土木工程施工中深基坑支护技术的应用

土木工程施工中深基坑支护技术的应用

摘要：伴随着经济的快速发展，高层和超高层建筑的大量建造，从而使得深基坑工程得到广泛应用，深基坑支护由于地质的复杂性、 受力状态的多变性、结构形式的多样性，致使深基坑支护工程的设计与施工技术问题日益复杂多样化。因此，文章针对土木工程中深 基坑支护技术的应用展开探讨。

关键词：土木工程；深基坑支护；支护方式；支护技术

1．引言

深基坑是指开挖深度超过5 m（含5 m）或地下室3层以上（含3层），或深度虽未超过5 m（含5 m）但地质条件和周边环境及地下管线 特别复杂的工程。

2．常用的基坑支护形式

深基坑支护工程不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。边坡支 护技术的应用，不仅给坡体结构的稳定提供了基础的保障，而且可以使施工现场的环境得到良好的改善，同时也能明显提高整个土木 工程的施工效率。基坑支护形式多种多样，需按实际情况选用，本文主要探讨“旋挖桩支护系统”及“土钉墙支护系统”的支护形式 。

2．1旋挖桩施工

（1）、场地平整后对各桩位进行定位放样。测设包括：各桩位的中心桩位、围绕中心桩的十字护桩，同时测设出该位置的地面标高。 （2）、钻机就位，旋挖钻机缓慢移至钻孔平台上，调整钻机，使桩孔处于钻机的工作范围之内。钻机对中前复核十字护桩中心挂线， 满足要求后，启动自动复位装置，并对钻机进行调整，使钻杆、钻头的中心与桩位中心点对准，并用垂线复核。（3）、埋设护筒，护 筒安放时采用护筒驱动器进行驱动加压下放到位，护筒顶面应高出施工地面或平台0.3m，利用护桩十字线中心复核，确保护筒顶面中 心与设计桩位偏差≯5cm，倾斜度≯1%。护筒安装到位后，还需对钻头进行二次对中，确保开钻前钻头中心与设计桩位中心对准且位于 同一铅垂线上。（4）、钻孔开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下1米后，再调为正常速度。钻进过程中，根据不同的地质情况 选用不同形式的钻头，在土质或细角砾土地层中钻头选用螺旋式土钻或旋挖斗。钻进过程中，经常抽取渣样并与设计地质核对，注意 土层变化，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力。钻至设计标高并经岩样判别确认后，停止钻进。（5）、清孔及检孔钻进到设计 深度后，采用旋挖斗清孔，密切注视电脑上的深度显示值，当显示值为钻进深度显示值时，原位正向旋转4-5转，使孔底的沉渣旋入容 斗内，同时利用旋挖斗的平底斗齿将孔底清理为平底，然后提出旋挖斗卸渣。为确保孔底沉渣满足要求，第一次掏渣后还需用测绳检 测孔深，如果测量深度与钻进深度一致，表明清孔合格，否则再次用旋挖斗继续清渣至合格。清孔后及时用测绳测量孔深，用检孔器 检测孔径、孔的倾斜度等各项指标，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4倍。严禁用强插检孔器方法进行检 孔。孔深、孔径、倾斜度检测合格后方准进入下一道工序。下放钢筋笼及灌注砼前重新测量孔深，检查是否有塌孔现象。遇塌孔或沉 渣过厚时，及时用旋挖斗进行二次清孔。（6）、钢筋笼的安装，钢筋笼制作完成后采用汽车起重机吊装，并在孔口牢固定位，以免在 灌注砼过程中发生浮笼现象。当灌注完毕的砼开始初凝时，即要取消钢筋笼竖向固定装置，使钢筋笼不影响砼的收缩，避免钢筋砼的 粘结力受损失。（7）、安装导管采用φ300mm钢管，每节2～3m，底节长度4m，配1～2节1～1.5m的短管。导管接口应连接牢固，封闭 严密，接头应清洁无杂物，密封胶圈无破损老化，拼装后的垂直情况与密封性根据桩孔的深度，确定导管的拼装长度，吊装时导管位 于桩孔中央，并在浇筑前进行升降实验。（8）、浇注桩身砼前先向孔内灌注3～5m水，然后立即浇筑水下砼。计算首批封底砼数量， 使导管下口埋入砼不小于1m深并不宜大于3m，确保有足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降 的重要环节。浇筑连续进行，中途停歇时间不超过30min。砼的运输时间和距离应尽量缩短，以迅速、不间断为原则，宜在8h以内完成 ，防止在运输中产生离析。在整个浇筑过程中及时提升导管，使导管埋深控制在1-3m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中逐步提 升。如导管法兰卡挂在钢筋笼上，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后移到钻孔中心。考虑桩顶含有浮渣及浮浆，浇注时砼的浇筑面按 高出桩顶设计高程50cm控制，以保证桩顶砼的质量。

2．2旋挖桩支护系统

旋挖桩支撑结构系统主要包括：冠梁、腰梁、预应力锚索等。

1）、冠梁、腰梁

（1）、桩基施工完成后，进行冠梁施工，桩顶凿至新鲜混凝土面，出露钢筋应平直，浇筑冠梁前，必须清理干净残渣、浮土和积水， 应保证排桩与冠梁连接牢固，不得造成连接处产生薄弱环节。土方开挖至图纸标高后，进行腰梁施工，利用原土面浇筑砼垫层作为腰 梁底，腰梁内侧主筋需与桩身钢筋进行焊接牢固，侧模完成后浇筑砼。（2）、冠梁和腰梁钢筋保护层厚度为35mm，桩身钢筋应锚入冠 梁内35D。

2）、预应力锚索

（1）、钻孔，钻孔时必须保持下倾角的稳定，有偏差及时纠正。一般采用干法钻进或全套管跟管钻进成孔。同时在孔口应安装吸尘装 置，避免钻进过程尘土飞扬。锚孔孔位应按要求准确测放，孔位误差不得超过±0.05m；锚孔的孔斜度（倾角）20°，误差不超过2%； 实际钻孔深度大于设计深度0.5米。如遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥浆初凝后，重新清 孔钻进。（2）、清孔，锚索钻孔完成后必须使用高压风清孔，将孔内杂物清除干净，并保持孔内干燥。（3）、锚索制作，制作锚索 的钢绞线需符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB5224）的规定。钢绞线按设计长度截取，不得焊接。编束时确保每根钢绞线 始终均匀排列，平直、不扭不叉，有死弯、机械损伤、严重锈蚀及电烧伤的严禁使用。截断时应使用机械切割，严禁电弧切割。编束 前要清污除锈、刷强力防腐涂料。锚索采用预应力钢绞线Φ15.2，抗拉强度标准值fptk=1860MPa。每隔1.0米设一个隔离架，用厚度 25mm的聚录乙烯塑料板加工而成，每两个隔离架中间用细铁丝绑扎锚索，防止钢绞线出现缠绞及扭麻花现象。锚索自由端钢绞线涂抹 防锈油，套D120PVC波纹管作保护管，保护管两端1.0m范围内充填黄油，两端封闭，外绕工程胶布封闭固定。护套不得有破损，避免锚 具自由段发生锚索与漏入灰浆粘结现象，自由段锚索应能自由伸缩；锚索截取长度为锚固段+自由段+1.5m外露张拉段。（4）、锚索安 装与注浆，锚索安装前应检查钻孔的情况，保证孔深与锚索长度一致，同时检查附件及排气管是否完好，否则应予更换。锚索可用人 工方法推进，使锚索在钻孔顺直送到孔底，避免锚索体扭曲。锚索安装完毕，应进行锚固段注浆。注浆采用二次压力注浆工艺，二次 注浆成锚，第一次为常压注浆，注浆压力0.5～0.8MPa，待第一次注浆完成初凝后立即进行第二次注浆，第二次注浆为高压注浆，注浆 压力2.5MPa，主要控制注浆饱满度，注浆体强度不应低于30MPa，两次注浆必须保证注满且孔口有浆液溢出为止；注浆采用水泥浆，灌 浆采用纯水泥浆，水灰比为0.50～0.55，水泥采用P.O42.5水泥。灌注时，应注意准确量好锚固段的实际长度使符合图纸要求，保证锚 索锚固段的水泥浆饱满。（5）、张拉，锚索灌浆养护7-14天，留置水泥浆试块强度达到15.0MPa或设计强度的75%后方可进行锚索的张 拉锁定。锚索张拉力与锚固力：锚索采取分步张拉，分5级按设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%进行施拉，每次持荷时间2～5min ，最后一级持荷稳定观测10min以后按设计要求锁定。为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，第一次张拉锁定后30天左右，进行一 次补偿张拉，然后锁定、切除多余的钢绞线，用砼封锚。注浆结束后的次日，应逐孔检查各锚索孔注浆是否灌满，如有未灌满的，要 进行复灌，确保每个锚索孔灌浆饱满密实。最后封闭锚头。（6）、质量检测，锚索抗拔力验收试验按有关规范和施工图要求进行。注 浆体凝固期满28天后进行锚索抗拔力检验；预应力锚索抗拔力检验，抽检数量为总数的5％且同一土层不得少于3根，最大检验值为标 准值的1.3～1.4倍，且不大于锚筋As*fptk的0.9倍。

旋挖桩支护系统图

2．3土钉墙

土钉墙支护是由被加固的原位土体、设置在土体中的土钉群和喷射钢筋混凝土面层所组成的一种复合的、自稳性能好的、类似重力式 挡墙结构的支护体系，以抵抗墙后土压力和其他作用力，从而使边坡维持稳定。

（1）边坡土方开挖严格按设计规定的分层开挖，深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉及喷混凝土以前，不得进行下一层土 方的开挖。开挖完成后采用人工进行清理，为确保喷射混凝土面层的平整，此工序必须挂线定位。对于土层含水量较大的边坡，可在 支护面层背部插入长度450mm、内径50mm 的PVC水平泄水管包滤网，其外端伸出支护面层50mm，入土300mm开φ10梅花小孔，泄水管下 倾10°，以便将喷混凝土面层后的积水排走。

（2）按设计图纸由测量人员用φ8、长30cm 的钢筋放出每一个土钉的位置。土钉采用锚杆钻机成孔，土钉施工孔深偏差为±50mm，孔 径偏差为±5mm，孔距偏差为±100mm，成孔倾角偏差为±5％，钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即进行 压浆处理，并及时安设土钉钢筋并注浆。

（3）土钉选用HRB400级钢筋作为拉筋，杆体上每2.0m设置船型支架，土钉成孔直径110mm，土钉注浆体直径大于110 mm。

（4）造浆及注浆：采用搅拌机造浆，应严格控制水灰比为W/C=0.5，注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始 终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出。注浆采用32.5复合硅酸盐水泥纯水泥浆（水灰比为0.5），强度等级为M20，注 浆水泥用量≥15kg/m。