺寸200mm×200mm，凹入基坑壁，外侧和锚喷面平齐。柱内配置4φ16钢筋，箍筋按配置，如图4所示。暗柱深入岩层，第1排锚杆和第3排锚杆穿过暗柱锚固，第2排预应力锚杆的腰梁和暗柱垂直连接，形成类似于排桩的格构，可以有效加固土体，防止杂填土坍方和土体滑移，如图5所示。图4暗柱示意www.tmgc8.com
2支护施工
2.1止水帷幕施工施工流程为：定孔(复核)→造孔→下喷射管→制浆→喷射高压水(高压气)→悬摆提升(废浆排出)→成桩、成墙→回灌→插入钢管→结束。
2.1.1施工工序止水帷幕施工采用地质钻机成孔，经取芯验证进入白云质灰岩60mm停止钻孔。钻孔采用跳打方式，按照孔位编号，先施工单号孔，单号孔全部施工完毕再施工双号孔。提出钻机后，将高喷台车移动到孔位上方，水、气、浆准备就绪后，将喷管下到孔底，开始摆喷提升，孔口废浆引入基坑中自然固结。注浆管摆喷提升至孔口后，停止喷注浆，将钻机移至下一个孔位。单号孔采用逆时针摆喷，双号孔采用顺时针摆喷。
2.1.2施工难点及处理措施(
1)根据土方开挖揭露情况，排洪沟向西约15m范围内全部是杂填土层，深4～6m，杂填土由矿渣、砖瓦石块等杂物构成。施工中发现钻孔进程中注入孔内的水未形成泥浆护壁，而是全部渗漏流失，排洪沟挡土墙缝隙中局部有水出现，喷浆过程中排洪沟底部有水泥浆上翻，表明杂填土层透水性很强，开挖过程中局部放大了土方开挖的放坡系数，基坑深6m范围内放坡系数为1﹕0.25，6m以下放坡系数为1﹕0.1，以保证支护前坑壁稳定。
(2)悬摆提升过程中杂填土层受高压水、气的切割，土层混水成为泥浆自孔口流出，土层中砖石等杂物下坠落入孔中，致使喷浆完成后，钢管下沉困难。经过现场分析采用两种解决办法：一是将钢管端头切割焊接加工成锥形，利用高喷台车操作平台压力使钢管下沉；对孔口堵塞严重，确实无法下沉的钢管，采用在原孔位外侧50cm处重新成孔，成孔后立即沉入钢管，随后静压注浆，注浆后和原有帷幕连成一体，钢管微桩仍旧起到对帷幕的加强作用，如图6所示。2.2锚喷施工2.2.1工艺流程边坡开挖边坡修整定位放线(暗柱剔槽)成孔插筋注浆(暗柱钢筋施工)挂网喷射混图6帷幕补桩做法示意凝土。
2.2.2工程难点及处理措施
(1)本工程分预应力锚杆和非预应力锚杆两种，预应力锚杆多集中在土层中，采用XU-100型钻机(麻花钻)成孔，位于岩层的非预应力锚杆采用风动嵌孔锤成孔。由于本工程地质条件变化较大，同一个孔在不同孔深位置往往会穿越杂填土、粘土、碎石胶结、白云质灰岩等不同土石层，局部还会遇到原有建筑物的毛石混凝土基础，另有部分地段出现砾石层。钻进过程中由于碎石胶结层土石分布不均匀，造成钻杆前进过程中容易折断，成孔后钻杆之间的连接套丝难以拧开，造成钻杆难以拆除，影响钻孔进度。
(2)针对孔深不同位置处土质变化较大的情况，采用麻花钻机、嵌孔锤和洛阳铲相配合的施工工艺，针对不同地层，及时更换钻进设备并清理出孔内杂土。施工中作业人员对麻花钻机和嵌孔锤的位置做出标记，并精确调整钻进方向，确保不出现卡钻现象；麻花钻钻杆难以拆除时采用乙炔焰对接头套丝进行加热，帮助拧开钻杆；在砾石层采用嵌孔锤成孔，增加钻进和回撤频率，并及时清孔，防止坍孔夹住钻头。(3)针对工程杂填土层土质较差，易坍方，尤其是施工期间处于雨季，为防止坍方，基坑边坡修整完成之后立即喷射1层2～3cm厚的素细石混凝土，然后开始进行钢筋绑扎和钻孔施工。
2.3暗柱施工(
1)暗柱剔槽基坑土石方开挖完成一步，立即进行暗柱剔槽工序，杂填土层人工进行剔槽，碎石胶结层采用液压油锤配合人工，确保暗柱保护层复合设计要求。
(2)暗柱钢筋分步施工，预留出接头长度，接头采用焊接进行施工，接头按规范错开，并保证同一截面接头不超过50%。
(3)暗柱混凝土采用喷射混凝土，和锚喷面同时喷射。
3基坑监测该工程属于一级基坑，开挖放坡系数较小，原地坪以下4～6m范围内为杂填土，土质疏松，粘聚力差，基坑西侧和北侧为施工主要通道，动荷载较大，且
1基细石混凝土1m封底，防止桩端土遇水软化。该工程后经动测、静载检测，单桩极限承载力和沉降均符合要求。竣工后沉降观测未发现不均匀沉降。
(2)实例2以粘质土层为持力层，使承载力提高。对该类型软土地基上的静压预制桩统计，发现在沉桩后随着时间的延长，桩的承载力普遍提高，有明显的时效性。其原因为：对具有触变性的粘质土，依据沉桩机理，它在受外来扰动时，土体强度急剧下降，甚至发生流动，土层承载力降低，出现少于单桩竖向承载力特征值情况，当休压后由于超孔隙水压消散，土体颗粒重新排列固结、桩超直径增大等原因，使土层承载力逐渐增大，初期增长快，后期慢，1年后固结基本完成，最终承载力也趋于稳定，桩的承载力可达终压力的2倍以上。www.tmgc8.com
4结语
(1)管桩施工出现问题，首先应认真进行现场勘测，特别是以静载试验为主要依据进行分析，制订相应措施，并严格实施，同时做好观察、检测。
2)静压桩的终压力不等于单桩竖向极限承载力，它实际上只是土体对桩的瞬间抗力。桩土间相互作用的机理复杂，土层地质性状多变和区域性差异大等诸多原因，使在确定终压力时应以静载试验为主，结合静力触探、标准贯入等原位测试数值，根据具体的地质、持力层、设计承载力、桩入土长度和桩身强度等情况来确定，做到既保质又节约。如以粘质土层为持力层，终压力可取0.9～1.1倍单桩承载力特征值，以砾砂层为持力层终压力可取1.2倍单桩竖向极限承载力。
