【摘 要】随着我国城市建筑工程的快速发展，近年来基坑工程数量急剧增长，并积累了极其丰富的经验,深基坑施工技术在现代化标志性建筑的应用及其广泛，怎样才能实施一个经济安全的支护方案,一直同行关注的问题。
【关键词】深基坑；施工；灌注桩
1 工程概况
某工程首层平面呈长方形布置,长126.40m、宽39.7m～44.7m,总建筑物面积19801m2,建筑层数为地上三层（局部四层）,地下一层。地下室面积为5363m2,周长约340m,底板标高为-3.5m～-3.7m,底板厚度为400mm,基坑开挖深度为4.0m～4.2m。该商场位于市中心繁华地段,四周交通便利,东、南面街道较窄,建筑红线距离建筑物最小处仅有10m,西、北面为车流量较大的主要交通干道,人员活动频繁,而且四周管线密布,尤其是光纤电缆和市政排水渠相距较近。地下水源丰富,地下水位较高,离地面0.8m～1.2m。由于该工程工况复杂,受地理环境影响大,基坑开挖不可能采用放坡施工方法。为确保基坑周围建筑物、地下管线、道路等的安全,决定采用钻孔灌注桩作挡土、水泥搅拌桩止水的支护方案.
本场地古地貌属水道的漫滩或阶地,土层自上而下分别是:（1）素填土层,1.8m～3.7m,呈松散状态,承载力特征值fak=50kPa;（2）粉土,1.7～1.9m,稠密,fak=80kPa;（3）淤泥质粘土,2.5～5.40m,饱和,流塑,fak=50kPa;（4）粘土,1.0～3.6m,可塑,局部软塑,fak=120kPa;（5）粉土,0.8～4.6m,饱和,稍密,fak=150kPa;（6）砾砂,0.7～2.5m,饱和,松散,fak=150kPa;（7）粉质粘土,1.0～6.3m,可塑～硬塑,fak=250～350kPa。
2 施工工艺
2.1 钻孔灌注桩施工
2.1.1 钻机就位前,在已平整场地内铺好枕木,并用水平尺校正,保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设6～8 mm厚钢板护筒,内径比孔口大100～200mm,埋深1～1.5mm,同时挖好基坑,排泥槽,泥浆池等。
2.1.2 成孔采用循环工艺,钻进时取清水钻孔,自然送浆护壁或加入红粘土或膨润土泥浆护壁,泥浆密度为1.3t/m3。
2.1.3 钻进时应根据土层情况加压,开始应用轻压力,慢转速,逐步转入正常,按钻具自重强加压,不超过10KN,在松软土层中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度。
2.1.4 采用单机跳钻方法。
2.1.5 桩孔钻完后,应用空气压缩机清孔,也可用泥浆置换方法清孔。
2.1.6 清孔量孔径后,用吊车安放钢筋笼,进行隐蔽验收,合格后安放导管,然后灌注水下混凝土。灌注时,导管底至孔底的距离宜为300mm～500mm,并使用导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上,在以后的浇筑中,导管宜为2～6m。
2.1.7 浇筑至桩顶设计标高后,在桩顶预留4φ14插筋,L=1150mm,锚入桩长度为600mm。
2.1.8 转入下一根桩施工。
2.2 水泥搅拌桩施工
水泥搅拌桩是采用水泥作固化剂,通过特制的深层搅拌机械,将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌和形成水泥土。利用在水泥与软土间产生的一系列物理―化学反应,使软土硬化成整体性的具有一定强度的挡土防渗墙。
2.2.1 施工工艺:定桩位→钻机对位→搅拌钻→制备固化剂浆液→喷浆搅拌提升→重复搅拌喷浆→至桩顶标高→转入下一根桩施工搅拌桩施工完成后,将钻孔桩顶上的浮浆凿除并清洗桩顶,然后在钻孔桩顶设置C25钢筋混凝土冠梁900×400,以增加挡土墙的整体性（见图3）。
3 施工及安全控制
3.1 钻孔桩施工
3.1.1 认真埋设护筒。埋设时应用十字架方法对准测量标定的桩位中心,使其偏差不小于0.05m。
3.1.2 桩机定位准确。桩机基本就位后,利用钻头与护筒内壁之间的孔隙大小来微微移动,调整桩机位置直到钻头中心与桩位中心重合为止,定好位的桩机必须用木楔将滚筒固定,最后用经纬仪进行观测,确认钻头中心与桩中心的偏差不大于0.05m方可开孔。
3.1.3 控制泥浆密度。钻孔过程中,要用泥浆护壁、泥浆密度应适宜,一般以下1.2～1.5为好,视地质情况而定。在粘土层中,泵入泥浆可稀些,必要时可加清水,取1.2左右。而在砂砾层中,泥浆密度要控制在1.5左右,否则极易出现坍孔事故。
3.1.4 必须作清孔验收。现场派专人做好成孔清孔验收工作,以确保桩身质量。
3.1.5 钢筋笼安放控制。由于钢筋笼采局部加强配筋设计（见图4）,安放时,必须由专人指挥,确保受力钢筋位置安放准确,同时要控制好钢筋笼标高和垂直度。
3.1.6 控制水下混凝土的标号、坍落度、水泥用量不小于360kg/m3,用中砂、砂率宜控制40%～45%,粗骨料最大粒径≤4 0 m m,坍落度180mm～220mm。
3.1.7 控制导管与钢筋应保持100mm距离。
3.2 搅拌桩施工
3.2.1 桩位、轴线控制。在搅拌桩轴线上每20m设控制桩一组,桩组间用钢卷尺每隔350mm标定出桩位,同时在桩机前每5m设控制桩一组,校核施工桩位。用经纬仪在桩机一侧放出一条与桩轴线平行的细线,控制成桩轴线,桩机的侧移距均以该细线为标准。
3.2.2 垂直度控制。平整场地,桩机行走路线范围内的地面高差不大于100mm,以利于调整垂直度。施工前用经纬仪调整桩机垂直度,在滑道架上下10m距离处用细绳各系一个十字形叉丝,使两叉丝中点连线处于同一垂线上,挂一垂求,在后续单桩施工中用垂球控制桩机的垂直度。
3.2.3 进场的R42.5普通硅酸盐水泥必须具备出厂质量合格证检验单,并对水泥的质量进行复检,认定合格后方可使用。
3.2.4 水泥浆液应严格按确定的配合比拌制,水灰比为0.5～0.6,水泥量为60kg/m。水泥浆液在搅拌筒内不断搅拌,浆液不得离析,且每次搅拌时间不得小于3min,水泥用量要准确,使用磅秤进行计算,喷浆时不出现断浆现象,输浆管道不堵塞。
3.2.5 相邻两次加固时间不得超过24h,若间歇时间太长应采取措施,可在下一根桩施工时增加水泥用量1%。
3.2.6 为防止断桩和缺浆,搅拌桩下沉到停浆点以下0.5m,待恢复供浆时再喷浆提升,停机超过3h,则重新清洗一次输浆管,确保输浆畅通,保证喷浆均匀。
3.2.7 搅拌桩完工后28d,可开挖土方,基坑开挖时控制地面堆载不得超过10kN/m2,离桩800mm以内土方采用人工挖除,同时基坑底标高以上300mm,土方也采用人工开挖,以防止发生断桩和扰动淤泥,保证支护桩的质量,施工期间作好基坑外侧地面排水和基坑内集水、排水工作。
4 质量检测
4.1 抽芯检测。对比孔桩和搅拌桩进行抽芯检测,取芯位置在单桩中心,检验结果表明,单桩长度、强度、水泥土的均匀程度,桩间搭接均满足要求。
4.2 现场水泥土的抗压强度,渗透系数检验。试验结果表明,水泥土28d无侧限抗压强度均超过3.0MPa,抗渗试块28d,渗透系数均小于A×10cm/s。
4.3 开挖后质量检验。开挖后对防渗墙进行质量检验时,墙面无渗漏且垂直整齐,无明显的贯通裂缝,坑底无渗漏,无塑性隆起。施工期间,用精密经纬仪对墙顶水平位移及沉降进行监测测量,沿墙顶每隔10m设一监测点,每天测两次,直至地下室施工完毕,其水平位移及沉降变化不明显。由此可见该基坑支护方案安全可靠,也取得良好效益,达到了钻孔桩和搅拌桩在本工程中应用的目的。
5 深基坑支护工程施工过程安全监测
由于深基坑施工具有一定危险的施工作业,在日常的施工安全检查和监督中,必须严格执行JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》进行检查和监督。对于深基坑来说,必须做好基坑变形监测的工作。为确保基坑支护结构和周边建筑物、道路、管线的安全,在基坑开挖、支护、机构施工过程的各个阶段,主要监测项目包括边坡位移、周边管线、周边建筑物、道路、市政设施、桩的钢筋应力等,应根据各个施工阶段特点进行动态同步监测,护坡桩施工、土方开挖期间,监测频率为1次/2d,土方开挖、支护完成后监测频率为1～2次/d;支护完成后15d内未出现大的异常变化,监测停止。根据每日监测情况,及时对基坑开挖的速度和深度等进行调整,使得深基坑施工在监控信息指导下正确、合理地进行,保证基坑的安全。
6 结束语
上述工程深基坑施工采取了合理的技术措施和严格的施工安全管理,在施工中取得了很好的效果,保证了深基坑施工的顺利完成和周边环境的正常工作秩序,未对周边环境造成影响。经相关权威部门检验,达至优良。
参考文献
[1]张在明. 地下水与建筑基础工程. 北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]赵花丽，傅少君. 深基坑工程的现状与发展[ J] . 孝感学院学报，2005.
【关键词】深基坑；施工；灌注桩
1 工程概况
某工程首层平面呈长方形布置,长126.40m、宽39.7m～44.7m,总建筑物面积19801m2,建筑层数为地上三层（局部四层）,地下一层。地下室面积为5363m2,周长约340m,底板标高为-3.5m～-3.7m,底板厚度为400mm,基坑开挖深度为4.0m～4.2m。该商场位于市中心繁华地段,四周交通便利,东、南面街道较窄,建筑红线距离建筑物最小处仅有10m,西、北面为车流量较大的主要交通干道,人员活动频繁,而且四周管线密布,尤其是光纤电缆和市政排水渠相距较近。地下水源丰富,地下水位较高,离地面0.8m～1.2m。由于该工程工况复杂,受地理环境影响大,基坑开挖不可能采用放坡施工方法。为确保基坑周围建筑物、地下管线、道路等的安全,决定采用钻孔灌注桩作挡土、水泥搅拌桩止水的支护方案.
本场地古地貌属水道的漫滩或阶地,土层自上而下分别是:（1）素填土层,1.8m～3.7m,呈松散状态,承载力特征值fak=50kPa;（2）粉土,1.7～1.9m,稠密,fak=80kPa;（3）淤泥质粘土,2.5～5.40m,饱和,流塑,fak=50kPa;（4）粘土,1.0～3.6m,可塑,局部软塑,fak=120kPa;（5）粉土,0.8～4.6m,饱和,稍密,fak=150kPa;（6）砾砂,0.7～2.5m,饱和,松散,fak=150kPa;（7）粉质粘土,1.0～6.3m,可塑～硬塑,fak=250～350kPa。
2 施工工艺
2.1 钻孔灌注桩施工
2.1.1 钻机就位前,在已平整场地内铺好枕木,并用水平尺校正,保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设6～8 mm厚钢板护筒,内径比孔口大100～200mm,埋深1～1.5mm,同时挖好基坑,排泥槽,泥浆池等。
2.1.2 成孔采用循环工艺,钻进时取清水钻孔,自然送浆护壁或加入红粘土或膨润土泥浆护壁,泥浆密度为1.3t/m3。
2.1.3 钻进时应根据土层情况加压,开始应用轻压力,慢转速,逐步转入正常,按钻具自重强加压,不超过10KN,在松软土层中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度。
2.1.4 采用单机跳钻方法。
2.1.5 桩孔钻完后,应用空气压缩机清孔,也可用泥浆置换方法清孔。
2.1.6 清孔量孔径后,用吊车安放钢筋笼,进行隐蔽验收,合格后安放导管,然后灌注水下混凝土。灌注时,导管底至孔底的距离宜为300mm～500mm,并使用导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上,在以后的浇筑中,导管宜为2～6m。
2.1.7 浇筑至桩顶设计标高后,在桩顶预留4φ14插筋,L=1150mm,锚入桩长度为600mm。
2.1.8 转入下一根桩施工。
2.2 水泥搅拌桩施工
水泥搅拌桩是采用水泥作固化剂,通过特制的深层搅拌机械,将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌和形成水泥土。利用在水泥与软土间产生的一系列物理―化学反应,使软土硬化成整体性的具有一定强度的挡土防渗墙。
2.2.1 施工工艺:定桩位→钻机对位→搅拌钻→制备固化剂浆液→喷浆搅拌提升→重复搅拌喷浆→至桩顶标高→转入下一根桩施工搅拌桩施工完成后,将钻孔桩顶上的浮浆凿除并清洗桩顶,然后在钻孔桩顶设置C25钢筋混凝土冠梁900×400,以增加挡土墙的整体性（见图3）。
3 施工及安全控制
3.1 钻孔桩施工
3.1.1 认真埋设护筒。埋设时应用十字架方法对准测量标定的桩位中心,使其偏差不小于0.05m。
3.1.2 桩机定位准确。桩机基本就位后,利用钻头与护筒内壁之间的孔隙大小来微微移动,调整桩机位置直到钻头中心与桩位中心重合为止,定好位的桩机必须用木楔将滚筒固定,最后用经纬仪进行观测,确认钻头中心与桩中心的偏差不大于0.05m方可开孔。
3.1.3 控制泥浆密度。钻孔过程中,要用泥浆护壁、泥浆密度应适宜,一般以下1.2～1.5为好,视地质情况而定。在粘土层中,泵入泥浆可稀些,必要时可加清水,取1.2左右。而在砂砾层中,泥浆密度要控制在1.5左右,否则极易出现坍孔事故。
3.1.4 必须作清孔验收。现场派专人做好成孔清孔验收工作,以确保桩身质量。
3.1.5 钢筋笼安放控制。由于钢筋笼采局部加强配筋设计（见图4）,安放时,必须由专人指挥,确保受力钢筋位置安放准确,同时要控制好钢筋笼标高和垂直度。
3.1.6 控制水下混凝土的标号、坍落度、水泥用量不小于360kg/m3,用中砂、砂率宜控制40%～45%,粗骨料最大粒径≤4 0 m m,坍落度180mm～220mm。
3.1.7 控制导管与钢筋应保持100mm距离。
3.2 搅拌桩施工
3.2.1 桩位、轴线控制。在搅拌桩轴线上每20m设控制桩一组,桩组间用钢卷尺每隔350mm标定出桩位,同时在桩机前每5m设控制桩一组,校核施工桩位。用经纬仪在桩机一侧放出一条与桩轴线平行的细线,控制成桩轴线,桩机的侧移距均以该细线为标准。
3.2.2 垂直度控制。平整场地,桩机行走路线范围内的地面高差不大于100mm,以利于调整垂直度。施工前用经纬仪调整桩机垂直度,在滑道架上下10m距离处用细绳各系一个十字形叉丝,使两叉丝中点连线处于同一垂线上,挂一垂求,在后续单桩施工中用垂球控制桩机的垂直度。
3.2.3 进场的R42.5普通硅酸盐水泥必须具备出厂质量合格证检验单,并对水泥的质量进行复检,认定合格后方可使用。
3.2.4 水泥浆液应严格按确定的配合比拌制,水灰比为0.5～0.6,水泥量为60kg/m。水泥浆液在搅拌筒内不断搅拌,浆液不得离析,且每次搅拌时间不得小于3min,水泥用量要准确,使用磅秤进行计算,喷浆时不出现断浆现象,输浆管道不堵塞。
3.2.5 相邻两次加固时间不得超过24h,若间歇时间太长应采取措施,可在下一根桩施工时增加水泥用量1%。
3.2.6 为防止断桩和缺浆,搅拌桩下沉到停浆点以下0.5m,待恢复供浆时再喷浆提升,停机超过3h,则重新清洗一次输浆管,确保输浆畅通,保证喷浆均匀。
3.2.7 搅拌桩完工后28d,可开挖土方,基坑开挖时控制地面堆载不得超过10kN/m2,离桩800mm以内土方采用人工挖除,同时基坑底标高以上300mm,土方也采用人工开挖,以防止发生断桩和扰动淤泥,保证支护桩的质量,施工期间作好基坑外侧地面排水和基坑内集水、排水工作。
4 质量检测
4.1 抽芯检测。对比孔桩和搅拌桩进行抽芯检测,取芯位置在单桩中心,检验结果表明,单桩长度、强度、水泥土的均匀程度,桩间搭接均满足要求。
4.2 现场水泥土的抗压强度,渗透系数检验。试验结果表明,水泥土28d无侧限抗压强度均超过3.0MPa,抗渗试块28d,渗透系数均小于A×10cm/s。
4.3 开挖后质量检验。开挖后对防渗墙进行质量检验时,墙面无渗漏且垂直整齐,无明显的贯通裂缝,坑底无渗漏,无塑性隆起。施工期间,用精密经纬仪对墙顶水平位移及沉降进行监测测量,沿墙顶每隔10m设一监测点,每天测两次,直至地下室施工完毕,其水平位移及沉降变化不明显。由此可见该基坑支护方案安全可靠,也取得良好效益,达到了钻孔桩和搅拌桩在本工程中应用的目的。
5 深基坑支护工程施工过程安全监测
由于深基坑施工具有一定危险的施工作业,在日常的施工安全检查和监督中,必须严格执行JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》进行检查和监督。对于深基坑来说,必须做好基坑变形监测的工作。为确保基坑支护结构和周边建筑物、道路、管线的安全,在基坑开挖、支护、机构施工过程的各个阶段,主要监测项目包括边坡位移、周边管线、周边建筑物、道路、市政设施、桩的钢筋应力等,应根据各个施工阶段特点进行动态同步监测,护坡桩施工、土方开挖期间,监测频率为1次/2d,土方开挖、支护完成后监测频率为1～2次/d;支护完成后15d内未出现大的异常变化,监测停止。根据每日监测情况,及时对基坑开挖的速度和深度等进行调整,使得深基坑施工在监控信息指导下正确、合理地进行,保证基坑的安全。
6 结束语
上述工程深基坑施工采取了合理的技术措施和严格的施工安全管理,在施工中取得了很好的效果,保证了深基坑施工的顺利完成和周边环境的正常工作秩序,未对周边环境造成影响。经相关权威部门检验,达至优良。
参考文献
[1]张在明. 地下水与建筑基础工程. 北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]赵花丽，傅少君. 深基坑工程的现状与发展[ J] . 孝感学院学报，2005.
