软土地区复杂基坑支护综合施工技术
由 项敏 13818186389 撰写
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［摘要］温州某工程位于软土地区，周边环境复杂，基坑北侧距离已建高层住宅仅25m，南侧、东侧地下管线众多，燃气管线离基坑最近处约5.5m。基坑围护采用三轴水泥搅拌桩加固技术＋钻孔灌注桩+TRD工法止水帷幕，水平支撑采用1道混凝土支撑＋两道型钢组合支撑，采用该综合施工技术基坑安全顺利实施，取得了较好的经济及社会效益。［关键词］基坑；支护；三轴搅拌桩；TRD工法；预应力；钢支撑；施工技术温州鹿城广场项目三期建设工程位于温州市鹿城区中心，江滨路与车站大道交叉口北侧，东侧为待建的四期A区块，南至江滨中路，北侧为本地块内部空地，西侧为南北向的车站大道连接至凯旋路。本工程为商业综合体，用地面积29778m2，建筑面积116495m2，地上4层，地上建筑面积49361m2，地下2~3层，地下建筑面积67134m2其中地下商业21979m2。基坑深度分区如图1所示。C区地下室及坡道基坑形状不规则，近似呈矩形，基坑平面尺寸为190.0m×62.0m，基坑支护周长491.8m，开挖面积10725m2，开挖深度13.80～18.90m，土方量约163 000m3。B区地下2层，筏板面标高-12.800m，筏板垫层标高-14.300m;B区局部地下3层，筏板面标高-16.600m，筏板垫层底标高-18.000m。
根据勘察结果，场地土层自上而下为：①杂填土呈杂色，松散，成分不均，主要由混凝土面板、块石、碎石、砾石、砂、黏性土及少量生活、建筑垃圾组成；②1淤泥质黏土呈灰色，流塑，高压缩性，含粉砂薄层、团块、少量贝壳碎屑，干强度高，韧性高；②2淤泥夹粉砂呈灰色，流塑，高压缩性，夹粉砂团块，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；②2粉砂夹淤泥呈灰色，松散～稍密，饱和，中等压缩性，土质不均，局部砂粒较大时为中（细）砂夹淤泥，粉砂含量少时为淤泥夹粉砂；②3淤泥呈灰色，流塑，鳞片状，高压缩性，含粉砂薄层、团块，干强度高，韧性高，土质不均，局部粉砂含量较高时为淤泥质粉质黏土；③1淤泥质黏土呈灰色，流塑，鳞片状，高压缩性，含粉砂薄层、团块，干强度高，韧性高，土质不均。根据钻探结果及区域水文地质资料，地下水主要有浅部孔隙潜水、中部微承压水、下部承压水。1）浅部孔隙潜水主要赋存于浅部土层中，埋藏较浅，场地年平均潜水位埋深一般为1.0m左右，年变幅在1.0m左右。2）微承压水含水层厚度较小，渗透性及径流条件较差，富水性差，含水层埋藏较浅，承压水头较小，该含水层具微承压性，地下水位埋深0.85～3.46m，水位2.80～3.20m。3）承压水赋存于③2含黏性土粉砂含水层，地下水赋水性、连通性相对较好，主要受地层渗流补给，以侧向径流为主要排泄途径，水量一般，水位变化不大。地下水位埋深10.70～13.38m水位-6.680~-7.210m。赋存于中下部④3卵石层中的承压水，含水层厚度较大且连续分布，透水性较好，水量较大，地下水位埋深11.41～14.04m水位-7.400~-7.85m.本工程地下2层，局部3层，基坑开挖深度13.80～18.90m。综合考虑周边环境及水文地质条件等，B区基坑支护采用钻孔灌注桩+2道混凝土水平支撑（地下2层范围）、钻孔灌注桩+3道混凝土水平支撑（地下3层范围）；被动区采用φ850@700三轴水泥搅拌桩加固。C区基坑支护采用钻孔灌注桩+3道水平支撑，第1道为钢筋混凝土支撑，第2,3道为型钢组合支撑；支护桩外侧采用800mm厚TRD工法止水。基坑支护典型剖面如图2所示。
本工程先行施工被动区水泥搅拌桩加固，再施工主动区水泥搅拌桩（止水帷幕）和围护桩。被动区三轴水泥搅拌桩为φ850@700，桩长L分别为6.5,8.3,14.8m，桩顶标高分别为-9.600，-12.800，-14.900m；主动区三轴水泥搅拌桩为φ850@650，桩长L为16.0m，桩顶标高为-3.700m。三轴搅拌桩采用P O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为22%（空搅水泥掺量减半），水灰比1.5。水泥搅拌桩28d单轴无侧限抗压强度不低于0.8MPa。外加剂应采用减水剂木质素磺酸钙，用量为水泥用量的0.3%。施工时下沉速度≤0.8m/min，提升速度≤1.0m/min，钻进注浆量为额定注浆量的70%～80%。
本工程TRD止水帷幕总方量约12 000m3，深度23～23.5m。根据本工程现场情况，结合工期要求考虑，选用适宜本工程止水帷幕特点的TRD工法进行施工。TRD止水帷幕采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量≥25%，水泥用量252kg/m3，水灰比为1.5，挖掘液采用钠基膨润土拌制，被搅土体掺入约100kg/m3的膨润土，墙体抗渗系数不应大于1×10-7 cm/s，等厚度水泥土地下连续墙28d无侧限抗压强度标准值≥1.2MPa。根据现场情况，TRD第1幅设置在四期基坑北侧，逆时针方向施工。具体施工顺序为：开挖沟槽宽1 000mm，深1 000mm）→吊放预埋箱→桩机就位→切割箱与主机连接→安装测斜仪→TRD工法成墙→置换土处理→拔出切割箱。TRD成墙转角处止水采用高压旋喷桩进行加强，如图4,5所示。
本工程竖向支撑采用钢格构柱。钢格构柱采用4根∟160×16(140×14)，截面尺寸为480mm×480mm(460mm×460mm)。在施工中，竖向支撑体系承受较大荷载，因此，其施工质量极为关键。钢格构柱施工质量控制重点包括：材料要求、制作质量、钢格构柱的安装与调整。本工程B区深基坑内采用3道水平混凝土支撑，分别设置在标高-3.700,-8.600,-12.600m处。C区深基坑采用1道混凝土支撑+2道组合预应力钢支撑，分别设置在标高-3.700，-7.500，-10.300处。混凝土水平支撑断面尺寸较大，混凝土强度等级为C30，采用机械振捣，人工抹面。混凝土支撑施工流程为：土方开挖至支撑底标高→人工修整→垫层浇筑→测量放线→油毛毡铺设→钢筋绑扎→模板支设→混凝土浇捣→混凝土养护。型钢组合支撑施工工艺流程为：设备、材料进场→开挖至第2道支撑下1m→预埋件及托座施工→混凝土满足安装强度→第2道钢支撑安装→混凝土强度达到设计要求，施加预应力→土方分层开挖至第3道支撑下0.5m→预埋件及托座施工，满足安装强度→第3道钢支撑安装→混凝土强度达到设计要求，施加预应力→土方分层、分区开挖至基坑底→浇筑混凝土底板及传力带，预埋换撑封头板→第3道组合型钢支撑拆除及回收→安装φ630斜撑钢立柱，施工至地下2层顶板，预埋换撑封头板→第2道组合型钢支撑拆除及回收→安装φ700型钢换撑，达到设计强度→第1道混凝土支撑拆除→施工至1层楼板，结构强度及换撑达到设计强度→完成地下室结构回填→工程结束。整体施工顺序自角部向内侧开挖，首先施工最角部并施加预应力，然后依次施加预应力，直至架设完成，架设过程中逐层开挖土方至结构底标高，采用退挖形式从出土口出土。预应力钢梁支撑施工流程为：设备、材料进场→立柱桩施工→第1道混凝土支撑梁施工→第2层土方开挖至第2道钢支撑底→钢腰梁、工具式钢支撑安装→施加预应力→第3层土方开挖至第3道钢支撑底→钢腰梁、工具式钢支撑安装→施加预应力→土方开挖至基坑底→浇筑混凝土垫层、底板、侧墙→地下室结构强度及换撑达到设计强度→拆除及回收工具式支撑→工程结束。待传力带及结构构件达到设计强度后，经现场监理和设计验收后，方可拆除该结构上部的水平支撑。拆除顺序为：支撑梁、板底搭设支撑架→内撑板拆除→联系梁拆除→主撑梁拆除→腰梁拆除。全部支撑拆除后再拆除格构钢立柱，如图6所示。
1）切割前先在支撑上部拉设钢丝绳作为支撑拆除工人的生命绳，其次拆除混凝土支撑上部钢管防护。2）验收通过后采用工字钢托架搭设好临时支撑，马凳支撑托架立柱采用I12，横梁采用120mm×60mm×5mm方管。马凳支撑架离支撑立柱距离控制在300～600mm，离混凝土切割线距离控制在300～500mm，马凳支撑托架与混凝土支撑之间空隙采用方木塞垫牢固。3）采用钻石链条锯搭配钻孔机切割，链条锯纯切割速度为40～60min/断面，安装时间20～40min/次，钻孔机纯切割速度12h/断面，安装时间5min/次。利用链锯自下往上切割，上部保留支撑100～150mm。4）穿好链条并用液压钳接好接头并开通。开通水管，调节水流大小，通过控制器将链条收紧。5）采用20t叉车插入工字钢托架和支撑之间空腔并向上托紧，用气割枪将支撑的两侧钢筋割断，然后叉车将混凝土块慢慢下放至楼面高度。6）采用汽车式起重机或塔式起重机将混凝土块吊运装车外运。1）预应力释放拆除时避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，应尽可能对称释放，有利于结构受力均衡。支撑（角撑、对撑）采用专用千斤顶支顶并适当加力顶紧；然后取出调整钢垫板，千斤顶逐步卸力，停置一段时间后继续卸力，直至结束。2）钢支撑拆除钢支撑的拆除采用叉车、塔式起重机、汽车式起重机等设备进行钢构件的拆除及外运，由北、南向中间拆除。3）腰梁拆除汽车式起重机（叉车）钢丝绳分系于钢腰梁的两个卸扣→割除钢腰梁与围护型钢连接的传力件→提升钢腰梁→辅吊吊钩下移使腰梁竖直上升→吊至地面→拆除角钢托架→吊运装车。设置水平和竖向位移监测点，监测深层土体水平位移、地表沉降与水平位移、围护结构位移、立柱沉降、支撑轴力、栈桥板内力、地下水位，周边道路及管道沉降、位移。
监测数据显示，深层土体最大水平位移为18mm，地表最大水平位移为26mm，围护桩最大水平位移为32mm，立柱最大沉降为11mm，南侧江滨路道路最大沉降为10mm，上述变形均在规定预警值范围，支撑轴力、栈桥板内力监测值变化无异常，基坑支护结构、周边建筑物、燃气、雨水、给水、通信管线均安全。实践及监测数据表明，温州市鹿城广场三期建设工程基坑围护采用三轴水泥搅拌桩加固技术＋钻孔灌注桩+TRD工法止水帷幕，水平支撑采用1道混凝土支撑+2道型钢组合支撑复合施工技术，安全可靠，保证了地下室结构的顺利施工。在基坑内设置降水井进行降水，可有效控制地下水位，保证基坑周围环境安全。
作者：李列娟
编辑整理：项敏
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