论文部分内容阅读
【摘 要】对于大面积、周边环境复杂且有差异的地下深基坑，在设计上进行适当的分区分段，采取不同的设计方案，或者在同样的支护设计方案下采用不同的支护桩长、不同的锚杆密度或长度，能有效地节约基坑支护成本。在土方开挖于地下室施工过程中，加强基坑监测，按监测情况及时采取必要措施，是基坑安全的重要保证。
【关键词】地下深基坑；支护工程；设计；施工；监测
The Design and Construction of Underground Deep Pit Shoring Engineering
ChenXi
(Shantou Jian-an group compaby Shantou Guangdong 515041)
【Abstract】Economize big area, perimeter environment complicated and have underground deep pit of the difference, at design go forward a line of appropriate cents distinction segment, adopt different design project, or at same shoring design project next different shoring stake in adoption long, different anchor pole density or lengths, can very much thepit shoring cost.In soil square open dug in ground floor construction process, enhance pit monitors, pressing to monitor circumstance adopt necessary measure in time, ising a safe importance in pit guarantee.
【Key words】Underground deep pit;Shoring engineering;Design;Construction;Monitor
1. 工程概况
南方医科大学军队经济适用住房（自编A1~A3栋）工程位于广州市白云区沙太南路京溪街1023~1063号，工程总建筑面积为49406m?，由两层地下室、两层裙楼及3栋塔楼组成，其中地下室面积为7313m?，地上面积为42093m?，其中塔楼三栋各21层，总高度71.4m。开挖基坑周长约580m，周边为南方医科大学教学楼、宿舍与军队公寓楼等，距离本基坑开挖线5~20m。建设场地原土面标高13.0~9.60m，该基坑开挖深度8.5~13.0m。
建设场地原为旧宿舍楼拆迁平整而成，较为平整，地下水埋深0.7~2.1m，主要为土层弱潜水和基岩中裂隙水，场地地质与地下水情况见表1。
该地下基坑开挖深度范围内，土质差，地下水较丰富，宜进行专项基坑支护设计。场地地质条件复杂，楼房密布，距离较近，都应采取支护与止水措施。
2. 基坑支护的设计
图2 土钉支护剖面
图3 土钉支护正立面
根据场地地层结构和周边环境，采用钻孔灌注桩 （桩间单管高压旋喷桩止水挡土，南面改为双管高压旋喷桩止水挡土），加两道预应力锚索的支护方法。由于该基坑周边情况有差别，将基坑划分为13个区段，各个区域支护桩长不同。同时为了节约基坑支护成本，第6区在支护桩施工前先卸除部分土方，放坡部分坡面采取挂钢筋网喷射混凝土并加锚土钉的方案。
该工程设计所采用的钻孔灌注桩直径1000@1150（800@950），桩长11.50~15.50m（桩顶标高在地面下1.0~1.5m，嵌固段4~5m），混凝土强度等级C30。在两钻孔灌注桩间采用单管止水挡土旋喷桩（南面为双管止水挡土旋喷桩）。由于花岗岩残积土遇水软化，要求旋喷桩进入基坑底面下土层1.0m。钻孔桩顶设冠梁，锚索设置腰梁，如图1所示。为避免砂层涌砂和塌孔，预应力锚索成孔要求采用带套管成孔方法，采用二次注浆工艺。6区基坑支护桩顶冠梁以上地面需放坡施工两层土钉，即原地面下1.0m施工第一层土钉，土钉的垂直间距为1.3m，水平间距为1.2m，长度第一层为8.0m、第二层为6.0m，如图2、图3所示。
该工程设计要求基坑周边堆载和其他超载不得超过20KPa，周边场地应作硬化处理，沿基坑周边设明沟排水，尤其对于西边和北边应先待排水渠箱完成后才能进行基坑施工，基坑施工过程中放坡平台严禁堆载。基坑周边每隔20m设一个水平位移观测点，基坑周边的所有建筑物、天桥和重要管线均应进行沉降和水平位移监测，水平位移报警值南边、北边为20mm，东边30mm，西边35mm，水平位移控制值各边均为50mm，对于村民楼房在施工前先进行鉴定，施工时沉降报警值20mm，沉降变形控制值为40mm。
3. 基坑支护的施工
图3 基坑支护施工总程序
3.1 施工程序。
根据该工程的特点及施工现场实际情况，基坑支护总体施工程序安排如图4所示。主要机械设备投入分两个阶段：在钻孔桩施工期间，投入8台钻孔桩机、1台旋喷桩机及6台锚杆机；钻孔桩施工完毕，则投入3台旋喷桩机及10台锚杆机。各区施工按先后顺序进行流水作业，即：5~8区→4、9、3、10区→3、11区→2、12区→1、13区。在具体的施工中，钻孔灌注桩、旋喷桩与预应力锚杆张拉锁定都采取跳跃式方法进行作业，即按预先编号，先1、3、5、7、9……，后2、4、6、8、10……的施工顺序进行。
6区喷锚施工程序为：土方开挖→修坡→成孔→置入钢筋→注浆→喷射底层砼→编网→焊加强筋→喷射面层砼→养护。
3.2 主要施工参数。
（1）钻孔灌注桩。该基坑支护工程投入8台BRM-1型钻孔桩机，主要技术参数如：成孔直径/深度1250mm/60m，转盘扭矩12.1ΚΝ•m，转盘转速9~52r/min，功率22KW，钻机重量9200Kg，钻头选用笼式钻头。
（2）旋喷桩。采用先引孔后注浆的方法，随钻孔灌注桩的施工进度及时插入作业点，旋喷桩主要施工参数：旋喷桩进入基坑底面下土层1.0m，采用普硅32.5R水泥，掺入量单管150Kg/m、双管250Kg/m，压力20~25MPa，水灰比0.9~1.0，单管旋转速度20~25rpm、提升速度20~25cm/min，双管旋转速度8~12rpm、提升速度6~12cm/min，水泥浆液比重1.5~1.6，桩体直径≥600mm。
（3）预应力锚索支护。锚索锚固段注浆体直径不小于150mm。灌浆材料采用强度不低于25MPa的水泥浆，并采用二次灌浆工艺，锚索采用1860级的75钢绞线制作。锚索张拉荷载分级与观测时间见表2。
（4）喷锚施工。先放坡开挖，并及时进行人工修坡，坡面要平整。壁面开挖后，马上投入土钉施工以及网喷砼的其它工序施工，尽量缩短壁面土体的露空时间。土钉锚杆采用钻机成孔后，置入18螺纹钢筋，置入钢筋后随即注浆。注浆管与钢筋一起送入孔内，钢筋置入孔后，注浆管在孔的底部开始注浆，并边注边缓慢抽出注浆管，注浆压力0.3～0.5MPa。，钢筋网及加强筋设置如图2所示，钢筋网8@200×200，加強筋216，加强筋同土钉焊接。网喷砼采用砼喷射机喷射成型，砼分层喷射密实，喷射至设计厚度的砼板，待终凝2h后，按规定喷水养护7d。
（5）桩顶冠梁。冠梁采用组合钢模支模，现场绑扎钢筋，混凝土运至现场灌注，插入式捣固器振捣密实，冠梁随支护桩进度分段施作，施工缝与支护桩缝错开。
（6）锚索的腰梁。采用C25砼，纵向钢筋为4根18螺纹钢筋，箍筋采用8@200，腰梁预埋100钢管，腰梁与钻孔桩采用植筋连接，每隔一桩植2根20螺纹钢锚筋。
（7）基坑护栏。基坑土方开挖后要及时设置护栏。基坑护栏采用48钢管焊接成形，护栏高度1.1m。
（8）地面排水。为保证地面排水顺畅，沿基坑顶面四周设置排水沟，并每隔40m设集水井一个，及时把地面水排走，以保证地面水不流入基坑内。
3.3 基坑监测。
监控量测是施工中监视地层与围岩稳定性以及保证施工安全和周围建筑物安全的重要手段。该工程施工期间的监测内容包括：基坑的水平位移、基坑周边的建筑物沉降、地下水位、支护桩水平位移。监测项目及监测点的布置详见下表3。
基坑支护结构经监测位移率加快或周边地表下沉速率加快、或坑壁有坍塌趋势或边坡失稳时，立即停止基础或地下室的施工、撤离施工人员和设备（如有可能），必要时迅速原位回填及时加固。当支护结构因碰撞后出现渗漏水时，及时进行止水处理，必要时原位回填。
该工程边施工边监测，对监测的数据及时分析，并及时反馈修改完善基坑支护、土方开挖与地下室施工方法，必要时启动安全应急预案，这样才能忙中不乱，保质保量按时完成大面积地下室工程。
3.4 施工注意事项。
在该工程基坑支护与地下室工程的施工过程中，针对出现的问题，我们采取了一系列设计施工措施，现总结如下要点：
（1）钻孔桩施工时应有足够的排浆设备和设置专门的泥浆池，防止因泥浆流淌而浸泡基坑土层。
（2）离基坑边10m范围内的基础桩施工必须跳开施工，其间距不小于10m，只有已施工的桩身混凝土达到设计强度的70%后才能进行相邻桩的施工。
（3）如在离基坑10m范围内出现基坑以下仍为淤泥的应采用钢护筒，护筒应穿透淤泥层，桩长不应小于5m。
（4）灌注桩泥浆池应离开基坑壁适当距离且泥浆面应低于附近基坑底，做好施工措施严禁泥浆浸泡基坑底和基坑壁。
（5）对于基坑支护的预应力锚索，在张拉预应力之后，不宜全部切断锚索，宜预留张拉的长度，一防止基坑变形后补张拉的需要。
（6）基坑土方开挖过程中必须分层分片开挖，减少大型运输车辆靠近支护桩行走挤压支护桩，挖至底层土前应先考虑好出土，并注意基坑边挖土机或吊车站立对支护桩的侧向挤压影响。
（7）应采取措施防止基坑底隆起，避免对支护结构的产生不利影响，开挖土方形成深基坑后，在基坑底静压管桩应注意大吨位静压桩机对支护排桩及边坡的影响。
（8）土方开挖后在深基坑内进行基础桩的施工，能够节约工程造价，但基坑周边靠近支护排桩处，不宜进行锤击或静压管桩的施工，基坑周边一排基础桩宜改用钻孔灌注樁的施工方法。
4. 结语
该工程2010年3月9日开始基坑支护及土方开挖工程，于2010年10月27日完成±0.000以下结构及地下室外墙防水、土方回填施工，于2011年5月12日完成主体结构工程，2011年11月15日前完成装饰装修、屋面及节能工程施工，于2011年11月16日、17日完成各住户钥匙移交，施工质量优良。
从该工程的实践中我们看到，基坑边坡支护结构具有一定的时效性，尤其是雨季时更为显著。因此我们认为，一般的工程，应在基坑支护结构完成后尽快（尽可能3个月以内）完成浇注地下室底板和地下室外墙的施工，否则会有部分预应力锚索需作二次张拉或多次张拉。
对于大面积、周边环境复杂且有差异的地下室基坑，在设计上进行适当的分区分段，采取不同的设计方案，或者在同样的支护设计方案下采用不同的支护桩长、不同的锚杆密度或长度，能有效地节约基坑支护成本。在土方开挖于地下室施工过程中，加强基坑监测，按监测情况及时采取必要措施，是基坑安全的重要保证。这是该地下基坑支护工程设计与施工结果的经验总结。
参考文献
［1］ 黄强.惠涌宁主编《深基坑支护工程实例集》中国建筑工业出版社1997年12月第一版.
［2］ 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002.
［3］ 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）.
［4］ 广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-3-91.
［文章编号］1006-7619（2011）02-13-079
［作者简介］ 陈曦，男，汉族，籍贯：广东省汕头人，学历：本科，职称：工程师，从事建筑施工工作，2006年7月毕业于中国石油大学土木工程专业。
【关键词】地下深基坑；支护工程；设计；施工；监测
The Design and Construction of Underground Deep Pit Shoring Engineering
ChenXi
(Shantou Jian-an group compaby Shantou Guangdong 515041)
【Abstract】Economize big area, perimeter environment complicated and have underground deep pit of the difference, at design go forward a line of appropriate cents distinction segment, adopt different design project, or at same shoring design project next different shoring stake in adoption long, different anchor pole density or lengths, can very much thepit shoring cost.In soil square open dug in ground floor construction process, enhance pit monitors, pressing to monitor circumstance adopt necessary measure in time, ising a safe importance in pit guarantee.
【Key words】Underground deep pit;Shoring engineering;Design;Construction;Monitor
1. 工程概况
南方医科大学军队经济适用住房（自编A1~A3栋）工程位于广州市白云区沙太南路京溪街1023~1063号，工程总建筑面积为49406m?，由两层地下室、两层裙楼及3栋塔楼组成，其中地下室面积为7313m?，地上面积为42093m?，其中塔楼三栋各21层，总高度71.4m。开挖基坑周长约580m，周边为南方医科大学教学楼、宿舍与军队公寓楼等，距离本基坑开挖线5~20m。建设场地原土面标高13.0~9.60m，该基坑开挖深度8.5~13.0m。
建设场地原为旧宿舍楼拆迁平整而成，较为平整，地下水埋深0.7~2.1m，主要为土层弱潜水和基岩中裂隙水，场地地质与地下水情况见表1。
该地下基坑开挖深度范围内，土质差，地下水较丰富，宜进行专项基坑支护设计。场地地质条件复杂，楼房密布，距离较近，都应采取支护与止水措施。
2. 基坑支护的设计
图2 土钉支护剖面
图3 土钉支护正立面
根据场地地层结构和周边环境，采用钻孔灌注桩 （桩间单管高压旋喷桩止水挡土，南面改为双管高压旋喷桩止水挡土），加两道预应力锚索的支护方法。由于该基坑周边情况有差别，将基坑划分为13个区段，各个区域支护桩长不同。同时为了节约基坑支护成本，第6区在支护桩施工前先卸除部分土方，放坡部分坡面采取挂钢筋网喷射混凝土并加锚土钉的方案。
该工程设计所采用的钻孔灌注桩直径1000@1150（800@950），桩长11.50~15.50m（桩顶标高在地面下1.0~1.5m，嵌固段4~5m），混凝土强度等级C30。在两钻孔灌注桩间采用单管止水挡土旋喷桩（南面为双管止水挡土旋喷桩）。由于花岗岩残积土遇水软化，要求旋喷桩进入基坑底面下土层1.0m。钻孔桩顶设冠梁，锚索设置腰梁，如图1所示。为避免砂层涌砂和塌孔，预应力锚索成孔要求采用带套管成孔方法，采用二次注浆工艺。6区基坑支护桩顶冠梁以上地面需放坡施工两层土钉，即原地面下1.0m施工第一层土钉，土钉的垂直间距为1.3m，水平间距为1.2m，长度第一层为8.0m、第二层为6.0m，如图2、图3所示。
该工程设计要求基坑周边堆载和其他超载不得超过20KPa，周边场地应作硬化处理，沿基坑周边设明沟排水，尤其对于西边和北边应先待排水渠箱完成后才能进行基坑施工，基坑施工过程中放坡平台严禁堆载。基坑周边每隔20m设一个水平位移观测点，基坑周边的所有建筑物、天桥和重要管线均应进行沉降和水平位移监测，水平位移报警值南边、北边为20mm，东边30mm，西边35mm，水平位移控制值各边均为50mm，对于村民楼房在施工前先进行鉴定，施工时沉降报警值20mm，沉降变形控制值为40mm。
3. 基坑支护的施工
图3 基坑支护施工总程序
3.1 施工程序。
根据该工程的特点及施工现场实际情况，基坑支护总体施工程序安排如图4所示。主要机械设备投入分两个阶段：在钻孔桩施工期间，投入8台钻孔桩机、1台旋喷桩机及6台锚杆机；钻孔桩施工完毕，则投入3台旋喷桩机及10台锚杆机。各区施工按先后顺序进行流水作业，即：5~8区→4、9、3、10区→3、11区→2、12区→1、13区。在具体的施工中，钻孔灌注桩、旋喷桩与预应力锚杆张拉锁定都采取跳跃式方法进行作业，即按预先编号，先1、3、5、7、9……，后2、4、6、8、10……的施工顺序进行。
6区喷锚施工程序为：土方开挖→修坡→成孔→置入钢筋→注浆→喷射底层砼→编网→焊加强筋→喷射面层砼→养护。
3.2 主要施工参数。
（1）钻孔灌注桩。该基坑支护工程投入8台BRM-1型钻孔桩机，主要技术参数如：成孔直径/深度1250mm/60m，转盘扭矩12.1ΚΝ•m，转盘转速9~52r/min，功率22KW，钻机重量9200Kg，钻头选用笼式钻头。
（2）旋喷桩。采用先引孔后注浆的方法，随钻孔灌注桩的施工进度及时插入作业点，旋喷桩主要施工参数：旋喷桩进入基坑底面下土层1.0m，采用普硅32.5R水泥，掺入量单管150Kg/m、双管250Kg/m，压力20~25MPa，水灰比0.9~1.0，单管旋转速度20~25rpm、提升速度20~25cm/min，双管旋转速度8~12rpm、提升速度6~12cm/min，水泥浆液比重1.5~1.6，桩体直径≥600mm。
（3）预应力锚索支护。锚索锚固段注浆体直径不小于150mm。灌浆材料采用强度不低于25MPa的水泥浆，并采用二次灌浆工艺，锚索采用1860级的75钢绞线制作。锚索张拉荷载分级与观测时间见表2。
（4）喷锚施工。先放坡开挖，并及时进行人工修坡，坡面要平整。壁面开挖后，马上投入土钉施工以及网喷砼的其它工序施工，尽量缩短壁面土体的露空时间。土钉锚杆采用钻机成孔后，置入18螺纹钢筋，置入钢筋后随即注浆。注浆管与钢筋一起送入孔内，钢筋置入孔后，注浆管在孔的底部开始注浆，并边注边缓慢抽出注浆管，注浆压力0.3～0.5MPa。，钢筋网及加强筋设置如图2所示，钢筋网8@200×200，加強筋216，加强筋同土钉焊接。网喷砼采用砼喷射机喷射成型，砼分层喷射密实，喷射至设计厚度的砼板，待终凝2h后，按规定喷水养护7d。
（5）桩顶冠梁。冠梁采用组合钢模支模，现场绑扎钢筋，混凝土运至现场灌注，插入式捣固器振捣密实，冠梁随支护桩进度分段施作，施工缝与支护桩缝错开。
（6）锚索的腰梁。采用C25砼，纵向钢筋为4根18螺纹钢筋，箍筋采用8@200，腰梁预埋100钢管，腰梁与钻孔桩采用植筋连接，每隔一桩植2根20螺纹钢锚筋。
（7）基坑护栏。基坑土方开挖后要及时设置护栏。基坑护栏采用48钢管焊接成形，护栏高度1.1m。
（8）地面排水。为保证地面排水顺畅，沿基坑顶面四周设置排水沟，并每隔40m设集水井一个，及时把地面水排走，以保证地面水不流入基坑内。
3.3 基坑监测。
监控量测是施工中监视地层与围岩稳定性以及保证施工安全和周围建筑物安全的重要手段。该工程施工期间的监测内容包括：基坑的水平位移、基坑周边的建筑物沉降、地下水位、支护桩水平位移。监测项目及监测点的布置详见下表3。
基坑支护结构经监测位移率加快或周边地表下沉速率加快、或坑壁有坍塌趋势或边坡失稳时，立即停止基础或地下室的施工、撤离施工人员和设备（如有可能），必要时迅速原位回填及时加固。当支护结构因碰撞后出现渗漏水时，及时进行止水处理，必要时原位回填。
该工程边施工边监测，对监测的数据及时分析，并及时反馈修改完善基坑支护、土方开挖与地下室施工方法，必要时启动安全应急预案，这样才能忙中不乱，保质保量按时完成大面积地下室工程。
3.4 施工注意事项。
在该工程基坑支护与地下室工程的施工过程中，针对出现的问题，我们采取了一系列设计施工措施，现总结如下要点：
（1）钻孔桩施工时应有足够的排浆设备和设置专门的泥浆池，防止因泥浆流淌而浸泡基坑土层。
（2）离基坑边10m范围内的基础桩施工必须跳开施工，其间距不小于10m，只有已施工的桩身混凝土达到设计强度的70%后才能进行相邻桩的施工。
（3）如在离基坑10m范围内出现基坑以下仍为淤泥的应采用钢护筒，护筒应穿透淤泥层，桩长不应小于5m。
（4）灌注桩泥浆池应离开基坑壁适当距离且泥浆面应低于附近基坑底，做好施工措施严禁泥浆浸泡基坑底和基坑壁。
（5）对于基坑支护的预应力锚索，在张拉预应力之后，不宜全部切断锚索，宜预留张拉的长度，一防止基坑变形后补张拉的需要。
（6）基坑土方开挖过程中必须分层分片开挖，减少大型运输车辆靠近支护桩行走挤压支护桩，挖至底层土前应先考虑好出土，并注意基坑边挖土机或吊车站立对支护桩的侧向挤压影响。
（7）应采取措施防止基坑底隆起，避免对支护结构的产生不利影响，开挖土方形成深基坑后，在基坑底静压管桩应注意大吨位静压桩机对支护排桩及边坡的影响。
（8）土方开挖后在深基坑内进行基础桩的施工，能够节约工程造价，但基坑周边靠近支护排桩处，不宜进行锤击或静压管桩的施工，基坑周边一排基础桩宜改用钻孔灌注樁的施工方法。
4. 结语
该工程2010年3月9日开始基坑支护及土方开挖工程，于2010年10月27日完成±0.000以下结构及地下室外墙防水、土方回填施工，于2011年5月12日完成主体结构工程，2011年11月15日前完成装饰装修、屋面及节能工程施工，于2011年11月16日、17日完成各住户钥匙移交，施工质量优良。
从该工程的实践中我们看到，基坑边坡支护结构具有一定的时效性，尤其是雨季时更为显著。因此我们认为，一般的工程，应在基坑支护结构完成后尽快（尽可能3个月以内）完成浇注地下室底板和地下室外墙的施工，否则会有部分预应力锚索需作二次张拉或多次张拉。
对于大面积、周边环境复杂且有差异的地下室基坑，在设计上进行适当的分区分段，采取不同的设计方案，或者在同样的支护设计方案下采用不同的支护桩长、不同的锚杆密度或长度，能有效地节约基坑支护成本。在土方开挖于地下室施工过程中，加强基坑监测，按监测情况及时采取必要措施，是基坑安全的重要保证。这是该地下基坑支护工程设计与施工结果的经验总结。
参考文献
［1］ 黄强.惠涌宁主编《深基坑支护工程实例集》中国建筑工业出版社1997年12月第一版.
［2］ 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002.
［3］ 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）.
［4］ 广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-3-91.
［文章编号］1006-7619（2011）02-13-079
［作者简介］ 陈曦，男，汉族，籍贯：广东省汕头人，学历：本科，职称：工程师，从事建筑施工工作，2006年7月毕业于中国石油大学土木工程专业。