懸臂雙排樁深基坑支護體系工法

1、懸臂雙排樁深基坑支護體系工法李奇遜 朱志山 陳景輝 張建基 廣東省六建集團有限公司懸臂雙排樁深基坑支護體系工法1 前言在珠江三角洲地區(qū)的深基坑工程特別是舊城改造工程遇到諸如：在密集建筑區(qū)建高層，基坑開挖要考慮與相鄰建筑及城市管道之間的影響；高層建筑的增多和功能的需要，許多工程都要求修建占地面積大且埋置較深的兩層甚至多層地下室，做內(nèi)置撐量大且昂貴；珠江三角洲屬沖積平原，軟土層較厚、地下水位高、含水層透水系數(shù)大；施工場地狹窄，緊鄰建筑物有地下室，基坑支護不能打斜錨桿；以往的基坑支護設(shè)置大量斜錨桿（索）造成地下污染，不利于環(huán)保等等。基于上述原因，廣東省六建集團有限公司研發(fā)出“懸臂雙排樁深基坑支護體系

2、” 新技術(shù)，提出了“樁土共同工作的懸臂式雙排樁支護體系樁與預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）支護體系基坑內(nèi)布置降水井” 相組合的懸臂雙排樁深基坑支護新體系理論。該支護體系工作可靠、工程實施效果良好，較好地解決了上述問題，特別是很好地解決了密集建筑區(qū)的深基坑支護樁由于緊鄰建筑有地下室不能設(shè)置后斜錨桿（索）的支護難題，為類似場地條件的深基坑工程施工提供了有益借鑒。2007年由廣東省建設(shè)廳組織鑒定，懸臂雙排樁深基坑支護體系的新技術(shù)達到國際先進水平，同時形成了懸臂雙排樁深基坑支護體系的施工工法。2 工法特點2.1支護結(jié)構(gòu)采用雙排鋼筋混凝土樁，兩排樁中間設(shè)置深層攪拌樁帷幕止水，同時形成樁土共同工作，可發(fā)揮支護體系的整

3、體作用。2.2 在狹窄場地（緊鄰有建筑物且有地下室）可照常施工，支護結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）?？杀苊庑卞^桿（索）對鄰近建筑物造成損壞和造成地下污染。2.3懸臂雙排樁深基坑支護體系是一種整體剛度大、穩(wěn)定性好、變形位移小又不需要設(shè)置內(nèi)支撐的支護體系，可方便土方開挖和地下室施工，縮短工期，節(jié)省投資。其支護擋土深度達9m。3 適用范圍廣泛適用于各類深基坑，特別是建筑密集地區(qū)中軟土地基條件下的深基坑支護。4 工藝原理4.1 考慮樁土共同作用的雙排鋼筋混凝土樁結(jié)合深層攪拌樁支護體系：兩排鋼筋混凝土樁樁頂用冠梁連接，中間采用深層攪拌樁做止水帷幕，雙排樁和深層攪拌樁共同構(gòu)成支護結(jié)構(gòu)體系。由于深層攪拌樁改善

4、了土體的力學(xué)性質(zhì)，被加固的樁間土體可以考慮樁土共同工作，兩排樁中間土體可按照有限元的分析方法，將土體轉(zhuǎn)化為若干二力桿（索），這樣整個支護結(jié)構(gòu)體系就可以視為懸臂式的等代桁架，樁間土體參與剛度分配，從而支護體系的側(cè)向剛度大大提高，尤其是通過冠梁的連接，使得支護結(jié)構(gòu)具備整體性，從而其抵抗變形能力大大提高。樁土共同工作支護體系受力機理如圖1所示。圖1 樁土共同工作支護體系受力機理示意圖4.2采用預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）共同工作的計算模式：前排樁如一般單排樁的受力狀況，豎向錨桿（索）的預(yù)應(yīng)力在一定程度上起到了平衡主動土壓力，減少支護體系向基坑內(nèi)變形、增加基坑穩(wěn)定性的作用，樁預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）共同工作的懸臂

5、式支護體系作用機理如圖2所示。圖2 樁預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）共同工作的懸臂式支護體系受力機理示意圖5 構(gòu)造與設(shè)計5.1當(dāng)基坑開挖深度小于7m，深基坑支護體系采用雙排鋼筋混凝土樁（常用d=9002200），前后排距3.5d呈梅花形布置，樁頂用冠梁和橫向連梁連接（如圖1），雙排樁中間采用深層攪拌樁（常用500）做止水帷幕，深層攪拌樁形成土拱（間距同后排樁間距）。如圖3、4、5所示。圖3 樁土共同工作的雙排樁相互位置平面圖圖4 雙排懸臂樁支護結(jié)構(gòu)大樣圖5 鋼筋混凝土樁深層攪拌樁平面位置5.2當(dāng)基坑開挖深度為79m深或當(dāng)場地狹窄時（1.1m3.15m），雙排鋼筋混凝土樁采用前排大直徑鋼筋混凝土樁（常用d

6、=10001300），后排鋼筋混凝土樁（常用d=9003600）。并在后排樁加預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）。雙排樁中間采用深層攪拌樁做止水帷幕。如圖6、7所示。圖6 樁與預(yù)應(yīng)力錨桿（索）共同工作的雙排樁相互位置平面圖圖7 樁預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）體系6 施工工藝流程及操作要點6.1支護體系施工工藝流程支護體系的施工工藝流程如圖8所示。6.2操作要點深層攪拌樁帷幕拱施工1、必須做好三控制以保證樁身質(zhì)量良好和樁與樁的搭接嚴密：控制好每根深層攪拌樁單位長度的水泥用量；控制提升攪拌速度和重復(fù)攪拌次數(shù)；控制好樁與鄰近樁施工的間隔時間。2、采用了先施工深層攪拌樁、后施工 鋼筋混凝土樁的順序，這種“硬咬軟”的施工順序

7、使得兩種不同類型的樁結(jié)合的更好，有效改善樁間土體的力學(xué)性能?；咏邓?、基坑內(nèi)采用“小口徑井點法”降水，這種方式降水占地面積小，容易施工、易維護、降水效果好，其排泄方式為徑流滲透積累排泄，抽水?dāng)y帶的（排）砂量小，基本不會破壞土層的結(jié)構(gòu)。施工測量定位深層攪拌樁帷幕施工*位支護鉆孔灌注樁施工位后排樁內(nèi)錨桿（索）施工冠梁體系施工測斜管埋設(shè)水平角撐安裝土方開挖工程樁施工降水井施工預(yù)降水觀測點埋設(shè)*為使支護樁能較好地與深層攪拌樁“咬合”，取得較好的止水效果，深層攪拌樁應(yīng)先于鋼筋混凝土樁施工。圖8 支護結(jié)構(gòu)體系施工工藝流程圖2、降水井及觀測井的布置 根據(jù)巖土工程勘察報告中的滲透系數(shù)、含水層厚度，選擇單口井

8、深、影響半徑、降水深度等的參數(shù)，按建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范(JGJ/T111-98)第條中的（）式和第6.4.5條中的（6.4.5-1）式計算單井出水量后，選用抽水泵，確定在基坑周邊布置所需降水井及觀測井?dāng)?shù)量和位置。降水井點布置原則為： 降水井外圍緊貼擋土樁地梁邊，部分布置在施工場地的中間； 因基坑范圍較大，所以在基坑內(nèi)應(yīng)設(shè)臨時降水井，其井孔口高度隨基坑的開挖而降低或逐漸取消； 在基坑運土通道出口兩側(cè)設(shè)降水井，其外延距離不少于通道口寬度的一倍； 降水井的布置在地下水補給方向適當(dāng)加密，而排泄方向適當(dāng)減少。 后排樁加設(shè)預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（索）為了提高支護體系的穩(wěn)定性、減小變形，采用樁預(yù)應(yīng)力豎向錨桿（

9、索）體系。1、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）的施工工藝預(yù)應(yīng)力錨桿（索）在后排樁混凝土達到強度的20%后，鉆130孔穿透全樁直至深入中、微風(fēng)化巖層。將預(yù)應(yīng)力錨桿（索）裝好固定端錨頭后，三根一束埋深至中、微風(fēng)化巖的的適當(dāng)深度（有預(yù)應(yīng)力監(jiān)測的鋼絞線要事先埋好應(yīng)力傳感器），放入的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線塑料保護套應(yīng)確保完整無破損（若有局部破損應(yīng)及時用膠帶修補），鋼絞線間無交叉。預(yù)應(yīng)力鋼絞線就位并固定后，用水泥砂漿進行壓力灌漿（錨桿灌漿材料采用425號普通硅酸水泥，漿液水灰比0.450.5，有時也可加入一定量的粒徑小于2.0mm的砂子，采用純凈的自來水。必要時可加入一定量的外加劑或摻和料。）。灌漿壓力按0.40.5MPa控

10、制。當(dāng)混凝土強度高于設(shè)計強度的75、水泥砂漿強度達到30MPa時進行張拉。2、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）的張拉預(yù)應(yīng)力錨具的錨固力應(yīng)能達到預(yù)應(yīng)力桿（索）體極限抗拉力的95以上，且達到實測極限抗拉力時的總應(yīng)變值應(yīng)小于2。張拉時按二次循環(huán)張拉，張拉作業(yè)以控制張拉力為主，實際伸長值與計算值核對，即實際伸長值與計算伸長值偏差在-5%10%范圍內(nèi)，若超出此值時應(yīng)立即停止張拉，檢查原因，采取措施排除偏差后才能繼續(xù)張拉。張拉完畢后，預(yù)應(yīng)力鋼絞線離錨具端部不小于400mm處，用手提砂輪將多余預(yù)應(yīng)力鋼絞線切除。 基坑支護體系的監(jiān)測技術(shù)為了及時判斷基坑支護體系的工作狀況，施工對周邊環(huán)境的影響程度，必須采用信息化施工技術(shù)指導(dǎo)深

11、基坑工程施工，在有代表性的關(guān)鍵部位布置監(jiān)控點。按確定的程序及時監(jiān)測和反饋信息，以便采取必要的對策，將可能發(fā)生的突發(fā)事件消除在萌芽狀態(tài)，確?；蛹爸苓叚h(huán)境的安全。主要監(jiān)測內(nèi)容參見表1。 監(jiān)測項目一覽表 表1序號監(jiān)測項目監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)頻率監(jiān)測目的1支護結(jié)構(gòu)豎向各點位移測斜儀開挖期間：1次/天開挖完成后7天：1次/天穩(wěn)定后：1次/25天地下室底板完成后：1次/10天出現(xiàn)異常情況或變形較大時，將對觀測頻率作適當(dāng)加密。支護結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力大小及分布情況2支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變鋼筋計頻率計3預(yù)應(yīng)力錨桿（索）預(yù)拉力值應(yīng)力傳感器4支護結(jié)構(gòu)沉降水準儀掌握支護結(jié)構(gòu)和地表及周邊環(huán)境的影響程度和范圍5周圍地表沉降6周圍建（構(gòu)）筑

12、物沉降7地下管線沉降8支護結(jié)構(gòu)水平位移全站儀9周圍建（構(gòu)）筑物的傾斜10周圍建（構(gòu)）筑物水平位移11支護結(jié)構(gòu)裂縫鋼尺12基坑周圍地表裂縫13周圍建（構(gòu)）筑物裂縫14地下水位電測水位計未達降水深度前，3次/天；達降水深度且穩(wěn)定后，1次/天；掌握基坑需降水段地下水位情況注：在基坑開挖過程中，可根據(jù)施工條件和沉降情況增加或減少觀測次數(shù)，隨時將監(jiān)測信息報告給現(xiàn)場技術(shù)負責(zé)人，還要密切監(jiān)視基坑側(cè)壁、基坑坑底的滲水情況，遇滲水現(xiàn)象出現(xiàn)，立即查明原因，及時采取搶險措施。7 材料與設(shè)備7.1材料 表21水泥宜用32.5Mpa或42.5Mpa的普通硅酸鹽水泥鋼筋混凝土樁2粗骨料采用碎石，顆粒級配采用連續(xù)級配，粒徑

13、531.5mm。3砂采用級配良好的中砂，細度模數(shù)為3.42.34水?dāng)嚢杌炷烈瞬捎蔑嬘盟?鋼筋主筋、加勁筋宜采用HRB335鋼筋、螺旋箍宜采用HPB2356外加劑減水緩凝劑7預(yù)應(yīng)力錨桿（索）常用鋼絞線、精軋螺紋鋼筋或普通螺紋鋼筋。鋼絞線常用7×Ø5（d=15.24mm）型，強度標(biāo)準值達1860MPa，精軋螺紋鋼筋常用d=25、32mm，強度標(biāo)準值分別為900、750 MPa預(yù)應(yīng)力錨桿（索）8預(yù)應(yīng)力錨具應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器GB/T14370的規(guī)定7.2設(shè)備 表31回轉(zhuǎn)鉆機選用SPJ-300型、GPS-15型鋼筋混凝土樁2深層攪拌機加強型深層攪拌樁3土

14、錨鉆機可采用地質(zhì)鉆機、改型地質(zhì)鉆機、或土錨鉆機等預(yù)應(yīng)力錨桿（索）4注漿泵5預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備預(yù)應(yīng)力土層錨桿（索）采用ZB4-500型電動油泵和配套的千斤頂進行張拉，常用千斤頂有YC-60、300，YCL-120，YCQ-100、200、350等8 質(zhì)量控制8.1施工執(zhí)行的標(biāo)準和規(guī)范：建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(GB503002001)；建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB502022002)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB500072002)?；炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB502042002)建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ9494)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程(CECS 22：2005)8.2工程質(zhì)量標(biāo)準

15、：混凝土鋼筋混凝土樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準表4；鋼筋混凝土樁的平面位置和垂直度的允許偏差表5； 混凝土鋼筋混凝土樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準 表4項目序號檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1樁位見表1基坑開挖前量護筒，開挖后量樁中心2孔深mm+300只深不淺，用重錘測，或測鉆桿、套管長度，嵌巖樁應(yīng)確保進入設(shè)計要求的嵌巖深度3樁體質(zhì)量檢驗按基樁檢測技術(shù)規(guī)范。如鉆芯取樣，大直徑嵌巖樁應(yīng)鉆至樁尖下50cm按基樁檢測技術(shù)規(guī)范4混凝土強度設(shè)計要求試件報告或鉆芯取樣送檢5承載力按基樁檢測技術(shù)規(guī)范按基樁檢測技術(shù)規(guī)范一般項目1垂直度見表1測套管或鉆桿，或用超聲波探測2樁徑見表1井徑儀或超聲波檢測3泥漿比重(粘土或砂性土

16、中)1.151.20用比重計測,清孔后在距孔底50 cm處取樣4泥漿面標(biāo)高(高于地下水位)m0.51.0目測5沉渣厚度:端承樁 摩擦樁mm mm50150用沉渣儀或重錘測量6混凝土坍落度mm160220坍落度儀7鋼筋籠安裝深度mm±100用鋼尺量8混凝土充盈系數(shù)1檢查每根樁的實際灌注量9樁頂標(biāo)高mm+30-50水準儀,需扣除樁頂浮漿層及劣質(zhì)樁體。 鋼筋混凝土樁的平面位置和垂直度的允許偏差 表5成孔方法樁徑允許偏差垂直允許偏差(%)樁位允許偏差(mm)1-3根、單排樁基垂直于中心線方向和群樁基礎(chǔ)的邊樁條型樁基沿中心線方向和群樁基礎(chǔ)的中間樁泥漿護壁鋼筋混凝土樁D1000mm±5

17、01D/6，且不大于100D/4，且不大于150D1000mm±50100+0.01H150+0.01H注:1、樁徑允許偏差的負值是指個別斷面。 2、H為施工現(xiàn)場地面標(biāo)高與樁頂設(shè)計標(biāo)高的距離，D為設(shè)計樁徑。8.2.3錨桿的質(zhì)量檢驗應(yīng)符合表6的規(guī)定。 錨桿工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準 表6項目序號檢驗項目允許偏差檢查方法主控項目1錨桿桿體長度（mm）100-30用鋼尺量2錨桿拉力設(shè)計值設(shè)計要求現(xiàn)場抗拔試驗一般項目1錨桿位置（mm）±100用鋼尺量2鉆孔傾斜度（°）±1測斜儀等3漿體強度設(shè)計要求試樣送檢4注漿量大于理論計算漿量檢查計量數(shù)據(jù)5桿體插入長度全長粘結(jié)型錨桿不小

18、于設(shè)計長度的95用鋼尺量預(yù)應(yīng)力錨桿不小于設(shè)計長度的989 勞動力組織及安全措施8.1勞動力計劃鋼筋混凝土樁施工時電工、焊工、鉆樁等特種作業(yè)人員均持合格操作證上崗。 施工管理1、技術(shù)管理：由項目經(jīng)理負責(zé)組織，項目技術(shù)負責(zé)人編制施工組織設(shè)計并作技術(shù)交底，由施工員具體管理。2、質(zhì)量管理：由項目經(jīng)理負責(zé)組織成立QC小組，監(jiān)控施工質(zhì)量。3、安全管理：成立項目安全管理小組。包括項目經(jīng)理、項目技術(shù)負責(zé)人、施工員及施工班長。8.2安全措施遵守建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程和地方有關(guān)施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理規(guī)定。根據(jù)施工特點編制安全操作的注意事項及具體施工安全措施。10 環(huán)保措施成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構(gòu)，在施工過程

19、中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，做好交通環(huán)境疏導(dǎo)，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。11 效益分析10.1社會效益：建城市中央的建筑物，有效保護相鄰建筑及城市管道，確保其正常工作。10.2經(jīng)濟效益：在懸臂式雙排樁深基坑支護體系的應(yīng)用較地下連續(xù)墻支護方案可節(jié)省工程費用及工期。較深基坑做內(nèi)置撐方案大大可節(jié)省工期及工程費用。12 應(yīng)用實例佛山市中醫(yī)院醫(yī)療綜合大樓11.1工程概況工程占地面積達13671 m2，建筑面積約114000m2

20、，地下2層，地上23層，裙樓5層，±0.000以上高度為+89.1 m，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，整幢建筑均采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)?；悠骄谏?.45m，最深達12.2m?；又車h(huán)境復(fù)雜，東、北二側(cè)緊鄰舊建筑物，基坑邊與已建房屋最窄處只有1.7m，施工場地狹小西、南二側(cè)靠近城市主干道和地下管線，因此基坑支護設(shè)計必須充分考慮基坑開挖對周圍環(huán)境的影響。要求不能對周邊道路和建筑造成影響，保證中醫(yī)院的正常營業(yè)。 在基坑開挖深度6.0m以上土層分布主要是軟塑的粉質(zhì)粘土和流塑的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥，其物理力學(xué)性質(zhì)極差。在開挖深度-12.2-6.0m范圍為飽和粉細砂。場地水位較高，應(yīng)處理好止水

21、、降水問題，防止穿孔和管涌發(fā)生。地下水位埋深0.401.45m。11.2施工情況基坑支護工程先施工 鋼筋混凝土樁擋土，再做深層攪拌樁止水帷幕。做支護工程的同時進行工程樁的施工。深基坑支護按本文第5“構(gòu)造與設(shè)計”設(shè)計。支護樁和工程樁完成后進行降水井施工。本基坑的降水采用小口徑井點降水法，整個基坑共采用降水井32個，觀察井3個?；又苓呍O(shè)28個降水井，間距為1416m，井深約18.5m；4個降水井布置在基坑中央電梯井基坑邊，井深約20.422.3m，確保承臺底下500mm為地下水降水坡頂。土方開挖前先進行連續(xù)7晝夜的基坑降水，將水位降至設(shè)計高度，然后再開挖。土方開挖分四個區(qū)、兩層進行，階梯形挖土后退，開挖從東至西逐段推進。開挖一個區(qū)，即進行該區(qū)的墊層、承臺磚模等基礎(chǔ)施工