1工程概况

 

　　本文介绍的工程位于机场附近，其主楼为钢筋混凝土劲性柱框架结构，辅楼、报告厅为钢结构，总建筑面积13450m2，地下室1层，地上9层。本大楼±0.000=5.100m，场地自然地面标高4.2m，基底相对标高-5.85m，地下室基坑开挖深度为4.95m。基地东北角及西北角有主楼的两个劲性柱基础加深坑，坑底标高为-7.35m，实际开挖深度为6.45m。大楼基地周边均有机场道路设施，距离道路最近处为6.00m，周边环境相对比较复杂，在基坑影响范围内有需要保护的建筑物和管线。地下室北侧离一根D100水管及电缆线距离约2.4m。西侧为飞行部院区环行主车道，相距一根机场光缆距离仅6.2m。东、南两侧相隔绿地为虹桥机场住宅建筑群。

 

　　2地质条件

 

　　本工程区域内地下静止水位在地表下0.3～0.8m，地下水对混凝土无侵蚀性。土层中存在一层③夹层，为透水性极大的砂质粉土，恰好处于坑底上下深度，基坑开挖后，极易产生流砂及管涌现象，因此，放坡开挖是不可行的，必须做好基坑隔水及坑内降水措施。

 

　　3围护方案设计

 

　　本工程基坑开挖深度为4.95m，局部加深到6.45m，在确保施工及使用安全的前提下，根据基坑水平各方向尺度及开挖深度，设计了两套围护方案。

 

　　方案1采用复合土钉墙+水泥土搅拌桩重力坝+SMW工法+支撑的围护结构方式进行基坑围护。基坑东北角考虑到与临近建筑物间距过近且地下有2根高压电缆需保护，作为基坑开挖阶段的挡土结构采用SMW工法加型钢支撑；基坑南面因施工场地较为宽阔且地下没有需保护的管线，故采用经济实用的复合土钉墙水泥搅拌桩可解决基坑的止水问题，保证基坑开挖期间坑外的水不会流进坑内。其优点是土方可一次性开挖，施工便捷，周期较短；缺点是支撑数量多且跨度大，基坑位移大，造价较贵。

 

　　方案2采用复合土钉墙+水泥土搅拌桩封闭止水挡土内套打钻孔灌注桩+钢管斜抛支撑的围护结构方式进行基坑围护。基坑北侧为双排搅拌桩内套打准600钻孔灌注桩，东侧为一排钻孔灌注桩加双排搅拌桩，桩顶浇注钢筋混凝土圈梁加2根D609×16钢管角撑，5根D609×16钢管斜抛支撑，南侧采用双排搅拌桩做止水帷幕加打5层土钉墙进行挡土。基坑内加深部位采用双排搅拌桩封闭。其优点是支撑数量少、跨度小，基坑位移变形小，相比较方案1造价低，但土方分二期开挖，施工周期相对较长。综合两围护方案的利弊，考虑到围护结构的经济性、稳定性，最终我们选择了方案2。

 

　　4围护结构总体施工部署

 

　　施工准备→搅拌桩土方开槽→围护搅拌桩施工→坑底土体加固→围护钻孔灌注桩→轻型井点降水→围护桩压顶圈梁、围檩施工→土钉墙土方开槽→土钉墙围护施工→水平钢支撑施工→南区土方开挖→北区土方开挖→基础南区、北区大底板施工→基坑东北角留土部分钢管斜抛支撑施工→留土部分土方开挖→留土部分基础底板施工→钢管斜抛支撑拆除。

 

　　5施工技术措施

 

　　5.1搅拌桩

 

　　本工程水泥土搅拌桩采用国产双头搅拌机施工，搅拌桩设计为准700@500mm，桩身搭接200mm。水泥掺入量13%，水灰比为0.55，使用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥。采用2次喷浆3次搅拌的施工工艺，钻头提升速度平均小于0.7m/min；搅拌速度46r/min；注浆泵出口压力0.4～0.6MPa。主要施工要点：

 

　　（1）应严格控制桩定位偏差，偏差不得大于5cm，桩身垂直度偏差不超过1.5%。

 

　　（2）注浆搅拌钻进，必须保证连续供浆，若因故断浆必须把搅拌头下沉至断面以下1.0m，再慢速提升注浆搅拌。搅拌供浆时，机、泵施工人员应保持有效联络。

 

　　（3）重复下切搅拌时，要求沿桩长的喷浆量均匀，成桩结束浆液也应用完。

 

　　（4）为防止水泥浆离析，应在灰浆拌制中不断搅动水泥浆，待注浆前缓慢倾入集料箱中。

 

　　（5）合理地控制预搅下切速度，保证水泥土搅拌均匀。

 

　　（6）为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，喷浆座底30s，使浆液完全到达桩端。水泥及外掺剂重量比误差不大于±5%。

 

　　（7）施工中如发现桩机有不正常的震动、倾斜或位移等现象，应立即停机检查，必要时应提钻重打。

 

　　（8）由于相邻桩体搭接，每一施工段要连续施工，相邻桩体间隔时间不得超过24h，防止因搅拌桩强度增加过高而影响灌注桩钻孔。

 

　　5.2灌注桩

 

　　围护钻孔灌注桩设计规格为准600，共计80根，东北二侧搅拌桩内套打准600@1000的钻孔灌注桩，设计桩长10m，混凝土强度等级为C30。采用正循环钻进，泥浆循环采用自然造浆进行冲渣护壁。泥浆比重控制在小于1.20，沉渣厚度≤100mm。

 

　　5.2.1施工要点

 

　　（1）成孔钻进施工钻机定位必须水平、稳固。天车、转盘、桩位的中心应三心成一铅垂线。

 

　　（2）合理设计钻头，钻头上部加设保径护正圈，使钻头回转平稳。

 

　　（3）经常检查钻杆，发现弯曲立即更换。

 

　　（4）开孔和换层钻进时，采取轻压慢转；发现有地下障碍物，立即采取措施处理，不能盲目强行钻进。防止主动钻杆晃动过大。

 

　　（5）发现钻孔偏斜时，应采取纠斜措施，或用粘土回填，重新成孔。

 

　　（6）合理调配泥浆性能，防止缩径和坍孔。

 

　　（7）经常检查钻头直径，发现磨损及时修复，以防止因钻头磨损影响钻孔的设计直径。

 

　　（8）第一次、第二次清孔，沉淤厚度必须控制在≤100mm以内，以满足设计与施工规范要求。

 

　　（9）原始资料必须齐全、准确、真实，并及时整理提交。

 

　　（10）原材料进场时，必须要求供应商提供产品的合格证书。同时，对钢材及时做试验分析报告，混凝土试块全部送检。

 

　　（11）对成孔、清渣、灌注、钢筋笼制作与吊放按规定的测点要求，分别准确及时检测记录在册。

 

　　（12）对质量监控及其它各项原始记录报表应及时整理，定期会同甲方、监理及质检部门进行抽检。此外，应严格按照规范规定及建设单位和设计单位的要求，对部分桩孔进行成孔测试。

 

　　（13）混凝土初灌量应保证导管底部一次性埋入混凝土内1.3m以上。

 

　　（14）灌注混凝土应连续不断地进行，及时测量孔内混凝土面高度，以指导导管的提升和拆除。

 

　　5.2.2工序搭接时间控制

 

　　由于本工程围护体系东北二侧搅拌桩内套打钻孔灌注桩，因此，在施工过程中应严格控制好两者之间的搭接时间。如果搭接时间过短，由于水泥搅拌桩养护时间不够，造成水泥搅拌桩强度过低，则起不到应有的护壁作用；反之如果搭接时间过长，由于水泥搅拌桩强度过高，使钻孔灌注桩成孔困难，会造成施工速度慢。根据围护工程设计要求和施工实际情况，在水泥搅拌桩施工5～7d后开始进行钻孔灌注桩施工，无论从成孔质量还是从垂直度、充盈系数等检测数据来看，都符合《钻孔灌注桩施工规程》的要求，达到了预期的目的。

 

　　5.3土钉墙

 

　　本工程在搅拌桩达28d养护期后，分层开挖并打设土钉。土钉采用准48×3.5钢管制作，钢管除底部3m以外全长范围钻有注浆孔，并有倒刺。高度方向共设置5排，土钉竖向间距019m，水平方向间距1.0m，采用梅花形布置；土钉长度量：第一排9m、第二排12m、第三排12m、第四排9m、第五排9m，与水平呈15°夹角。钢管压入后立即注入水泥浆。水泥浆水灰比小于0.55，掺2%水玻璃，注浆压力小于0.3MPa。主要施工要点：

 

　　（1）注浆后立即喷射第一层混凝土面，厚度为3cm，绑扎钢筋网，再次喷射第二层混凝土面7cm。注浆后至少养护36h方可挖至坑底标高。喷射混凝土强度等级C20，水灰比0.45，骨料5～10mm，厚度为100mm。钢筋网为准6@200双向，网筋间距误差≤±2cm，保护层厚度≥2cm，钢筋用铁丝绑扎，上下层搭头为点焊。

 

　　（2）设置土钉以及喷射混凝土等工序应连续进行，并在12h内连续完成支护。土钉与联系钢筋、网片、井型垫块应焊牢，钢筋网绑扎搭接长度不小于30mm，加强筋搭接长度不小于10d，且与土钉牢固连接。

 

　　5.4轻型井点降水

 

　　本工程基坑大面积开挖深度为4.95m，局部深坑开挖深度达6.45m，经认真研究，确定采用沿基坑四周设置3套轻型井点，基坑中间设置1套轻型井点。井点管长度6m，其中滤管长度0.8m，井点管直径48mm，井点管距离1.5～2.0m。经预降水10d后开挖，满足基坑降水深度。

 

　　5.5土方开挖

 

　　本工程根据围护设计要求，土方分二期进行开挖，即南、北两个区域。先开挖南区，再开挖北区。

 

　　工况一：南区开挖先分层开挖土钉墙工作面，分层施工土钉墙。待其施工完毕，进行开挖本区土方，采用大挖机大开挖的方法开挖渐退。坑底采用中挖机及人工进行收底，并水平驳接给大挖机。

 

　　工况二：南区基坑挖好，进行北区西侧的土体开挖。开挖方法同南区。

 

　　工况三：待已开挖的区域底板施工完毕，进行开挖基坑东北角区域，开挖此区域需逐块、分层进行。即放坡、抽槽挖出一道支撑的工作面，进行安装支撑，待安装好，再开挖这一块土体至坑底，浇筑混凝土垫层。再进行下一道支撑的开挖。依次挖出剩余土体即可。

 

　　5.6钢支撑的安装与拆除

 

　　5.6.1钢支撑的安装

 

　　本工程由于基坑西北角紧靠已建建筑物，且此处基坑开挖很深。在基坑开挖时对此部位的围护变形要求很高。故采用D609×16钢管斜抛撑。斜抛撑中部支承于钢立柱上，钢立柱用角钢拼焊成格构型，焊缝高度大于8mm。钢立柱与桩内主筋焊牢后插入钻孔灌注桩内，混凝土浇筑至坑底标高。QL900×700用C30混凝土，支撑处埋设预埋钢板。当养护到80%强度后方可架设支撑。

 

　　5.6.2钢支撑的拆除

 

　　当底板完成后，浇筑传力带，达到强度后拆除斜抛钢支撑。

 

　　5.7现场环境监测

 

　　由于本工程基坑围护结构施工工序比较复杂，为确保周边环境和施工作业安全，使基坑施工全过程处于受控状态，对围护结构内力、变形、位移（水平位移、垂直位移）、基坑支撑结构的轴力、坑内外地下水位等进行全方位、全过程的跟踪监测，及时采集和处理监测数据，开展了信息化的作业指导，确保了基坑施工的安全、顺利完成。

 

　　6结束语

 

　　本工程在基坑围护设计中，由于综合考虑了技术、安全、经济等因素和科学地选择了适合本工程特点的方案，并在基坑施工过程中，严格按照“时空效应”的原理，遵循“分层、分块、留土护壁、对称”的总原则，因此，在基坑开挖后，通过实施信息化管理，各项指标均符合围护设计的要求。整个基坑施工没有对周边建筑、管线产生任何不利影响，确保了基坑工程及周边环境的安全。

 

　　参考文献：

 

　　[1]徐正来.复合土钉墙稳定性分析[J].水文地质工程地质，2006，28（4）：9～11.

 

　　[2]丁克胜.盖挖逆作法超深基坑绿色施工评价分析[J].地下空间与工程学报，2011.