施工方法的设计、主要技术措施

摘要：护坡桩、挡土墙、预应力锚杆、压力注浆等施工工艺在一个深基坑支护工程中的综合应用，尤其在采用了挡土墙与桩锚组合支护方案后，改变以往为控制变形采用刚性支点法的设计思路，用弹性支点法在允许变形范围内设计护坡桩与锚杆，大大降低了工程造价，保证了基坑支护系统的安全性、可靠性和经济性，并取得成功。概述以上施工方法的设计、主要技术措施及几点重要的结论。
Abstract：Application of combination of slop shield piles，soil block wall，pre—stressed anchor，pressure grouting，especially the combination of soil block wal1 and pile anchor．changed the conventional design consideration of controlling deformation by rigidity pivot．Using elasticity pivot method to design the slop shield piles and anchor within the limitation of deformation permission has greatly deduced the cost of project，and ensured the security，reliability and economy of pit support system．The design．main technical measures，and several conclusions of the project method mentioned above were al—so introduced

北京佳程广场位于北京市朝阳区东三环北路三元桥东侧，紧邻南银大厦，由两栋主体塔楼、裙楼和地上建筑外围的纯地下车库组成；主体塔楼(A座、B座)地上26层，地下3层，总建筑高度122．80 m；主楼之间和其外侧的裙楼为地上3层，地下3层；地上建筑外围的车库部分为纯地下3层。本工程的各建筑部分采用同一块基础底板，基坑面积130 m×98 m，基坑开挖深度一l6．47 m(地面标高一0．60m)，基坑采用挡土墙、护坡桩与预应力锚杆的组合支护方式进行支护。本工程基坑支护分项部分由中装集团华钻工程公司设计并施工，设计方案报经建筑设计单位、建设单位、监理单位等部门进行工程招投标时一同审定。本工程的设计方案突出新颖、节省、工期短，并安全、可靠的特点，施工完毕经基坑开挖验收，基坑南、北、西面位移均在20 mm左右，东面位移最大处为46 mm，全部处于设计位移预警值之内。

1 场地工程地质水文地质概况

场地处于永定河冲洪积扇中下部，自上而下由填土、粉土(局部夹粉砂)、粉质粘土、粉砂及细砂组成，场地土层有5层地下水，其中开挖部分涉及前4层地下水，分别为台地潜水(前两层)与层问水(后两层)，第4层层间水具微承压性，护坡桩施工涉及第5层承压地下水。

2 工程设计

本工程基坑开挖一l6．47 in(地面标高一0．60m)，用传统的零位移刚性支点法设计桩锚支护，虽然确保了基坑支护的安全，但工程造价很高。本工程采用弹性支点法设计多支点桩锚支护与挡土墙的组合支护，允许挡土墙与护坡桩在一定范围内发生位移，使得护坡桩桩身弯矩大大降低，桩身配筋及锚杆拉力随之减少，工程造价明显降低。
考虑本工程施工场地狭小，场地内第一层填土中杂物太多，为保证护坡桩成孔质量和速度以及最大限度降低工程造价，确定基坑“摘帽”取土至一2．5 rn，一2．5 rn以下用桩锚支护，桩顶用连梁联接。桩顶连梁以上2．5 In“摘帽”部分砌筑挡土墙。
(1)基坑“摘帽”取土部分边坡砌三七挡土墙支护，挡墙沿长度方向每隔3 rn设一构造柱，构造柱钢筋与桩顶连梁钢筋连接，构造柱顶部及距离顶部1rn处设置通长钢筋混凝土连梁，挡墙墙后回填夯实。
(2)护坡桩桩径600 mm，桩间距1．2 rn，桩身混凝土采用C25，桩身配筋根据桩身弯矩图采用不均匀配筋，钢筋笼直径500 mm，笼长15．6 rn，主筋为13022，面向基坑内的桩身受拉区配置7022，面向基坑外的桩身受压区配置5022；箍筋采用 8@200；架力筋采用 12@2000，保护层厚度50 mm，嵌固深度3 rn。
(3)桩顶连梁采用截面为600 mm X500 mm的钢筋混凝土梁，梁的两侧主筋各配置为4022，梁上下主筋配置为2022，钢筋保护层厚度50 mm；箍筋采用 8@200。
(4)设计采用2道锚杆，一桩一锚布置在桩间，第一道锚杆设置在桩顶连梁上，孔径0150 mm，长度15 rn(自由段5 ITI，锚固段10 rn)，倾角15。，采用强度为1860 MPa、015．24 mm钢绞线2束，设计轴拉力为190 kN；腰梁采用[22槽钢2根，钢板连接。与第一道锚杆距离7 rn处设置第二道锚杆，孑L径0150 mm，长度22 In(自由段7 rn，锚固段15 m)，倾角15。，采用强度为1860 MPa、015．24 mm钢绞线3束，设计轴拉力为380 kN；腰梁采用[22槽钢2根，钢板连接，锚具采用OVM 系列，张拉千斤顶采用YCJ60型及YCJ100型。
(5)腰梁设计均采用[22槽钢2根，采用简化为五跨连续梁超静定结构的受力模型进行计算，经过截面内、截面外稳定性演算及正截面强度演算，满足最大设计轴拉力及安全系数要求。
(6)由于本工程基坑较深，工期较长，为防止后续施工中桩间土掉落伤人，桩间土设计采用插筋挂钢板网喷射混凝土的施工工艺。

3 施工概况

由于本工程场地狭窄，基坑南北东三面紧邻马路，西面紧邻南银大厦，且环绕基坑有修建于20世纪50年代现在仍在使用的地下供暖及排水给水管线，由于年久失修，这些管线多处渗漏，随着基坑的开挖，大量渗水涌入基坑内，给基坑支护施工带来不便和安全隐患，对此，综合各方面因素后，在维持原设计不变的基础上，加强施工过程的施工质量控制措施，并在无法截断边坡周边管线渗漏水的情况下，增加水平引水措施；且将原设计桩间土采用插筋挂钢板网人工抹灰的施工工艺变更为插筋挂钢板网喷射混凝土的施工工艺。
3．1 护坡桩施工主要技术措施
(1)钻机采用新河钻机厂生产的长螺旋干式钻机，钻机就位后垂直偏差小于桩长的1／100，桩位水平偏差小于±100 mm。
(2)钻孑L时开孑L给进要缓慢，当钻孑L深达1．5～2 rn后可用正常速度钻进以确保钻孑L精度，终孑L后要排除孑L底渣土，排除后桩底沉渣厚度&<300 mm。在实际施工中，由于桩底进入第5层承压水中，钻机提钻后，桩身下部常发生塌孑L，经研究决定在提钻前先采取压力注浆护壁，浆液采用配制均匀的纯水泥浆，水灰比0．45—0．5，注浆高度3 In。注浆后提钻，提钻后立即吊放钢筋笼。
(3)钢筋笼按设计图纸现场加工成型。钢筋笼加工主筋偏差小于±10mm，箍筋间距偏差小于±20mm，直径偏差小于±10 mm，长度偏差小于±100mm。主筋采取焊接，按规定做焊接头试验，并经质检人员检验后方可使用。由于护坡桩设计为不均匀配筋，吊放钢筋笼时必须注意钢筋笼朝向位置。在施工中，将面向基坑内的主筋顶部长度3 em部分用红油漆涂抹，以利于辨认。
(4)混凝土浇注高度比设计高度高30 em，设专人量测，每批混凝土留取试件2组，每组3块，经养护作28天强度试验。
3．2 桩顶连梁施工主要技术措施
护坡桩桩头养护期满后，凿毛清理，绑扎连梁钢筋，支立模板，浇注连梁混凝土。要求连梁顶面偏差小于±10 mm，截面尺寸偏差小于±20 mm。
3．3 锚杆施工主要技术措施
(1)在正式锚杆施工前，需先做抗拔试验，并绘出p—s曲线图，决定是否修改设计。试验锚杆采用3根，试验合格后方可进行正式锚杆施工。本工程做了抗拔试验后，各项指标均满足设计及施工要求。
(2)锚杆施工采用华钻公司自行研制的全液压履带式锚杆钻机(海王星NE一1型)钻孑L，钻机就位后校正孑L位，垂直偏差&<2 em，水平偏差&<5 em，角度偏差&<0．5。，钻孔深度应超过设计孔深0．5 rn。
(3)在钻孑L时同时在现场编锚索，锚端加导向帽并焊接，锚固段加专用花蓝支撑，自由段用塑料套管防护。
(4)全孔注浆，直至孔口溢出为止，2 h后向孔内补浆。注浆浆液采用水灰比1：0．4(PO 32．5水泥)，可加适量减水早强剂，每批注浆浆液取试块3组，每组3块。分别作7、28天强度试验，7天强度应不小于20 MPa。
(5)当试块强度达20 MPa时可以张拉，初张拉可用小千斤顶l0％载荷单根张拉，再用大千斤顶作整体张拉，分5级，每级张拉后，保压3 min，第5次张拉值为设计载荷的1．2倍，并保压10 rain。24 h后检测锚杆载荷，若拉力损失超过5％ 再补张拉至要求的千斤顶张拉力，并用夹片锁定。

4 位移观测

对于深大基坑而言，基坑周边地面堆载或活载过多，与基坑临近的建筑物或道路过多以及基坑开挖后坑壁大量涌水这3种不利因素是导致众多基坑坍塌的主要外部因素。本工程由于场地狭窄，以上3种不利因素都具备，而且本工程的基坑支护又采用允许位移的弹性支点法设计，因此，实际施工中，在确保施工过程中严格落实施工设计的各项指标外，还对护坡桩桩顶位移进行了观测，并按照设计要求设置位移预警值，以便于在位移发生异常变化时或超过位移预警值时采取防护措施，防患于未然。根据《建筑测量变形规程》(JGJ／T 7—89)中的相关规定及施工现场的基本条件，采用基准线法中的小角法监测桩顶的水平位移。在实际观测中，采用高精度全站仪(P—V2型，日本产)对护坡桩进行监测。按照设计要求，预计最大位移量为26 mm，危险位移量为52 mm。本工程布设6个位移基准点，26个观测点，自基坑开挖后开始观测，至基坑回填至地下一3．0 m位置停止观测，共观测48期，从观测结果看，基坑南、北、西面观测点最大累积位移均在20 mm 左右，东面观测点最大累积位移为36mm，全部处于设计位移预警值之内。

5 结语

(1)对于深大基坑的工程，采用挡土墙与护坡桩相结合的组合支护，不仅能降低工程造价，而且能够大大缩短工期，是值得推广的一种支护方法。
(2)对于多支点桩锚支护的设计，在保持一定的水平位移条件下，采用弹性支点法的力学模型进行设计计算是切实可行的，它不但能够改善桩身受力，大大降低工程造价，同时也能保证基坑的安全。
(3)对于基坑支护过程中常见的不利因素，要认真对待，采取切实可行的措施，不仅要在外因上下工夫，尽量减少不利因素的影响，而且要充分重视内因，把好施工质量关，确保将设计结果落到实处。
(4)在地质条件错综复杂的基坑支护施工中，如何确保各项设计意图的落实和工期的要求，先进的和性能优良的施工设备是不可或缺的，本工程在坑壁涌水导致锚杆用常规方法难以成孔的情况下，采用全液压锚杆钻机跟管钻进，确保了锚杆施工质量，进而保证了锚杆张拉达到设计张拉值。
(5)在工程实践中，由于内外因素的诸多原因，深大基坑发生塌方的工程事故时有发生，往往造成重大的生命和财产损失，所以在施工过程中，重视并加强基坑位移监测是一项重中之重的工作，它对于施工过程的指导、设计结果的预知、施工与设计经验的积累及基坑安全防患于未然均具有重要的意义。

参考文献