深基坑支護施工技術與安全管理

　　關鍵詞：深基坑支護，攪拌樁，錨桿支護

　　引言：

　　隨著城市人口、工業(yè)、建設的迅猛發(fā)展，居住和商用的樓層越建越高，地下的交通越建越深，現(xiàn)代工程中，深基坑工程常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁，其技術復雜性卻遠甚于永久性的基礎結構或上部結構，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建構筑物、道路橋梁和各種地下設施，造成巨大損失。

　　本工程為雙向6車道布置，隧道總長1180m，隧道設計起止里程為K2+305～K3+485,其中包括南段長218m的U形敞口段（K2+305～K2+523）和北段長224m的U形敞口段（K3+261～K3+485）隧道箱型閉口段長度738m（K2+523～K3+261）。

　　1.隧道支護

　　1.1支護結構施工

　　根據(jù)本工程基坑開挖深度、工程地質條件和周邊地形，設計從安全、經(jīng)濟、合理、可行的角度出發(fā)，主要采用了放坡結合土釘、放坡結合錨桿、拉森IV型鋼板樁、鉆孔灌注排樁、鉆孔灌注排樁+鋼筋混凝土橫撐五種支護方式。本工程基坑共分為A～K區(qū)(含隧道泵房段F區(qū))共計11個區(qū)域，各支護圖如下。

　　A區(qū)、E區(qū)、F區(qū)、G區(qū)、H區(qū)、I區(qū)和K區(qū)使用放坡+土釘?shù)闹ёo形式，坡面噴C20細石砼護面，基坑外圍采用雙排或單排Φ60@45的水泥攪拌樁止水。本施工區(qū)段施工重點是攪拌樁的質量控制，基坑地下水就通過此攪拌樁進行控制，攪拌樁的施工質量好壞是本區(qū)段基坑的質量的關鍵因素。

　　B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和J區(qū)使用鉆孔灌注排樁+一道鋼筋砼撐的支護形式，基坑依靠鉆孔灌注排樁的剛度擋土。由于基坑寬度較大，橫撐長度達32.6m,因此對撐中間設置一根鋼拉柱。鉆孔樁的施工質量固然重要，但橫撐由于結構體的長細比很大，因此施工質量影響到基坑的安全，是本區(qū)段的施工重點；由于地下工程的不確定性，如何保證鉆孔樁的成樁質量仍然是本區(qū)段的難點。

　　1.2鉆孔灌注支護樁

　　本標段基坑支護鉆孔灌注樁施工范圍為K2+530～K2+623以及K3+205～K3+274，支護樁采用Φ1.0m@1.2m鉆孔灌注樁支護，共有428.92m。鉆孔灌注樁主要采用回旋鉆機成孔，泥漿循環(huán)方式為正循環(huán)泥漿置換出渣。用膨潤土制備優(yōu)質泥漿保證護壁，防止塌孔。隧道支護排樁采用隔樁施工，施工前需先破除砼路面，并在灌注砼24h后進行鄰樁成孔施工。支護樁采用普通硅酸鹽水泥，所有樁的鋼筋籠全部在現(xiàn)場的鋼筋制作場內加工制作，采用小平板車運輸，起重機進行吊安，為節(jié)省破除樁頭砼的時間，在保證樁頭質量的情況下，可以在水下砼澆注完成后，立即用人工挖除樁頂以上的浮漿及砼，但最少預留20cm厚的砼待以后鑿除。

　　1.2.1護筒的制作：護筒采用預制鋼筋混凝土護筒或鋼護筒，護筒內徑比樁直徑大5～10cm，預制鋼筋混凝土或鋼護筒委托專業(yè)廠家生產(chǎn)。護筒加工標準為垂直度不超過0.5%，橢圓度在3cm以內。

　　1.2.2護筒的埋設：鑿除砼路面及渠箱，并回填壓實粘性土后，測量人員將側放樁孔位置，再用吊機將準備好的護筒吊入開挖好的基坑內，并回填務實護筒周邊土。鋼護筒可考慮用挖掘機將護筒壓入土中。護筒埋設特別注意位置的準確及垂直度。

　　1.2.3樁基成孔施工

　�。�1）泥漿處理設備及循環(huán)處理工藝，泥漿是鉆孔樁施工的重要材料，只有合適的泥漿才能保證泥漿護壁成孔和懸浮鉆渣。在施工過程中，經(jīng)常檢查泥漿的各項指標。

　　泥漿池采用磚砌池壁或鋼箱泥漿池，每臺樁機設置1個小泥漿池，用于鉆孔過程中的泥漿沉淀循環(huán)，另外在施工場地的適當位置設置大泥漿池，小泥漿池內的多余泥漿可統(tǒng)一存放在大泥漿池內，大泥漿池內的采用三級沉淀挖出晾曬后安排車輛及時清運掉。

　　本工程地質一般為素填土、淤泥質亞粘土、粉細砂、亞粘土等，可以自然造漿，但開孔前需使用優(yōu)質粘土或膨潤土用造漿機進行人工造漿，現(xiàn)在放置幾個約100m3大型泥漿儲備設施儲存泥漿，造漿時可加纖維素以利軟土層及砂層護壁。泥漿循環(huán)采用22KW泥漿泵，泥漿在循環(huán)時經(jīng)過沉淀池、凈化池最后才能回到鉆孔使用，使孔內泥漿始終穩(wěn)定地護壁和懸渣。泥漿性能指標見下表：

　　泥漿配比  凈泥漿性能

　　水：膨潤土；水：粘土 比重（r） 粘度

　�。╬a.s） 靜切力（pa） 膠體率 含砂率 PH值

　　100：350；100：150 1.15～1.4 18～28 1.2～3.5 ≥96% 4%～8% 8～10

　　泥漿在循環(huán)過程中設置流動溝道，溝渠經(jīng)過沉淀池、凈化池，中間設隔柵進行鉆渣隔離。成孔過程采用各種措施來加大泵壓以保證清渣懸浮，可以采用雙泵量進行清孔循環(huán)處理。

　　筆者最近接觸了一例由于壁板裂縫而產(chǎn)生滲漏水問題的某地下水池工程，雖然其產(chǎn)生裂縫的原因還不完全清楚，但從施工單位的混凝土配合比中不難發(fā)現(xiàn)，其水泥用量明顯偏高，不能說與壁板產(chǎn)生裂縫沒有關系。

　�。�2）正回旋鉆成孔施工：①樁機就位施鉆時，使鉆頭中心與設計中心重合，固定樁機。②根據(jù)鉆進過程中實際土層情況控制進尺快慢和泥漿性能指標在粘土和軟土中，宜采用中等轉速稀泥漿鉆進，在粉砂土、粗砂、粉砂巖、泥巖風化巖中采用低轉慢速大泵量，稠泥漿鉆進。排渣采用循環(huán)泥漿排渣工藝，過程如下：粘土→拌漿機→泥漿沿鉆桿中心泵入孔底→含砂泥漿在孔內上升從護筒流槽處流出→沉淀池→凈化處理→凈化泥漿進空。③如發(fā)現(xiàn)有失水現(xiàn)象，護筒內水位緩慢下降，采用補水投粘土。鉆進時要經(jīng)常鉆桿的垂直度情況，檢查鉆頭的磨損情況，預防發(fā)生斜孔等事故。④鉆進成孔過程中，隨時注意，保持孔位正確，并經(jīng)常撈取鉆渣，觀察土層的變化，在巖、土層變化處均撈取渣樣，判明土層，若發(fā)現(xiàn)泥漿的稠度減少較多，立即加入粘土確保泥漿的正常稠度，防止發(fā)生塌孔。⑤鉆孔的允許誤差：(a)單樁位軸線方向偏差均不超過5cm；（b）樁徑容許許差+10cm,-5cm；（c）垂直度允許偏差不大于0.5%；（d）沉渣厚度不大于15cm。

　　1.2.4鋼筋骨架的制作和安裝

　�。�1）鋼筋骨架的制作先抽出加勁筋的規(guī)格、數(shù)量進行流水生產(chǎn)，整個籠的制作要在平臺上嚴格按設計要求和施工規(guī)范進行，施工時制統(tǒng)一制成全長的鋼籠或按要求分節(jié)制作。鋼筋籠做好后安排好場地堆放。耳筋的制作要按圖進行，注意存放、吊裝時不要損壞�？垢∨Ｍ阮A埋鋼筋及鋼筋駁器的位置偏差不宜大于50mm。

　　（2）鋼筋骨架吊裝時用兩點起吊，吊放鋼筋籠入樁孔時要居中慢放，嚴禁碰撞孔壁，要注意垂直度的檢查。同時，鋼籠焊牢在鋼護筒上，防止浮籠。吊裝時應注意復合機械吊臂與吊重的匹配，鋼籠不能順利下落時應反復試探下落，不能硬沖硬撞。吊放鋼筋籠時需要�？垢∨Ｍ蠕摻罱玉g器方向正確。對有監(jiān)測要求的圍護樁應確保監(jiān)測設備在鋼筋吊放前已安裝到位。

　　2.錨桿支護

　　2.1錨桿施工：根據(jù)設計資料，測量人員將錨桿孔位鉆孔方向確定后，就開始在孔位清理坡面，立�，F(xiàn)澆錨墩，錨墩緊貼坡體，它把錨具的集中荷載傳遞到坡面，并起調坡面受力方向的作用，錨墩用鋼筋砼加早強劑現(xiàn)澆而成，錨墩中部應按設計鉆孔傾角預埋塑料管形成孔道，錨墩砼養(yǎng)生需要一段時間，因此應先施工。

　　2.2鉆孔：采用錨桿鉆機，根據(jù)現(xiàn)場地形或修筑之字形便道或搭設雙立柱式腳手架用于鉆機行走及安放，鉆孔深度超出錨索設計長度0.5米，以防巖土屑沉落孔底而使孔深不夠，根據(jù)鉆進情況和吹出的巖粉作好詳細的施工記錄，主要內容包括：巖性、巖體完整性，地下水、裂隙、巖粉顏色、顆粒大小、數(shù)量、孔深、事故情況等。鉆進中應經(jīng)常進行高壓風吹孔，堆積層（孔深6米以內）可采用填充粘性土進行護壁，土夾石地層，可上下來回掃孔，防止掉快堵孔。鉆孔結束，拔出鉆桿鉆頭，用一根聚乙烯管復核孔深，并用高壓風清孔，然后拔出聚乙烯管，用水泥紙塞好孔口。

　　2.3特殊情況的處理：

　　2.3.1坍孔：鉆孔遇強風化巖層或巖體碎帶時，常發(fā)生坍孔，坍孔的標志是孔中吹出黃色巖粉夾雜原狀，非鉆頭擊碎的、非新鮮的、無光澤的石塊，這時應立即停鉆，拔出鉆具，壓漿固壁。注漿前用清水和高壓風將孔內泥漿洗出，注漿壓力取0.4MPa～0.8MPa，漿液為水泥玻璃雙液注漿，24小時后重鉆。

　　2.3.2錨桿的制作與安放：

　　錨桿可以在現(xiàn)場制作也可以在外地預制后運來。首先根據(jù)計算長度下料，錨桿的下料長度應為錨桿設計長度，錨桿高度、錨具厚度的總和。用砂輪切割機截斷，然后平順放在作業(yè)臺架上，最后在錨桿端頭套上導向帽，制作完畢后按孔號編號掛標簽存放。

　　孔內再用高壓風清孔一次，然后放入錨桿，錨桿外套上定位片使錨桿居中，應防止錨桿扭壓、彎曲、注漿管應隨錨索一同入孔，注漿管頭部距孔底5～10厘米，錨桿定位止?jié){環(huán)到達孔口時，停止推送，再檢查一遍，排氣管是否暢通。

　　2.3.3質量要點控制：

　�、馘^桿孔位放線，各方允許誤差±1厘米。②腳手架上安裝鉆機專用鋼管，擺放鉆機，用方向架放出錨索方位角，測角儀調整傾角，誤差不超過：傾角±0.5度，方位角±1°。③錨桿孔徑誤差±2mm。④高壓風洗孔應干凈徹底，孔中不得殘留巖粉和水，錨桿制作要確保始終排列均勻、平直，不扭不叉銹、油污要除凈，對有死彎、機械損傷及銹坑者應剔除。錨桿安放要保證錨桿孔壁有不少于1厘米的注漿厚度。⑤砂漿須嚴格控制加水量和水灰比，灰砂比允許誤差為±0.03。⑥錨墩制作允許偏差各方向均為±3厘米，先安放好孔口定位鋼管，以保證錨墩與錨孔垂直。⑦自由段注漿必須待漿液溢出孔口穩(wěn)定1～2min后，方可停止注漿，24小時后還需補漿，以確保注漿飽滿。

　　3、施工安全及環(huán)保措施

　　3、1施工前進行安全技術交底，施工中明確分工，統(tǒng)一指揮。各種機械機具機況良好，勤維修、勤保養(yǎng)。機械、電器設備專人操作，邊坡加固工程鉆孔通常在腳手架上作業(yè)，為確保腳架絕對安全穩(wěn)定，采用雙排方式，間距1.2～1.3米，重力集中處增設剪刀撐，并設置短錨樁，將腳手架錨固在巖壁上，扣件專人復核擰緊。高空作業(yè)設安全防護設施。風動鉆機管路連接應牢靠，避免脫開出傷人。注漿管路暢通，不得堵塞，避免漿液噴甩出傷人。

　　鉆孔孔口須設置粉塵收集器，使巖粉不致隨風飄散，污染大氣。嚴格按照國家環(huán)境保護有關規(guī)定施工。

　　3、2基坑檢測監(jiān)測應注意的問題

　　3.2.1基坑監(jiān)測項目：包括基坑邊坡土體頂部水平位移和支護結構側移、監(jiān)測范圍內建（構）筑物的沉降和傾斜、地下管線變形、錨桿或土釘錨固力、支撐及立柱變形，其中基坑邊坡水平位移、側斜、沉降監(jiān)測為必做項目，其它監(jiān)測項目視基坑側壁安全等級選做。

　　3.2.2測點布置：各監(jiān)測項目的基準點必須布置在基坑工程影響范圍以外的穩(wěn)固的基礎上，距離基坑邊不得小于3~5倍基坑開挖深度。

　　3.2.3監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和反饋：監(jiān)測單位對各項目數(shù)據(jù)應進行分析，包括總量和增量變化，對可能的變化趨勢進行預測并作出警示。監(jiān)測成果資料應及時反饋，對于異常情況首先口頭通知后立即以書面報告形式通知并簽字確認。

　　結語

　　基坑工程的設計和施工技術日益進步，不斷涌現(xiàn)了多種符合我國國情的實用的基坑支護方法，而且使得基坑工程的設計理論、計算方法得到不斷改進，施工工藝取得長足的進步。可以預料基坑開挖與支護技術的各個方面，均將繼續(xù)得到全面而深入的應用和推廣，今后深基坑設計施工技術將可能會有如下發(fā)展：

　　1.根據(jù)基坑施工發(fā)展需要及我國綜合經(jīng)濟水平的提高將繼續(xù)充實深基坑開挖、支護的施工隊伍素質及裝備引進國外新技術增加技術手段。

　　2.大力促進與推廣動態(tài)設計和信息化施工技術，始之在開挖支護工程設計中成為設計指導思想的基調，用在變更改革巖土工程的總體設計構思。

　　3.根據(jù)城市不斷的發(fā)展，深基坑開挖與支護問題會有更大更新的挑戰(zhàn)，需要我們設計與施工更深入研究與緊密的配合。