【摘 要】通过对某工程地质情况的分析，对桩锚结构结合止水帷幕在该工程深基坑开挖的应用进行了研究，对施工提出了具体的建议，积累了深基坑设计和施工经验，从而保证工程施工的顺利进行。

　　【关键词】深基坑;钻孔桩;旋喷桩;预应力锚索

　　1.工程概况

　　某工程由6栋高层住宅楼组成，场地内设2层地下室，采用框架结构，筏板基础，建设用地面积29144.43m²，总建筑面积142265 m²，地上建筑面积102364m²，地下总建筑面积39901m²，基底相对标高为-10.60～-12.00m，基坑开挖约10.40～13.80m。

　　2.场地岩土工程条件

　　2.1场地地层

　　场地地层为新近人工填土、第四系沉积土和第三系凝灰岩、砂岩及其风化残积土。基坑支护影响范围内的土层如下：

　　(1)杂填土：分布大部分场地，欠压实，厚度小。工程性能差。

　　(2)含砂粉质粘土：可塑～硬塑状，层位稳定，厚度较小，e=0.63，E_s=5.05MPa，a_v=0.33MPa-1，C_k=13.37KPa，Φ_k=18度，标贯击数平均值N=9.4，f_ak=160kPa，工程性能一般。

　　(3)粗砂：稍密状，饱和，层位稳定，厚度小，水上坡角33.8°，水下坡角23.2°，标贯击数平均值N=11.5，f_ak=180kPa，工程性能一般。

　　(4)粗砂：分布全场地。稍密～中密，饱和，水上坡角33.4°，水下坡角21.4°，标贯击数平均值N=18.0，承载力特征值fak=240kPa，工程性能较好。

　　(5)粉质粘土：分布全场地，可塑状，厚度变化大，e=1.43，E_s=4.66MPa，a_v=0.55MPa-1，C_k=18.85kPa，Φ_k=12度，标贯击数平均值N=12.5，f_ak=150kPa，工程性能一般。

　　(6)强风化砂岩：局部钻孔有揭露。厚度小，主要集中在场地的东北角。饱和抗压强度标准值3.87MPa，工程性能一般。

　　(7)中风化砂岩：除个别钻孔缺失，全场地均有分布。厚度大，层位稳定，承载力高，饱和抗压强度标准值19.30MPa，f_ak=2000kP。

　　(8)中等风化凝灰岩：分布全场地，凝灰层状结构，块状构造，层位稳定，厚度大，岩体较完整，承载力较高，饱和抗压强度标准值3.95MPa，为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，f_ak=1200kPa。

　　2.2地下水

　　地下水赋存于第③层粗砂与④层粗砂中的孔隙潜水，富水性透水性较强。地下水主要接受大气降雨渗入补给。实测钻孔稳定水位埋深为1.80～5.30m。

　　2.3地基土承载力及工程设计参数表

　　

　　3.基坑支护设计

　　3.1设计原则

　　(1)本基坑设计安全等级为一级。

　　(2)本工程为临时性基坑支护结构，其安全和正常使用期限为1年，超过此期限时，应及时通知设计人员，重新评价其安全性。

　　(3)距基坑边2m范围内不得堆载，2m外附加超载不得超过10KPa。(钢筋堆场不能超过20KPa。)

　　(4) 基坑坡顶四周设不低于1.2m的防护拦。

　　(5)基坑周边预留1.50m施工工作面。

　　3.2设计思路

　　场地东侧距离红线最小距离约9m，西北侧距离红线最小距离约5.6m，南侧距离红线最小距离约11.0m，北侧距离红线最小距离约13.5m。基坑北面及东侧、南侧均分布有居民房，西侧为街道。根据基坑边线与红线的距离关系及用地环境条件，采用钻、冲孔灌注桩和锚索支护，桩间采用高压旋喷桩形成封闭的止水帷幕，止水帷幕内采用管井疏排地下水。

　　3.3设计参数

　　3.3.1钻、冲孔桩

　　(1)钻、冲孔灌注桩桩径φ800(1000)，桩中心距为1.0m(1.2m)，有效桩长11.3-20.8m，桩端必须嵌入中等风化岩层中不少于1.50m。

　　(2)桩顶设高600宽1000(1200)的冠梁，桩身主筋锚入冠梁中35d;

　　(3)桩及冠梁混凝土强度等级为C25，桩身混凝土按水下灌注要求，塌落度为180-220;钢筋的混凝土保护层厚度为50mm;

　　(4)钢筋主筋HRB335、HRB400，箍筋HPB235;

　　(5)桩长、桩径不能小于设计值，桩身垂直度偏差不大于0.5%，成桩后可采用低应变法检测桩身质量。

　　(6)应按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)有关规定进行施工及质检，建议施工前进行工艺性试桩，验证施工工艺，确保嵌岩深度。

　　围护桩位置平面图如图1所示。

　　3.3.2高压旋喷桩

　　(1)高压旋喷桩桩径φ600mm，设置于支护桩之间形成止水帷幕，高压旋喷桩均要求钻入中风化岩中不少于0.10m。www.tmgc8.com

　　(2)采用双重管工艺，高压旋喷压力不小于20MPa。浆液水灰比为1：1。

　　(3)采用强度等级为P.O.32.5级的普通硅酸盐水泥。

　　(4)旋喷孔位按支护桩实际施工位置确定，保证旋喷桩能填充桩间空隙。

　　(5)在喷浆过程中，如出现压力骤然下降、上升、冒浆异常时，应查明原因及时采取措施。

　　3.3.3预应力锚索

　　(1)锚孔孔径为130mm，拉筋为3～5根7Φ5钢绞线，外留1.2m的张拉行程，水平间距为2.0m。

　　(2)外锚头为OVM15锚具，锚固于腰梁之上。

　　(3)腰梁高0.50m，宽0.50m，混凝土强度等级为C25。

　　⑷部分锚孔位于地下水位以下，成孔钻进应跟管钻进，确保不发生流砂、垮孔等情况，出现流砂时应降水后再成孔。

　　⑸施工前宜进行锚索的试成孔和张拉试验，以验证锚索施工的可行性和安全性。

　　⑹凸角处和避让建筑物的部位锚索成孔角度可适当调整，避免交错。锚索长度不小于设计值，成孔倾角为45°的锚索端部入岩不少于2.00m。

　　围护结构剖面图如图2所示。

　　3.3.4基坑降、排水

　　(1)基坑止水帷幕内地下水采用大口径管井疏排，基坑周边管井设于施工工作面上，水平间距为30米。管井外径600mm，内径400mm，深16米(或到中风化岩面)，水泵置于13m深。

　　(2)坡顶设φ315PVC管排水管、坡底设排水沟、集水井排水。

　　(3)抽出的基坑内积水经多级沉砂池沉清、达到排放标准后排放。

　　(4)在坡顶边缘砖砌15cm高挡水矮墙，并设反坡，以拦截地表水，并备足应急水泵，以防台风、暴雨造成基坑积水。

　　4.基坑开挖

　　(1)基坑开挖之前，必须准确放线;并做好挖土机械、运土车辆的通道布置、挖土顺序及堆土位置的安排，严禁将挖出的土堆置于基坑周边。基坑施工时，先施工支护桩，再施工高压旋喷桩封水桩，降水7天后再进行基坑开挖。

　　(2)基坑开挖应分层开挖分层支护，开挖到基底前应提前备料，快速施工，严禁长时间停滞。每段开挖长度不宜大于20m，每层开挖深度必须严格按照支护施工要求进行，一般不宜大于2.5m。不得超挖，并应配合锚索施工，开挖后应迅速修整坡面、施工锚索、敷设钢筋网、喷射混凝土。

　　(3)挖土时严禁碰撞桩体，石方爆破时应采取措施保护桩体，临近桩体段宜采用光面或预裂爆破。

　　(4)合理安排基坑土方开挖顺序，使基坑坡面暴露时间最短，土方开挖不得碰撞已经施工好的支护结构及喷射混凝土。

　　5.基坑监测

　　基坑监测应由基坑开挖开始至基坑回填完毕的时间段全程进行，以便达到信息化施工。

　　5.1 监测要求

　　基坑监测以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅，观测点的布置应能满足监测要求。

　　施工的时候，加强监测基坑周围地下水位的变化，并加强对周边建筑物进行各种变形检测，严格控制基坑坡顶水平位移、地面沉降量和围护结构的水平位移。

　　5.2 监测点布置

　　观测点及基准点在坡顶开挖整平后设置，并在施工过程中妥善保护。基坑边坡顶部的水平位移和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，基坑周边中部、凸角处应布置监测点。监测点间距不宜大于20m，每边监测点数目不应少于3个。

　　5.3 观测频率

　　变形观测点应在布设初始建立初读数。基坑开挖过程中，相邻两次的观测时间间隔不宜超过1天;基坑开挖支护结束一个月后观测时间间隔不宜超过5天;下大雨天或出现可能促使变形加快的情况时(如坡顶超载显著增加，超过设计允许值)应加密观测次数;基坑开挖完毕和桩基础施工完且变形已趋稳定时可适当延长间隔时间，不少于每个月二次;当基坑回填完后，可结束观测。如发现变形发展速率较大、支护结构开裂等情况，应增加观测密度，并及时向监理、设计人员和施工人员报告监测结果。当变形急剧发展、出现破坏预兆时，应对变形连续监测，及时掌握变形发展趋势和准确判断基坑安全性状。

　　5.4 基坑及支护结构监测报警值表

　　

　　6.应急预案

　　6.1当出现下列情况时应立即停工并采取应急措施，在应急措施处置后立即报请建设单位和设计单位处置：www.tmgc8.com

　　(1)基坑边缘位移较大或位移速率突然加大;

　　(2)基坑顶部地表面出现连续裂缝或较宽的非连续裂缝;

　　(3)周围建筑或道路出现裂缝或较大的不均匀沉降;

　　(4)基坑边坡出现局部坍塌或其他异常现象。

　　6.2支护结构出现险情的具体应急措施有：

　　(1)坡顶出现失稳险情的应急措施

　　①坡脚回填土、砂石或砂袋等，回填反压土高度至能保证基坑变形完全稳定为止。

　　②对坑底进行加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。

　　③坡顶卸载：坡顶一定范围内的土体挖除，减少坡顶荷载。

　　④锚索失效应急处置，增加斜撑、角撑和锚索、拉锚桩等。

　　(2)出现涌水流砂等险情的应急措施

　　①增设坑内降水设备，降低地下水。

　　②对较严重的流砂现象应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.5～1.0m以下。

　　③对坑壁渗漏采取注浆、速凝剂、海带等封堵措施。

　　7.结语

　　由于设计合理，施工认真，本基坑工程顺利完成施工，没有对周边环境造成不利影响。在周边环境复杂，建筑物、道路、管线与基坑距离较近时，采用桩锚支护结构，支护钻孔桩间设置旋喷止水桩，可有效控制基坑支护位移，分离基坑内外地下水，降低基坑施工对周边环境的影响，是一种安全合理的支护结构形式。

　　参考文献

　　[1]赵同新.深基坑支护工程的设计与实践[M].北京：地震出版社.2010-01-01.

　　[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社.1998-07-01.

　　作者简介

　　邱学林 1965--，男，黑龙江省哈尔滨市人，本科学历，副总工程师，研究方向：岩土工程

上一篇：谈外挂提升脚手架在高层建筑施工中的应用