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摘要：本文結(jié)合實(shí)際情況，從深基坑施工的施工工藝、質(zhì)量、安全管理等幾個(gè)方面進(jìn)行探討分析。...

北京門頭溝人保大廈工程深基坑施工技術(shù)方案的探討

陳 沖

（中建新疆建工集團(tuán)第五建筑有限公司  102300  北京）

    近年來(lái)，由于城市的快速發(fā)展和地下空間的快速推進(jìn)，城市大型及高層建筑的大量建設(shè)，使得深基坑支護(hù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也成為基礎(chǔ)工程施工的重中之重。深基坑支護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)極富于挑戰(zhàn)性的工作，技術(shù)性很強(qiáng)，涉及到巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)和地質(zhì)水文等學(xué)科，且施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)性極高。而深基坑的支護(hù)不僅要保護(hù)坑內(nèi)人員的安全，也要防止基坑土體的移動(dòng)，保證周圍附近建筑物、道路、地下管線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文結(jié)合實(shí)例對(duì)深基坑進(jìn)行技術(shù)探討。

1.工程概況

    本工程位于北京市門頭溝區(qū)中門寺街16號(hào)，具體位置參見(jiàn)（圖1，擬建場(chǎng)區(qū)地理位置示意圖）。位于山區(qū)，四周圍繞高山，夏季多雨。歷年雨季降水量最高為470mm。

 

    基坑約為長(zhǎng)方形，南側(cè)、北側(cè)長(zhǎng)為142m，南側(cè)邊坑距交通道路近4m，東側(cè)長(zhǎng)為67m，西側(cè)長(zhǎng)為71m 。基礎(chǔ)形式為滿堂基礎(chǔ)，西側(cè)為筏板基礎(chǔ)，東側(cè)為構(gòu)造底板，中間為柱基，最外邊為條基。基坑深-6.8m，在北側(cè)最深處為-7.10m。根據(jù)地勘報(bào)告，土質(zhì)表層為人工堆積之一般厚度為0.50～3.40m  的人工堆積之粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土素填土①層及卵石填土、房渣土①1層。人工堆積層以下為新近沉積之粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土②層及卵石、圓礫②1層；卵石③層及粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土③1層；卵石④層及粉質(zhì)粘土④1層。新近沉積層以下為第四紀(jì)沉積的卵石⑤層及粉質(zhì)粘土⑤1層；卵石⑥層。

    土質(zhì)分布較為均勻，但在-6.8m處其持力層為粉質(zhì)粘土。泡水宜軟，宜崩解。地質(zhì)報(bào)告顯示巖土工程勘察期間（2010年8月中旬)最深鉆探至標(biāo)高83.95m處（深25.00m），于鉆孔中未見(jiàn)地下水。而經(jīng)調(diào)查、了解，擬建場(chǎng)區(qū)歷史最高地下水位接近自然地面下8.00m。基坑周邊場(chǎng)地?zé)o影響基坑安全的建筑物，場(chǎng)區(qū)地下局部分布有電纜、上下水管線等設(shè)施。由于基坑開(kāi)挖已達(dá)五米以上，必須對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)時(shí)考慮到邊坡穩(wěn)定性，也要保證變形在允許范圍之內(nèi)。

2.支護(hù)方案的選取

    從地勘報(bào)告土質(zhì)剖面圖看，邊坡土質(zhì)良好，南側(cè)邊坡土質(zhì)較為單一，大部分為卵石土碎石土(人工成孔難度較大)，粉質(zhì)粘土只在邊坡西段的-4m～-7m一小部分位置，而東、西兩側(cè)邊坡大部分為粘性土—粉質(zhì)粘土，局部夾雜卵石碎石土，北側(cè)邊坡在西段各層土質(zhì)不一，較為復(fù)雜，各層都夾雜有卵石土、碎石土、粉質(zhì)粘土、雜填土，中段和東段的上部分雜填土、卵石土，從-3m 往下都是為粘性土—粉質(zhì)粘土。基坑開(kāi)挖深度最深處為7.1m，大部分為6.8m，而基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)，綜合考慮該工程采取土釘墻支護(hù)方案，“土釘墻”支護(hù)是依靠土釘體與土體之間的摩擦力將邊坡土體內(nèi)不穩(wěn)定區(qū)土體的側(cè)壓力，通過(guò)土釘?shù)乃�平拉力作用傳遞到穩(wěn)固區(qū)。在土釘支護(hù)體系中，土釘與土體共同作用，充分利用土體的自承能力和土釘與土體之間的摩擦力，約束土體的側(cè)向變形，形成一種自穩(wěn)性結(jié)構(gòu)，即增強(qiáng)了土的主動(dòng)受力能力，又增強(qiáng)了土體破壞的延性。由于土體延性的增加，即使土體支護(hù)體系發(fā)生破壞，也是漸進(jìn)性的。該工藝最大特點(diǎn)就是土體位移變形相對(duì)較大，一般變形為基坑深度的3‰，而在經(jīng)濟(jì)上其造價(jià)一般比樁墻支護(hù)方式節(jié)約30％-60％的費(fèi)用，而且施工工期短，方便快捷，穩(wěn)定可靠。如圖2，為中門寺土釘墻剖面圖。

    考慮到場(chǎng)地條件，采用同濟(jì)大學(xué)深基坑支檔結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件FRWSv40進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，用土釘墻對(duì)該基坑進(jìn)行支護(hù)時(shí)完全可行的。根據(jù)開(kāi)挖深度，采用不同坡面形式。土釘?shù)挠?jì)算參數(shù)如下： 

    土釘水平間距為1.5m ，豎向間距為1.4m ，按梅花型布置。土釘上每隔1.5m 要焊對(duì)中支架，土釘與水平面夾角為10°。土釘采用人工洛陽(yáng)鏟成孔，成孔直徑100-200mm。土釘端頭處彎一長(zhǎng)度為200mm的“雙耳”鉤，以便與單道Φ16橫向加強(qiáng)筋連接。土釘所采用鋼筋均為Ⅱ級(jí)鋼筋。

    土釘墻面層采用φ6.5的鋼筋編制成@250×250的鋼筋網(wǎng)，外設(shè)1Ф16橫向加強(qiáng)筋(橫向1.5m 布置一根加強(qiáng)筋)，橫通筋與土釘主筋端部焊接牢固。土釘墻面層噴射厚度為80-100mm的C20細(xì)石混凝土，混凝土配合比為水泥：砂子：石屑=1：2：2。注漿材料采用水灰比為0.5的水泥漿，水泥漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)大于15Mpa。土釘墻支護(hù)體系在坡頂設(shè)1.0m 寬度的護(hù)頂，在坡腳設(shè)置深度為20cm 的護(hù)腳。下層土釘需在上層土釘漿體強(qiáng)度、面層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75％后再進(jìn)行施工。

 

3.施工工藝

    3.1 施工工藝流程

    開(kāi)挖——修坡——定孔位——成孔——插筋——堵孔注漿——二次注漿——綁扎、固定鋼筋網(wǎng)——壓筋——釘端焊接——噴射混凝土面層——混凝土面層養(yǎng)護(hù)——循環(huán)下一層土釘施工。

    3.2 開(kāi)挖及修坡

    土方開(kāi)挖首先要保證足夠的邊坡土體自穩(wěn)條件，嚴(yán)禁超挖；其次要與土釘支護(hù)密切配合，根據(jù)本工程土質(zhì)條件及支護(hù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行土方開(kāi)挖做出以下施工要求：

    土方開(kāi)挖要求分步進(jìn)行，做到開(kāi)挖一步支護(hù)一步，支護(hù)一步開(kāi)挖一步，土方每步開(kāi)挖深度與土釘支護(hù)每步高度保持一致，每步挖深1.90m，嚴(yán)禁超過(guò)2.0m。

    基坑邊土體開(kāi)挖時(shí)，按設(shè)計(jì)的坡比進(jìn)行土方開(kāi)挖，預(yù)留10cm 厚土體，進(jìn)行人工修坡，邊坡支護(hù)完成后不得影響結(jié)構(gòu)施工。

    3.3 編扎鋼筋網(wǎng)

    修坡后按順序編扎鋼筋網(wǎng)，由于編網(wǎng)是隨開(kāi)挖分層進(jìn)行的，因此，上下層的豎向鋼筋搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于一個(gè)鋼筋網(wǎng)格長(zhǎng)度，以保證鋼筋網(wǎng)的整體性，有利于傳力。鋼筋網(wǎng)編結(jié)要均勻，平均間距不得超過(guò)200mm。上下段鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度大于300mm，否則搭接處需點(diǎn)焊。鋼筋網(wǎng)距土層剖面凈距不應(yīng)小于20mm。鋼筋網(wǎng)與土釘焊接牢固。

    3.4 造孔

    本工程土釘成孔主要采用人工洛陽(yáng)鏟成孔，成孔直徑100mm。在人工洛陽(yáng)鏟成孔過(guò)程中，角度向下傾斜10o，為控制角度，一則應(yīng)留出適當(dāng)?shù)氖┕すぷ髅妫�至少�?/span>7m，二則對(duì)斜墊板長(zhǎng)度、及高差做出一定的調(diào)整。如斜墊板長(zhǎng)2000mm，則墊板高差應(yīng)為350mm。

    3.5土釘制作與安放

    土釘定位于孔的中心位置，需沿長(zhǎng)度每隔1.50m 焊上定位支架，定位支架的高度要確保使錨筋能夠居中。

    3.6 注漿

    注漿方式為底部注漿，即將注漿管插至距孔底250mm～500mm。漿液從孔底開(kāi)始向孔口灌填，孔口設(shè)置止?jié){塞。補(bǔ)漿一般不少于2次，保證漿液擠滿孔壁。一次拌合的水泥漿應(yīng)在初疑前用完；注漿前應(yīng)將孔內(nèi)清除干凈，注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30分鐘時(shí)應(yīng)用水潤(rùn)滑注漿泵及其管路，向孔內(nèi)注入漿體的充盈系數(shù)必須大于1。

    3.7 土釘端部焊接

    土釘均采用土釘端部與加強(qiáng)筋、鋼筋網(wǎng)相互焊接的形式。各鋼筋的位置由里向外是：鋼筋網(wǎng)，水平加強(qiáng)筋，土釘端頭鎖定筋。

    3.8 噴射混凝土

    噴射砼時(shí)，噴頭與受噴面要保持垂直，距離保持0.6m～1.0m。作業(yè)面的噴射順序應(yīng)是自下而上，從開(kāi)挖層底部開(kāi)始向上施噴，這樣可防止噴射混凝土自重懸吊于上層土釘，增加上一層土釘荷載，尤其是當(dāng)上層土釘注漿和噴射混凝土尚未達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，更要盡量避免。

4.排降水系統(tǒng)

    由勘探報(bào)告得知，地基下無(wú)水，但要對(duì)上層滯水應(yīng)采取有效措施。在基坑開(kāi)挖至-6.5m處，涌現(xiàn)大量地下水，分析其水來(lái)源，主要在于基坑支護(hù)期間正值北京地區(qū)雨季，其降水量歷年最高，基坑正處于所有山腳的最低處，造成了周圍地表水的匯流，而滲流土質(zhì)為粉質(zhì)粘土。采用兩臺(tái)抽水機(jī)進(jìn)行排水，結(jié)合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)經(jīng)驗(yàn)，估算其滲透系數(shù)在0.2m/d，降水只需在-7.6m以下即可。故采用明排措施。設(shè)置環(huán)形排水溝，設(shè)集水坑進(jìn)行疏排水。基坑支護(hù)坡頂處設(shè)1.0m 寬度的護(hù)頂及400mm高的擋水墻，在坡面水平方向每隔5m，豎直方向每隔2m 梅花設(shè)置一泄水孔，在坡腳處設(shè)置深度為20cm 的護(hù)腳。

5.深基坑支護(hù)質(zhì)量技術(shù)保證措施

    5.1 土釘墻支護(hù)施工過(guò)程處理措施

    5.1.1 由于地質(zhì)條件、施工的復(fù)雜性，基坑各邊坡地坪標(biāo)高不一致，基坑深度也不同，邊坡土釘?shù)呐艛?shù)可能發(fā)生變化，土釘長(zhǎng)度和間距應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況由技術(shù)人員做相應(yīng)調(diào)整。（如出現(xiàn)土質(zhì)較差，成孔達(dá)不到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，應(yīng)對(duì)土釘進(jìn)行減短加密處理）

    5.1.2 因地下障礙物(碎石土或者地下預(yù)埋管線)而無(wú)法按設(shè)計(jì)孔位或設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行成孔施工的，必須重新對(duì)錨桿進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算之后，對(duì)土釘入射角度、間距和位置進(jìn)行調(diào)整，以避開(kāi)地下障礙物。當(dāng)土釘間距調(diào)整幅度超過(guò)500mm或成孔深度比原設(shè)計(jì)孔深少2000mm 以上時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)與設(shè)計(jì)人員協(xié)商解決。

    5.1.3 成孔過(guò)程中遇地下水而縮頸、塌孔現(xiàn)象，可采用如下方法之一解決：

    (1) 成孔后立即下土釘并隨即注漿。已縮頸的土釘孔應(yīng)二次成孔以保證孔徑；若二次成孔無(wú)法保證孔徑，應(yīng)在相鄰處補(bǔ)孔。

    (2) 若現(xiàn)場(chǎng)地層情況與原勘察報(bào)告有較大出入，縮徑、塌孔嚴(yán)重而無(wú)法用洛陽(yáng)鏟成孔，應(yīng)及時(shí)調(diào)整方案。可采用鋼管花管作土釘打入土體并灌注水泥漿，或采用錨桿機(jī)成孔。

    (3) 當(dāng)周邊地下管線距基坑較近（小于2m），管線埋置范圍較大時(shí)，可采用加長(zhǎng)、加密土釘支護(hù)措施。當(dāng)管線自身高度小于1.4m，采用噴錨支護(hù)時(shí)上下土釘應(yīng)錯(cuò)開(kāi)管溝位置。

    5.1.4 基坑開(kāi)挖過(guò)程中因土質(zhì)較松散發(fā)生局部土體不穩(wěn)定可采用的方法有：

    (1) 視土質(zhì)情況減小土方開(kāi)挖深度或進(jìn)行跳躍式開(kāi)挖。

    (2) 在土方開(kāi)挖后立即掛網(wǎng)噴射一層40mm厚細(xì)石混凝土，再進(jìn)行土釘施工。

    (3) 若不穩(wěn)定土體已塌落，視塌落土體大小用編織袋或草袋等物體裝土填充密實(shí)后，掛鋼筋網(wǎng)或進(jìn)行壓力注漿，再進(jìn)行下一步工序施工。

    (4) 增加邊坡監(jiān)測(cè)次數(shù)，做好記錄并及時(shí)上報(bào)。

    5.1.5 邊坡水平位移發(fā)生突變，地面產(chǎn)生較大裂縫，位移未有收斂跡象時(shí)采取如下處理方法：

    (1) 立即封鎖該區(qū)路面，禁止各種車輛及無(wú)關(guān)人員通行；及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員到場(chǎng)。

    (2) 盡快采取坡后卸荷，坡腳堆土壓重（用挖掘機(jī)對(duì)坡角進(jìn)行土方回填）或內(nèi)支撐等方法減緩邊坡位移。

    (3) 縮短邊坡監(jiān)測(cè)周期，同時(shí)盡快分析事故原因，找出最有效的解決方案避免事故繼續(xù)惡化，保證工程順利進(jìn)行。

    5.1.6 特殊情況處理

    (1) 若開(kāi)挖后遇飽和土層，由于水的滲透作用，易造成界面土體局部剝離，可采用打入超前土釘?shù)姆椒ㄌ幚怼?/span>

    (2) 成孔時(shí)遇到不明障礙物或地下管線時(shí)，須調(diào)整成孔角度，嚴(yán)禁強(qiáng)行穿越不明障礙物或地下管線。土釘成孔位置應(yīng)避開(kāi)地下障礙物，其間距可做相應(yīng)調(diào)整。

    5.2 質(zhì)量保證措施

    (1) 土釘在成孔后應(yīng)及時(shí)成錨，嚴(yán)禁空孔放置時(shí)間太長(zhǎng)，以防引起土體塌孔。

    (2) 成孔后應(yīng)進(jìn)行清孔檢查，對(duì)于孔中出現(xiàn)局部掉落松土應(yīng)及時(shí)處理。成孔后應(yīng)及時(shí)安設(shè)鋼筋并注漿。孔位的允許偏差左右不大于100mm、上下不大于50mm，傾角誤差不大于1°，孔徑允許偏差為-5m m～+20mm，孔深允許偏差＋50mm。 

    (3) 加強(qiáng)筋和鋼筋網(wǎng)片須彎過(guò)坡頂和插入坡底的設(shè)計(jì)尺寸，形成土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的護(hù)頂和護(hù)腳。網(wǎng)格允許偏差為±10mm，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)每邊的搭接長(zhǎng)度不小于300mm，驗(yàn)收時(shí)按《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2001執(zhí)行。

    (4) 土釘?shù)匿摻畈迦肟字许毦又校�保證土釘芯體與漿體的粘結(jié)強(qiáng)度。

    (5) 在噴射混凝土前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)牢固固定在邊壁上并符合規(guī)定的保護(hù)層厚度20mm要求。

    (6) 確保土釘?shù)娜�長(zhǎng)錨固，嚴(yán)禁土釘端頭注漿不滿。

    (7) 嚴(yán)格按施工程序逐層施工，每層土釘注漿完成并養(yǎng)護(hù)3天以后，方可進(jìn)行土方開(kāi)挖，嚴(yán)禁在土釘養(yǎng)護(hù)期不滿即開(kāi)始下層土方開(kāi)挖。

    (8) 不穩(wěn)定坡面開(kāi)挖后，須適當(dāng)采取封面措施，防止土體流失。

6.深基坑支護(hù)安全措施

    (1) 做到嚴(yán)格管理，文明施工，安全生產(chǎn)，貫徹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，信息化施工原則，認(rèn)真分析施工中的圖層特點(diǎn)和現(xiàn)象，及時(shí)反饋并能采取有效措施對(duì)各種問(wèn)題進(jìn)行處理。

    (2) 建立以項(xiàng)目經(jīng)理為核心的安全管理體系（從技術(shù)上，生產(chǎn)上）選用專業(yè)性強(qiáng)的安全意識(shí)強(qiáng)的人做安全員，并相應(yīng)明確安全職責(zé)，簽訂安全合同書。做好安全教育工作，牢固樹(shù)立“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針，做好“五同時(shí)”教育工作，將各項(xiàng)安全工作落實(shí)并強(qiáng)化到人，提高全員安全意識(shí)。制定并做好質(zhì)量安全監(jiān)察措施，列表列出常見(jiàn)施工事故和施工質(zhì)量隱患或通病的出現(xiàn)部位，產(chǎn)生原因，預(yù)防和補(bǔ)救措施。對(duì)深基坑不安全或者有安全隱患的部位，應(yīng)明示掛牌，提醒工人注意安全，且應(yīng)及時(shí)整改。

7.基坑監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求

    為了確保基坑邊坡穩(wěn)定，確保周圍建筑物的安全，需進(jìn)行變形觀測(cè)，基坑邊坡頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊布置，基坑周邊中部、陽(yáng)角處應(yīng)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距不宜大于20m，每邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目不應(yīng)少于3個(gè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜設(shè)置在基坑邊坡坡頂上，以觀測(cè)邊坡是否有沉降和滑動(dòng)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要為土釘墻坡頂?shù)乃�平、垂直位移監(jiān)測(cè)。當(dāng)觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)邊坡的位移量達(dá)到報(bào)警界線狀態(tài)，此時(shí)派觀測(cè)人員加強(qiáng)基坑邊坡的變形觀測(cè)，隨時(shí)報(bào)告最新?tīng)顩r，同時(shí)土方開(kāi)挖要緩慢或停止開(kāi)挖甚至回填，待采取措施后或待邊坡穩(wěn)定后方可繼續(xù)開(kāi)挖。

    基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)臨界報(bào)警值：（需得到設(shè)計(jì)院認(rèn)可）

    圍護(hù)頂部垂直、水平位移監(jiān)測(cè)    累計(jì)10㎜。

    圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)       累計(jì)10㎜。

    坑外土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)       累計(jì)10㎜。

    若測(cè)試值達(dá)到上述界限須及時(shí)報(bào)警，以引起各有關(guān)方面重視，及時(shí)處理。分析原因并及時(shí)對(duì)支護(hù)采取加固措施，必要時(shí)增用其它支護(hù)方法。

    采取措施主要：坑外卸載、補(bǔ)打土釘、嚴(yán)重部位施工鋼板樁等。

8.結(jié)束語(yǔ)

    綜上所述,進(jìn)一步收集整理該類型工程基坑支護(hù)的施工經(jīng)驗(yàn)，分析探討其科學(xué)合理的施工經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，這對(duì)指導(dǎo)今后的設(shè)計(jì)、施工和成本管理都將具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程, JGJ120-99

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[6] 建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范, GB50497-2009

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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