建筑工程项目高边坡及深基坑支护工程施工质量控制

建筑工程项目高边坡及深基坑支护工程施工质量控制

发表时间：2018-07-18T14:07:51.737Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第6期作者：彭昌进

[导读] 本文结合象州县妇幼保健院整体搬迁建设项目，介绍了桩-锚联合支护在该工程深基坑中的应用。

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司广西柳州 545001

摘要：当前，建筑设施普遍朝高、深方向发展的同时开山造地建设工程也越发普遍，使得复杂地质条件及复杂周边环境下的深基坑、高边坡工程日益增多，如何确保支护工程施工质量对于工程成败具有关键作用。本文结合象州县妇幼保健院整体搬迁建设项目，介绍了桩-锚联合支护在该工程深基坑中的应用，就支护工程相关质量控制要点进行了具体探讨，以期为类似工程提供有益借鉴。

关键词：高边坡深基坑；支护工程；施工

土地资源稀缺是我国的基本国情，在城市建设用地日趋紧张的现实制约下，建筑设施普遍朝高、深方向发展的同时开山造地建设工程也越发普遍，使得复杂地质条件及复杂周边环境下的深基坑、高边坡工程日益增多。在深基坑边坡工程中，以十几米的高边坡最为常见，20米以上甚至几十、上百米较少，施工中为提高边坡土的结构强度和抗变形刚度，减少土体侧向变形，增强边坡的整体稳定性，必须有效地进行深基坑、高边坡的开挖支护，因此如何确保支护工程施工质量，对于工程成败具有关键作用。象州县妇幼保健院整体搬迁建设项目，住院楼基坑开挖深度-7.6m～8.3m，边坡高度约14.5～19.3m，整体支护体系采用冲孔灌注桩+预应力锚索联合支护方案，在保证施工安全性、降低工程造价、减小环境影响等方面取得较为效果，现本文就此展开尝试性探讨。

1工程概况

本工程为象州县妇幼保健院整体搬迁建设项目，位于象州县教育路文源居北面、象州镇卫生院南面。项目总建筑面积20800m2，框架结构，包括新建保健综合楼及住院楼一栋，其中，保健综合楼面积为4000m2，地下一层1000m2，地上三层3000m2，住院楼面积为16800平方米，地下一层1400m2，地上11层15400m2。本文主要拟对住院楼深基坑支护工程进行探讨。住院楼基坑开挖深度-7.6m～8.3m，根据实地考察与分析，基坑开挖后南面将形成长约32m，高差约14.5～19.3m的边坡结构、属于高边坡。岩土工程勘察报告揭露的主要地层及岩土体力学性质指标如表 1所示：

2支护方案设计

当前，常用的深基坑边坡支护工艺有排桩、地下连续墙及锚杆三种，本工程施工场地狭窄，且与附近建筑物距离较近，若单独使用排桩支护或土钉墙支护，不但工作量大，且在控制基坑变形及安全性方面有一定不足，工程造价也大。结合工程地质资料及周边建筑物等实际情况，本着经济、合理、有效的原则，多方论证后确定采用冲孔灌注桩作为基坑围护，预应力锚索作为基坑支护加固结构的联合支护施工方案，冲孔灌注桩在预防塌孔事故方面效果较好，预应力锚索可通过腰梁与排桩连接共同作用成受力体系，有效控制支护结构位移。冲孔灌注支护桩及预应力锚索相关技术参数主要如下：1）冲孔灌注支护桩。冲孔灌注支护桩桩身强度等级为C25砼，桩直径为 700及 8O0，桩间距为1.8～2.0m，桩长为17～21m。支护桩上部设置通长C25 冠梁1200×800。支护桩与锚索腰梁（C16槽钢）之间采用C25充填，组成一个混凝土钢梁。2）锚索。沿支护桩高（-2.25m、-5.05m）设两排预应力锚索，锚索杆材采用4×7Φ5 钢绞线，锚索孔径150mm，水平间距1.8～2.0m（一桩一锚），锚杆设计倾角15°～20°，锚杆长度24m，其中锚固段长度18m，自由段长度6m，设计荷载值为300KN，锁定值为200kN。

3施工质量控制要点

3.1冲孔灌注桩支护施工质量控制要点

钻孔灌注桩支护施工工艺流程如图1所示。鉴于施工工序的复杂性，本文只对重点环节进行探讨。1）埋设护筒。护筒规格如下：厚度≮8mm，成型高度≮1.5m。筒内净尺寸应＞桩机钻头0.2m，埋深≮l m。护筒定位位置必须准确无误，实践施工中可通过控制桩进行控制，要保证护筒中心与桩中心偏差≯50mm，且整体倾斜度≯1%，顶部与周边地坪垂直距离≮300mm。2）泥浆。泥浆稠度太大或太小均会影响施工之前，前者会降低钻头冲击力，后者则是会对渣土的清除能力造成不良影响，从而影响护壁成型效果。因此，施工中应结合岩土工程勘察报告揭露的地层结构及冲孔方式合理确定泥浆稠度，同时根据土层变化情况适当调整泥浆稠度，实践中将泥浆比重控制在1.1～1.2施工效果最佳。3）冲击成孔及清孔。严格控制冲击锤位置，确保冲击锤与护筒中心线一致，冲击锤偏差值应≯±20mm。为保证进尺速度，应结合岩土工程勘察报告揭露的地层结构情况合理设置冲进频率和参数。桩机开动后，初始时应小冲程密击，锤高范围0.4m～0.6m为宜。至孔深与套筒深相差3m～4m后适当提速，将锤高提升至距筒1.5m～2.0m以上正常连续冲击。严格检查冲击深度，成孔深度每增加2m需清理杂物一次，以便及时排除孔内残渣避免出现埋钻问题，清理完毕注入新泥浆，如此反复至成孔深度符合设计要求及规范规定。孔深至设计要求后清孔，清孔时钻机空转不进尺并注入清水，待排出泥浆比重降至1.1左右可认为清孔合格。3）钢筋笼制作及安放。钢筋笼可现场制作拼接或采用成型钢筋，严格检查钢筋型号、规格、间距等，确保所有技术参数均符合设计要求。钢筋笼搭接方式有单面焊及双面焊两种，无论采用哪种方式都应隔一焊一，同时要严格保证焊缝长度，前者应≮10倍钢筋直径，后者应≮5倍钢筋直径。安放钢筋笼时要对准孔位垂直放入，切忌强行插入或碰撞孔壁，以免钢筋笼破坏变形，定位后要立即加以固定，以免混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮或下沉。4）混凝土

水下灌注。混凝土应按照比结构设计规定的强度等级提高5MPa进行配合比设计，水下混凝土灌注采用导管法，导管埋入混凝土中深度应控制在0.8～1.3m之间。灌注过程中若导管内空气过多很容易造成桩身断桩事故，因此施工应注意两根导管所在位置的混凝土面高差应≯0.3m。导管缓慢向上提拔时要注意保持2～4m埋管深度，并于每次拔出前利用导管进行反插，起捣实的作用。混凝土浇灌强度应控制在5～7m/h，每个单元槽段浇筑时间应控制在4～6h。待混凝土浇筑到超过设计标高800mm时起拔导管，并留0.5m厚的浮浆层，待混凝土硬化后将设计标高以上部分凿去。

3.2预应力锚索支护施工质量控制要点

预应力锚索支护施工工艺流程如图2所示，同样鉴于施工工序的复杂性，只对重点环节进行探讨。1）钻孔。先要保证钻机安装质量，切实做到“正、平、稳、固”四要素，本工程存在大量松散填土及砂层，为预防塌孔事故钻孔时需跟套管施工。孔位及钻机倾角位置对钻孔质量有重要影响，必须加强控制，保证偏差值在规定范围内，即：孔位允许偏差水平方向≯100mm，垂直方向≯50mm，倾斜度偏差≯3%。钻进后做好相关施工记录，自由段在成孔时我们应逐渐加快钻杆钻速度，在锚固段钻进时，应降低速度，将原来速度降低为自由段速度的一半，在下钻时，其速度在控制在300~400mm/min。成孔深度以保证施工图设计的锚固段长度为准，为确保有效锚固段长度，钻孔深度应超过设计锚固段深度0.5m。钻进过程中应反复提插孔内钻杆，并用水冲洗孔底沉渣直至出清水，再接下节钻杆。钻进过程中如遇到现缩孔及塌孔等问题应立即停钻，待对孔壁进行注浆修补后方可继续进行。2）锚索注浆。锚索注浆的目的是为了让浆液在一定压力作用下形成锚固段注浆体，注浆体扩散、渗入至松散地层的裂隙及缝隙中，就地固结后有效提高地层承载力，因此该工序是土层锚索张拉受力的关键工序，必须加强质量控制。本工程灌浆材料用水泥浆液，水泥为普硅水泥42.5R，水灰比0.45～0.5，为提高浆液早期强度适当添加早强或速凝剂作为外加剂。水泥浆液抗压强度应≮30MPa，塑性流动时间应≮22s，浇注控制时间应≮4min。采用二次注浆工艺，第一次注浆为常压注浆，注浆管为聚乙烯管，注浆应在锚固段及自由段全长度范围内进行以注满整个冲孔，注浆压力保持在0.2MPa～0.5MPa之间为宜，注浆量20kg/ｍ，待一次注浆锚固体强度达到５MPa时（一般8～12h内）即可进入二次注浆。二次注浆为高压注浆，注浆管采用硬质PVC管以便更好地承受高压，注浆压力以保持在2.0MPa～3.0MPa之间为宜，注浆量视现场注浆情况而定但应比一次注浆量小。注浆后做好自然养护，养护时间应≯7d。3）锚索张拉锁定。张拉的目的是为了给锚索施加预应力，以保证其达到设计抗拔力。待腰梁混凝土浇捣≯7d，且锚固段内水泥浆液强度及外锚墩混凝土强度＞20MPa时，即可进行锚索张拉。正式张拉前应先进行1～2次预拉，拉力值为设计荷载值的0.1～0.2倍，以更好地使钢绞线拉紧伸直，从而减低张拉过程中可能出现的张拉力不均匀现象。为减少邻近锚索的相互影响保证张拉效果，要对张拉的程序、顺序进行严格控制，实践中一般采用“隔一拉一”的施工方法，即隔着一根锚索有序地张拉，从而将邻近锚索预应力的减小降低到最大程度。待张拉至锚索设计荷载值的1.1倍时持荷稳压5 min～15min，然后卸载至锁定荷载按设计要求进行锁定。锚索锁定2d 后选取≥5根锚索进行验收，若发现预应力损失大于拉力设计值10% 时应进行补偿张拉。

总之，随着当前城镇化进程的推进，建筑施工中深基坑、高边坡工程不断涌现，由于基坑面积较大，且地质条件及周边条件往往较为复杂，使得深基坑、高边坡支护问题呈现出较强的复杂性，本工程的施工作业面（杂填土层）性质较不稳定，加大了施工中的潜在不确定因素，采用桩-锚联合支护方案既有效确保了基坑支护结构的稳定性，又减少了对周围环境的影响，经济效益明显，可为类似工程提供有益借鉴。

参考文献

[1]田蒙.建筑工程深基坑支护施工技术实例分析[J].中国高新技术企业，2010（10）：171-172.

[2]侯平吉.小议深基坑预应力锚索技术的应用[J].广东科技，2012（2）：63-65.

[3]张宏伟.深基坑桩锚支护工程中预应力锚索施工技术[J].2016（30）：84-85.