多种支护结构在同一基坑中的应用

　　摘要：介绍广州某基坑的周边环境、工程地质条件和水泥搅拌桩、旋喷桩＋钢管桩等多种支护结构在该基坑中各段的应用。
　　关键词：基坑，支护结构，应用
　　
　　上世纪改革开放以来，随着经济的不断发展，高层建筑不断增加。根据上部结构的构造及使用要求，基础埋深不断增加，各种深基坑支护的先进设计方法与施工工艺也不断产生。基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到因地制宜、因时制宜、合理设计、精心施工、严格监控。
　　1、工程概况
　　本工程为广州市白云区同德围棠溪村某商住楼小区，施工现场基坑面积较大，地势平坦，场地开阔，与周边建筑相距较远。基坑面积约13243m2,基坑平面为最大长宽为110m×140m的不规则矩形。
　　场区靠近江河，地下水以赋存于基岩裂隙带中的裂隙水及岩溶溶洞水为主，其次为第四系冲积砂层的孔隙承压水，两者有密切的水力联系；场地砂层厚度较大，分布广，透水性较好，场地地下水丰富。地下水位埋深为2.0~3.1m，对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。场区不良地质现象为发育土洞、溶洞，对灌注桩施工、质量有较大影响，除揭露溶洞外，溶沟、溶槽发育，基岩面起伏较大，部分溶洞顶板厚度仅200mm，预制桩在施工时容易造成断桩，对施工质量和进度造成严重的影响。
　　2、支护设计
　　支护结构采用Ф500深层水泥搅拌桩作为重力式水泥搅拌桩挡墙，搅拌桩采用格构式平面布置，四搅四喷，桩体水泥掺入量为16%，浆体水灰比为0.6的42.5R水泥净浆，当搅拌桩遇到砂砾层无法施工时，改用旋喷桩。水泥搅拌桩深度至细砂层○32、砾砂层○3，搅拌桩长度约8.8～12m，起止水与支护双层作用。其中电梯井处采用钢管桩支护。
　　2.1、水泥搅拌桩支护结构
　　2.1.1施工工艺
　　(1)定位
　　场地应先整平，清除桩位处地上、地下一切障碍物。将深层水泥搅拌机移到指定桩位后对中，使底架保持平衡，以便保证钻杆垂直。
　　(2)预搅下沉
　　深层搅拌机冷却水循环正常后，起动搅拌机电机，放松汽车吊钢丝绳，搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉速度由电机的电流表控制，工作电流不应大于70A，如果下沉速度太慢，可将输浆系统补给清水以利钻进。搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，直到设计深度，其速度为0.4～0.7m/min。
　　(3)制备水泥浆
　　深层搅拌机钻进到一定深度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倾入集料斗中。在搅拌机预拌下沉的同时，即按设计确定的配合比制备水泥浆，压浆并倒入贮料箱内。标定搅拌机机械的灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在汽车吊上，用输浆胶管将贮料罐砂浆泵与深层搅拌机接通。
　　(4)提升喷浆搅拌
　　深层搅拌机下沉到设计深度后开始起动灰浆泵输浆，并以0.3～0.5m/min的速度提升搅拌机使搅拌机在提升过程中边喷浆边搅拌直到地面，完成一次搅拌过程。SJB-1型深层搅拌机在地面施工时，应对电机采取冷却措施，采用小型离心水泵供水，用口径为20mm的胶管与深层搅拌机外筒上的进水口相接，另用胶管与出水口相接，构成冷却水循环通路。
　　(5)重复搅拌下沉
　　深层水泥搅拌机提升到地面后用相同方法再次边搅拌边下沉到设计深度后，将深层搅拌机从设计深度向上边搅拌边提升至地面。每次上下搅拌均需喷浆，严格按照四搅四喷的施工工艺。
　　重复提升至地面后向贮料箱注入清水开启灰浆泵，清洗输浆管道中的水泥浆，清洗搅拌头附着的泥团，直至基本干净为止。
　　(6)搅拌机移位
　　上述施工流程完成后，将搅拌机移至另一根桩位，按上述工艺流程施工其他桩基。
　　2.1.2搅拌桩施工注意事项
　　(1)喷浆口到达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。
　　(2)桩与桩搭接间隔不应大于24小时，如果间隔太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。
　　(3)做好每根桩的施工记录，深度记录误差不应大于10mm，时间记录误差不应大于5秒。
　　(4)本场地内地层中存在土洞，为消除其对基坑支护结构的不良影响，须对其进行充填处理，设计拟采用水泥砂浆填充，并在其初凝前马上复钻。
　　(5)若施工过程中遇到淤泥或砾砂层时，每米的水泥用量不小于60Kg，施工时放慢搅拌轴的提升速度确保成桩质量。
　　(6)水泥浆不能离析，水泥浆要严格按照设计的配合比配置，水泥要过筛。为防止水泥离析，可在灰浆机中不断搅动，待压浆前才将水泥浆倒入料斗中。
　　(7)在成桩过程中，凡是由于电压过低或其它原因造成停机，使成桩工艺中断的，为防止断桩，在搅拌机重新启动后，将深层搅拌叶下沉半米再继续成桩。
　　(8)在搅拌桩施工中，若因机械故障发生停浆现象，恢复施工时，必须进行复搅接桩，复搅的长度不得小于1m。施工中若因耗浆量过大而造成浆液不足时，不得直接将浆池补加水泥和清水，而应暂停后，再补制浆液，然后进行接桩处理。
　　2.1.3质量检验
　　水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1％且不小于5根，检查桩身的完整性，桩身强度。对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
　　2.2、钢管桩支护结构
　　根据设计要求，1、2、5型搅拌桩需加插Φ48的钢管，而3、4型搅拌桩则需钻孔并插入Φ114的无缝钢管并压入水泥净浆。
　　(1)当1、2、5型搅拌桩施工完毕后，在桩水泥浆固结前马上插入Φ48的钢管，在必要时候使用人工锤击方法，保证钢管插入搅拌桩的长度。
　　(2)当3、4性搅拌桩施工完毕后，于桩身钻孔，钻孔直径Φ150，插入Φ114无缝钢管，并在距底部3m范围内的管壁上每截面设置4个Φ10@500的注浆孔，注浆采用水泥净浆，强度为20Mpa，钢管桩的水泥浆水灰比为1.0，注浆压力为0.5Mpa。
　　              
　　
　　
　　
　　
　　
　　2.3、旋喷桩支护结构
　　根据设计要求，以下3种情况需采用旋喷桩施工：
　　(1)4型搅拌桩底（岩面）以上2米范围，采用单排旋喷桩止水帷幕；
　　(2)砂层直接与岩面接触部位，改用旋喷桩；
　　(3)当遇上砾砂层时改用旋喷桩继续施工。
　　2.3.1旋喷桩工艺流程
　　钻机造孔并编录土层结构→旋喷桩机就位→下喷杆至孔底→清孔→由下而上高压水泥浆旋喷设计孔段，自下而上进入搅拌桩内2米→高压旋喷至设计标高→回灌补浆至搅拌桩顶，成桩→移位并重复以上工艺流程施工下一桩。
　　2.3.2旋喷桩质量保证措施
　　在施工过程中必须严格按已拟定通过的设计要求及有关规程规范执行，各工序具体质量保证措施主要有：
　　(1)现场施工人员按设计间距及要求放出桩位，并经质检员复检准确；
　　(2)施工采用32.5#R普通硅酸盐水泥，必须保证质量良好，且每批水泥均须具有出厂合格证，并另进行抽检化验；
　　(3)为保证桩体垂直度，钻机钻头造孔之前，须用水平尺及垂直线锥准确调正钻机，施工时不得随意挪动移位；
　　(4)钻机造孔采用泥浆护浆护壁成孔，孔径不少于Φ110mm；
　　(5)为保证钻机造孔进入设计深度，在钻孔造孔过程中时及时记录搅拌桩长度及至岩面深度，供高压旋喷成桩施工参考使用，保证旋喷桩与搅拌桩搭接良好。
　　(6)严格控制旋喷提升速度，保证桩体连续完整，因接管中断喷浆时，必须进行复喷接桩处理，接桩长度≥1.00m；
　　(7)由于岩溶和土洞发育，施工中如出现漏浆破坏桩体的连续性时，采取喷浆完后从孔口投砂灌纯水泥浆的办法处理；
　　(8)钻机造孔及旋喷桩施工时采用间隔跳跃式法进行施工，保证施工从始至终按设计要求进行；
　　(9)如实做好施工报表记录，现场施工质安员对每班施工完成的造孔、成桩进行现场核对，避免漏桩、重桩现象；
　　(10)施工成桩7天后，需抽取桩芯自检。
　　3、施工监测
　　基坑在开挖施工中，由于基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，即使采取了支护措施，—定数量的变形和位移在所难免。主要包括：基坑支护结构以及周围土体的沉降和侧向位移，坑内土体的隆起等。无论哪种位移的量超出了某种容许的范围，都将对基坑支护结构造成危害。因此为保证基坑开挖的顺利进行，须认真开展监测工作，其作用如下：
　　①指导基坑开挖和支护结构的施工，保证基坑支护结构、相邻建筑物、周边道路及地下管线的安全。
　　②验证支护结构设计，为完善设计提供依据。
　　为做好施工监测工作，项目部设置专门的监测小组，由具备丰富施工和监测经验，并有结构受力分析能力的工程技术人员组成。监测小组按设计文件、规范要求和施工监测计划，及时做好施工监测和信息反馈。
　　4、结语
　　根据实际施工效果和监测数据分析：对不同的场地状况，采取不同的支护结构，本基坑支护的设计与施工十分成功，已收到显著的综合效益。
　　(1)在场地较开阔的位置，即便是淤泥质土较厚，采取以水泥搅拌桩为主的支护结构是可行的。既节省了施工工期，又取得了良好的经济效益。
　　(2)当搅拌桩遇到砂砾层无法施工时，旋喷桩以高压泵为动力源,通过钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内,喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿,并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混合。待浆液凝固后,形成圆柱状水泥土固结体即旋喷桩,当旋喷桩相互咬合后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的旋喷帷幕体,起到防流砂、抗滑移、防渗透的作用。
　　
　　参考文献：
　　1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
　　2、《建筑基坑工程技术规范》YB9258－97
　　3、《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB02-98