1、联合支护结构技术在深基坑支护中的应用摘要：介绍联合支护结构技术在深基坑中依据地质条件分布情况的差异，选择联合支护结构形式、工艺技术特点的分析。通过广东省水利水电科学研究院试验研究中心扩建项目工程深基坑的实践，阐述了各种支护结构的联合应用。 关键词：深基坑；联合支护选型；技术应用 中图分类号： TU984 文献标识码： A 文章编号： 1、工程概况 广东省水利水电科学研究院试验研究中心扩建项目工程地位于广州市天河区天寿路广东水利大厦旁，在现水利大厦东面。场地现为一些低层的房屋及空地。地上部分建筑为 5 层，总高约 30m，地下部分为 3 层停车场，基坑开挖深度约为 12.5m。东面为石牌涌由东往
2、南，宽约 10m。门口为天寿路，交通方便，地形平坦，地面高程 11.00m13.04m。基坑长度 90 米，宽度 82 米，面积约 7000，基坑设计为三边型与现水利大厦地下室相衔接。如基坑支护平面图所示： 2、地质条件 根据勘查钻探揭露情况，场地内覆土层主要为第四系填土层、第四系冲积层、第四系残积层，下伏基岩为白垩系泥岩、砂岩、砂砾岩。现自上而下分为 8 个工程地质层，分述如下： 填土层：灰白色、棕黄色及黄褐色，主要由砼、石粉及碎砖块夹土组成。松散，欠压实。 冲积粉质粘土、粉土层：浅黄夹灰白色，湿，稍密中密，顶部含少量砂粒、该层分布较广泛；浅黄夹棕红色，湿，可塑，粘性一般。 砂层：按颗粒组成
3、可分为粉细砂、中砂、粗砂层，灰白色浅黄色，饱和，松散稍密，夹较多粘粒。 残积粉质粘土、粘土、粉土层：粘土、粉质粘土：紫红色，可塑硬塑，由粉砂质泥岩残积而成，粘性一般，分布广泛。 全风化带：按岩质可分为粉砂质泥岩和砂砾岩：紫红色，坚硬，岩质软，已风化成粉质粘土状，粘性差。 强风化带：按岩质可分为粉砂质泥岩和砂砾岩。紫红色，岩质软，强度低，裂隙不发育，岩芯呈短柱状、薄饼状。 中风化带：按岩质可分为砂砾岩和粉砂岩。紫红色，岩质较硬，裂隙不发育，芯面较粗糙，岩芯呈短柱状、碎块状。该层分布广泛，为易软化岩石。 微风化带：按岩质可分为粉砂岩和砂砾岩。紫红色，岩质较硬，芯面光滑，裂隙不发育，岩芯呈柱状。该层
4、分布广泛。 3、深基坑联合支护结构形式的应用技术 根据基坑项目的地质条件，综合考虑经济及工期等因素，因地制宜。拟东、南面基坑底地质中风化带岩层较为破碎，故采用了桩锚+桩间高喷的支护形式。北面地质层条件较好，、中微风化带岩层岩面较高，质地坚硬，故采用了搅拌桩+土钉墙的支护形式。 3.1 桩锚+桩间高喷支护施工技术 首先施工冲孔桩桩间高压旋喷桩止水施工第一层锚索及冠梁砼施工第二层锚索及腰梁砼。平面布置及支护剖面图如下所示： 基坑东北面支护平面图 基坑东、南面支护剖面图 3.1.1 冲孔桩施工技术 采用冲孔施工工艺，桩机选冲孔桩机，按序跳孔施工，流程如下： 1）护筒埋设 护筒采用 8mm 厚钢板卷制
5、而成，护筒内径比桩径大 30cm，护筒接头处内部要求无突出物，能耐压、不漏水。 2）成孔施工 采用泥浆护壁，正循环成孔。泥浆制备应选用高塑性粘土，制备泥浆性能指标见下表 1， 表 1 泥浆性能表 冲孔时要随时检查桩位、垂直度、桩径的偏差，桩径偏差50mm，桩垂直度允许偏差 1，冲孔时应随时测定和控制泥浆密度，保证泥浆供给，使孔内泥浆面稳定； 在造孔时及时将孔内残渣排出孔外，并及时补浆，以防亏浆造成孔内坍塌；在冲进过程中每钻进 24m 深应检查一次成孔，如发现偏斜、弯孔、梅花孔、塌孔应立即停止冲进，采取回填重冲措施处理； 3）清孔 终孔后，及时进行清孔，清孔可采用正循环排渣。在清孔过程中，应不断
6、向孔内泵送优质泥浆，以保持液面高度，防止塌孔，清孔工作直至沉渣厚度50mm，泥浆比重 1.11.3，粘度 1825S，含砂率8%。 4）钢筋笼制安及吊放 钢筋笼制作场地安排在安装桩位附近，制作场地要求平整。其制作允许偏差应符合表 2 的规定： 表 2 桩的钢筋笼制作允许偏差 钢筋笼吊运时应采取适当措施防止扭转、弯曲。清孔后应立即放入钢筋笼。通过吊筋长度控制钢筋笼就位的笼顶高程。安装钢筋笼时，对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼主筋净保护层厚度 50mm，施工时可设置定位钢筋环，以确保钢筋的保护层厚度。及时灌注水下混凝土，其间隔时间不宜超过 4h，以防止泥浆沉淀和坍孔。 5）灌注水
7、下砼 在吊入钢筋笼后、灌注水下混凝土之前应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，确保沉渣厚度不大于 5cm，否则必须重新清孔。混凝土采用商品砼。 3.1.2 高压旋喷桩施工技术 1）冲孔桩间采用双管法喷射工艺，高压喷射台车行走，高压气、浆双管同时喷射，利用高压水气切割搅拌地层，水泥浆充填置换，达到止水目的。 2）旋喷施工技术参数 表 3 高压旋喷主要施工技术参数 3.1.3 锚索施工技术 预应力锚索采用 s15.2 钢绞线，流程如下： 1）钻孔设备 钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等拟采用 100 型钻机成孔，在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻
8、的地层中采用跟管钻进技术。 2）钻机就位 测放孔位，准确安装固定钻机，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过50mm，高程误差不得超过100mm，钻孔倾角 300 和方向符合设计要求，倾角允许误差位1.00，方位允许误差2.00。 3）钻进方式 钻孔要求干钻，禁止采用水钻。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。 4）钻进过程 钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速） 、地下水及一些特殊情况作好现场记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力 0.10.2MPa） ，待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。 5
9、）孔径孔深 钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。钻孔直径采用 150mm。实际钻孔深度大于设计深度 0.2m 以上。 6）锚孔清理 钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻 12 分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压 0.20.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。 7）锚孔检验 要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认
10、为锚孔钻造检验合格。 8）锚索安装 钢绞线采用 s15.2 预应力钢绞线。安装前，确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索轴线方向每 2m 设置一对中支架，保证锚索体保护层厚度不小于 20mm。自由段部分锚索外表涂一层黄油，外套塑料管。 9）锚固注浆 注浆采用 42.5R 水泥砂浆，水灰比为 0.45，注浆压力1.52.0MPa。实际注浆量一般要大于理论的注浆量，或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。 10）锚索张拉及锁定、封锚 待冠梁（腰梁）完成后，锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行，在注浆完成 12
11、 天后进行张拉锁定。从锚具量起，留出长510cm 钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。 3.2 搅拌桩+土钉墙支护施工技术 搅拌桩施工土钉施工喷射 C25 早强砼，平面布置及支护剖面图如下所示： 支护剖面图 3.2.1 搅拌桩施工技术 采用“四搅四喷”的成桩工艺。流程如下： 1）桩机就位 通过水平尺调平机平台，经过机架上垂直的上、下尖锥调整机身垂直度，垂直误差小于 1.0%。 2）制备水泥浆液 按掺入比、桩长，将计算出来的 42.5R 普硅水泥量放入搅拌池中，加水进行搅拌制备浆液。水灰比为 0.45。浆液的搅拌时间大于 3 分钟，不长于 2 小时，水泥掺入比约为土重的 13%。
12、3）搅拌成桩 将桩机钻头尖部对准桩位下钻，一边打开送浆泵阀门送浆至出浆口，一边搅拌下钻一边喷浆至设计桩底标高后边搅拌提升边送浆，至桩顶标高后，第二次重复第一次工作。整个过程均需均匀喷浆。 3.2.2 土钉墙施工技术 土钉墙施工应在初喷砼后进行，以保证土钉施工有平整的基面。流程如下： 1）布孔定位 由测量人员按照设计要求，进行放样布孔，偏差不得大于 15cm。 2）钻孔 利用潜孔钻机钻孔。钻孔直径 110mm，钻孔时要按要求的位置、角度和深度，钻孔后要将岩屑吹洗干净，土钉孔应保持与基坑水平方向 15 度，孔深应大于设计长度 10cm。 3）注浆 砂浆的配合比：水泥比砂 1：11：1.5，水灰比
13、0.45。注浆压力0.30.5Mpa。 4）插土钉 浆注满后，即可将土钉插入孔内，采用人工。随着砂浆不断压入眼底，注浆管跟着慢慢退出眼孔，直至砂浆注满眼孔后，立即把土钉插入眼孔。接着用推和锤击的方法，把土钉插入眼底，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。砂浆不足时应重注砂浆，保证土钉全长被砂浆所握裹，保证其锚固效果。插锚必须插够设计深度。个别孔注浆后锚杆插不够深度的应查明原因，锚孔堵塞的可洗掉砂浆、冲碎堵孔石块后重新注浆、插锚，严禁截断土钉、马虎应付。 5）喷射混凝土施工 喷射砼采用湿喷法，砼强度等级为 C25，厚度 10cm。湿喷混凝土工艺就是将拌合好混凝土送入湿喷机料斗中，通过湿喷机喂料系统送
14、至气料混合仓，依靠高压风送至喷头，同时由随机配备的液体速凝剂计量添加系统将液体速凝剂送至喷头，在喷头处与混凝土混合均匀后喷射至受喷面上，具有一次喷层厚，喷射速度快的特点。工艺流程： 1）混凝土预拌养护 水泥：采用 42.5R 普硅水泥。砂：中砂，细度模数：2.5；最大粒径5mm；其它指标符合普通混凝土用砂质量标准 。碎石：粒径小于15mm 的连续级配，其它指标符合普通混凝土用碎石或卵石质量标准 。严格按配合比进行砼生产，混凝土的坍落度控制 813cm。 2）工作面冲洗 在混凝土喷射前侧壁要用高压水将粉尘冲洗干净，以利粘结。 3）混凝土喷射 混凝土喷射采用进口的喷混凝土喷射机、由人工手持喷头喷射。喷射时要自下而上顺序作业，喷嘴距侧壁 3050cm 并朝向喷层，喷嘴与侧壁之间的夹角为 6070 度，喷射压力适中，才能使喷层密实并减少回弹率。 4）养护 喷射混凝土终凝后喷水养护，每循环砼终凝至下一循环作业时间不应小于 3 小时，喷射砼作业结束 4 小时内不得进行下一循环开挖作业。 4、结束语 通过广东省水利水电科学研究院试验研究中心扩建项目工程深基坑的实践证明，联合支护结构技术比单一的支护结构技术在施工中带来更多的便利，更具有适用性、经济性。在实际工程中，深基坑的特点、深度、地质条件、安全条件和现场施工条件是选择支护结构形式的依据。合理的技术方案是深基坑施工安全、优质、高效的关键。
