深基坑支护及边坡防护技术1
1工程概况
XX大厦工程地下为4层，工程设计±0.00＝49.20m，场地内室外地面平均标高按-1.00m进行平整，基础呈方形，平面尺寸为126.3m×95.35m，基础平面面积为12042.70m2，基底标高-17.50m～-18.90m，基坑开挖深度16.90～18.30m。由于鑫茂大厦工程地处北京金融街市中心，基坑紧邻主要马路，施工场地非常狭小，为了保证基础施工的正常进行及邻近建筑物和道路的正常使用，本工程基坑施工采取钻孔灌注桩支护措施。
2工程水文地质条件
根据《金融街鑫茂大厦项目岩土工程勘察报告》（2002技248），场区地形平坦，现地面高程为48.16m～50.29m，场区表层为人工堆积层，其下为第四纪沉积层。按岩性、物理力学及工程特性，在深度45m范围内划分为：房渣土；粘质粉土、粉质粘土；粉质粘土、粘质粉土；粉土；层顶标高：43.25m～45.98m。圆砾、卵石；粉质粘土、粘质粉土；圆砾、卵石；粉质粘土、粘质粉土；卵石；粘土及粘土岩十个大层。
工程地下水情况：场区在勘探深度范围内有1层地下水：潜水～承压水，水位标高为：28.09m～29.89m。场区1959年地下水位为44.0m左右，近3～5年最高地下水位的标高为31.90m左右。
3基坑支护设计方案
本工程位于城市市区，基坑四周近临原有住宅及地下管网、道路。以上建（构）筑物及道路、管线对基坑支护结构的水平位移的影响非常敏感，特别在基坑西侧紧邻二环路及广告牌，南、北侧有地下管线，因此需进行基坑支护。本着安全可靠经济合理的原则，经过认真计算和多方案比较，在基坑南、西、北侧下部采用桩锚支护，为减少上部杂填土及旧基础、管线等对打桩的影响，上部3.5米采用砖混结构支护和东侧土钉墙喷锚支护相结合的综合护坡方案。桩锚支护结构利用桩及预应力锚杆变形小的特点有效控制基坑边坡支护结构的水平位移，减少了对四周临近建筑物及市政设施的影响，保证基坑周围民房及市政设施的安全使用和宁静文明的施工环境。
4基坑支护、土方开挖施工工艺
4.1护坡桩施工
根据本工程场地特点和施工要求无污染、无噪音、施工速度快等诸多特点，施工护坡桩时采用“钻孔压浆桩”技术，其为水泥浆护壁，直接投放碎石并多次布浆成桩的无砂混凝土桩，施工时应严格按照行业标准《钻孔压浆桩工程的施工及验收规程》、施工方案、国家有关规范及设计要求、施工现场所提供的结构轴线、位置控制点施放桩位点，并必须经监理工程师复核鉴认后方可进行施工。其施工工艺简介如下：
用螺旋钻杆钻到预定深度后，通过钻杆的芯管自孔底由下向上向孔内压入已制备好的以水泥浆为主的浆液，使浆液升至地下水或无塌孔危险的位置以上,提出全部钻杆后,向孔内投放钢筋笼和骨料，最后在自孔底向上多次高压补浆而成。由于该工艺是连续一次成孔，多次自下而上高压注浆成桩，能在流砂、卵石、地下水易塌孔等复杂的地质条件下顺利成孔成桩，它具有以下优点:
（1）在多种复杂地质条件下能顺利成孔成桩，长臂螺旋钻钻至设计深度后,及时高压注浆（注浆压力5～8MPa）,高压浆的作用可把孔壁周围的地下水排至孔外,加上水泥浆的重力作用,从而保证孔壁不坍塌而顺利成孔。
（2）施工速度快，在一般粘性土和砂质土层中,直径Φ800，长10～20m的桩，一台钻机一天成桩15～20根。
（3）无噪音、无振动、无排污、文明施工，钻孔压浆桩是直接在提钻过程中用高压水泥浆护壁，不需要大量泥浆池，也不会产生泥浆，施工近乎干作业，施工现场文明。
具体施工工艺如下：
4.1.1水泥浆制备技术要求
（1）选用普通硅酸盐水泥（P.O32.5），并有出厂报告，实验合格后方可使用，使用过程中不得受潮、过期；
（2）水灰比为W/S=0.55-0.6；
（3）搅拌的水泥浆超过两小时后达到初凝不得使用；
（4）水泥浆液应符合高压泵的要求，严禁掺有水泥纸袋或其他杂物，并应通过14～18目筛子。
4.1.2水泥浆注浆要求
（1）提钻时孔内注浆1分钟后方可提钻，并且提钻速度控制在0.3～0.5米/分；
（2）注浆过程中保证钻头浸没在浆面下1.0米左右，注浆量应至不塌孔地层或水位以上1.0米；
（3）注浆压力控制在5～8Mpa之间。
4.1.3石料选择及投放要求
（1）选用2～4cm粒径的碎石，含泥量小于1%；
（2）投放碎石时孔口必须用漏斗，严禁孔口的泥块掉入；
（3）钻杆提出孔口前要清干净孔口周围土；
（4）钻孔时将相邻未完成补浆的桩口盖好，以防落土入口。
4.1.4补浆技术要求
补浆间隔在15～25分钟，采用双管补浆，直到浆面不再下沉为止，且不得少于三次。
4.1.5钢筋笼制作技术要求
（1）钢筋加工前进行除绣、调直。φ8箍筋用冷拉机冷拉调直，拉伸率不大于2%，钢筋严格按设计图纸下料，主筋通长配置，加强筋用特制绞盘缠绕成环状，焊接成型。箍筋用螺旋箍，按间距要求缠绕在笼骨架上，点焊或绑扎牢固。
（2）下钢筋笼前做好自检记录，然后请监理验收，合格后方可下入孔内。接头采用焊接时要求符合《混凝土结构工程施工及验收规范》。并应取样复试，合格后方可使用。
（3）钢筋笼用吊车向孔内吊放，吊放时应保持笼身垂直平稳，不磕碰孔壁，以防塌孔。钢筋笼到位要严格控制标高。
（4）钢筋笼外绑扎混凝土块或导向钢筋，用来保证混凝土的保护层厚度。
（5）钢筋笼制作要求允许偏差：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；钢筋笼长度±100mm。
4.2土层锚杆施工
土层锚杆施工方法为用锚杆钻机钻至预定深度，开始注水泥浆护壁（若不塌孔则可干成孔），然后穿钢绞线，多次补浆即完成。待达到要求强度后张拉锁定。
具体施工流程如下：
（1）锚杆施工由现场施工测量人员按设计要求放出锚杆位置；锚杆机就位后，检查锚水平位置、标高、钻杆倾角，经检查无误后方可钻进；
（2）钻孔过程中若遇障碍物或异常情况应及时停钻，待情况查明并采取措施后再继续钻进。钻至设计深度后空钻出土，拔出钻杆；下锚索前检查锚索并做隐蔽工程检查记录；
（3）锚杆倾角15°，钻至设计深度后，及时下拉杆及密封孔口，并进行2~3次压力灌浆，压力为1~3Mpa，以保证浆液饱满；
（4）注浆材料及配比根据设计要求确定，注浆浆液搅拌要均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物等混入浆液，水泥浆搅拌必须严格按配比进，注浆由孔底开始，直至水泥浆溢出孔口后停止注浆；
（5）锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%。
（6）土层锚杆均为预应力锚杆，锚杆施加预应力前，应先做锚杆抗拔试验2~3根，以验证锚杆设计的可靠性，并绘制Q-S曲线，试验系数为1.2；
（7）锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定。锚固体与台座混凝土强度均应大于15.0MPa时，方可进行张拉。锚杆张拉应按一定程序进行，锚杆张拉顺序，应考虑临近锚杆的相互影响。锚杆正式张拉之前，应取0.1~0.2设计轴向拉力值Nl，对锚杆预张拉1～2次，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直；
（8）预应力为锚杆抗拔力值的70%，张拉后锁定。
（9）锚杆质量控制标准同土钉墙中相关内容。
深基坑支护及边坡防护技术2
4.3土钉墙施工
土钉喷锚支护具有无噪音，不单独占用工期等诸多优点，具体按如下方法施工：
4.3.1分层分段施工
为配合土方开挖与喷锚施工同步进行，在基坑西侧大面积开挖的同时，可根据东侧土钉墙施工的需要，先开挖东侧6m的工作面，便于土钉墙西侧土方同步施工。开挖深度满足土钉施工要求，不得超过相应土钉层距0.3米，沿基坑水平向不超过15米为一施工段，不宜太长，开挖时，若边壁局部有坍塌，必须进行补救，靠近坑壁侧要注意不得超挖，以保证边坡安全和稳定。
4.3.2土钉制作
为使土钉顺利送入土中，在土钉上每隔2米处焊接对中支架，形成锥形滑撬。同时保证土钉在孔居中位置，防止出现偏心，以提高抗拔力。
4.3.3土钉成孔
土钉施工成孔采用洛阳铲成孔，孔径保证大于100mm，成孔过程中注意控制倾角及孔径。成孔后对孔深、孔径、倾角进行检查验收，做好施工记录及隐蔽工程检查记录。成孔孔位可根据实际情况进行局部调整，成孔角度，在遇到障碍物时，可适当调整。
4.3.4土钉送入
土钉施工应按设计要求安装对中支架，土钉插入孔深不得低于设计长度的95%，以保证钢筋保护层厚度。对复检合格的钢筋按设计要求制作杆体，钢筋焊接满足双面焊5d，单面焊10d，并按要求加焊定位支架。入孔前做隐蔽工程检查记录。
土钉送入孔中后，随即进行压力注浆，注浆压力达到0.5Mpa时，注浆管插到距孔底250～500mm，持续5分钟，为保证注浆饱满，在孔口设止浆塞，使水泥浆能够有效渗入土体孔隙中。
4.3.5坑边修坡
在挖土过程中及时进行侧壁的修补，保证坡度满足施工要求，同时此项工艺直接关系到面层喷射混凝土的质量和材料耗用量，因此要严格按要求施工。
4.3.6钢筋网片施工
在修好的坡面上及时进行绑扎网片固定在坡面的短钢筋上，上下左右根对根绑扎搭接，并不少于两点焊接，钢筋网片借助L字型锚头及压筋压焊在土钉端部形成一体。钢筋网与下层钢筋搭接长度为25d，钢筋网与土钉锚固装置要连接牢固，喷射混凝土时钢筋不得晃动，钢筋网片按设计要求制作，网片搭接长度满足300mm，网片距坡面40～50mm，网片外侧按设计要求加焊加强筋。
4.3.7喷射混凝土施工
面层豆石混凝土用混凝土喷射机施喷，压缩空气机施喷气压2～5Kg/cm2，靠底边300mm高度的开挖面可先不喷，利于下一步开挖面上的钢筋设置与搭接。喷射施工过程中严格计量配比；喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自上而下，每次喷射厚度50mm；喷射时喷头与受喷面应保持垂直，且保持0.6～1.0米距离；喷射混凝土终凝2小时后要洒水养护3～7天。
4.3.8质量控制标准
①主控项目：锚杆长度偏差±30mm；锚杆锁定力符合设计要求。
②一般项目：孔位允许偏差±100mm；孔深应大于设计深度，孔径应大于设计直径；钻孔倾角偏差±10；浆体强度符合设计要求；注浆量大于理论计算量；土钉墙面厚度偏差±10mm；墙体强度符合设计要求。
③钢筋网搭接长度应大于300mm，其它钢筋搭接与绑扎执行《钢筋焊接与验收规程》（JGJ18－84）。
4.4土方开挖施工
土方开挖前应检查定位放线，合理安排土方运输车的行车路线。本工程基坑土方开挖计划分三个阶段进行，第一阶段土方开挖至标高-5.00m，尔后进行护坡桩、桩顶联梁、挡土墙和第一道锚杆的施工。第二阶段土方开挖至标高-10.50m，尔后进行第二道锚杆的施工。第三阶段土方开挖至设计基槽标高以上0.30m，预留0.30m配合人工清理至基槽设计底标高，基槽设计底标高分三种，Ⅰ区设计槽底标高为-18.20m,Ⅱ区设计槽底标高为-17.50m,Ⅲ区设计槽底标高为-18.90m。
本工程基坑开挖采用日立和小松反铲挖土机，配备15～20t尼桑和太托拉自卸汽车，分段、分步挖运施工。第一步土方开挖时，由北侧古树边进场，东侧出场；第二步土方开挖时，北侧古树边放坡作为车辆进口，新开大门仍作为出口，使第一、二步土方开挖过程中形成循环通道；第三步土方开挖时，则由东侧坡道作出入口。此时施工时，应安排专人进行车辆调度，避免堵塞交通。现场未拆迁居房处土方待拆迁后再开挖，该处临时放坡开挖，坡度为0.75。机械挖土要为护坡桩、锚杆施工创造工作面，尽可能保持土方开挖施工的连续性，在满足市政、环保管理要求的前提下，每天尽量增加土方开挖施工的时间，确保按期完成基坑土方开挖任务。
土方工程施工，应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度。土方不应堆在基坑边缘，并随时观测周围的环境变化。其质量控制标准为：
①主控项目：开挖基底标高误差±50mm，长度、宽度（由设计中心线向两边量）误差+500～-150mm，边坡误差±50mm；
②一般项目：基底表面平整度50mm，基底土质符合地质报告、设计要求。
4.5联梁施工
护坡桩施工完毕后，进行联梁施工，施工步骤为联梁挖土→绑扎联梁钢筋→支模板→浇注联梁混凝土。
4.6桩间土施工
本工程护坡桩桩间土支护施工，桩间土的维护将随着土方开挖施工分步进行，施工步骤为清理桩间土→铺设铁丝网→别钢筋→施工泄水孔→喷射混凝土。
4.7施工材料检验
本工程所有进入施工现场的原材料都进行了检验，凡是未经检验和检验不合格的原材料一律不得使用，检验合格的原材料必须报项目总工批准后方可使用；桩身、联梁混凝土和喷射混凝土施工前，必须有混凝土配合比；材料成品检验都按要求进行。具体计划要求如下：
（1）每一批进场的钢筋，各种型号的钢筋必须进行一组原材检验，且代表数量不得超过60T；
（2）水泥每200T必须进行一组原材检验；
（3）砂石料每600T进行一组原材检验；
（4）每一批进场的钢铰线，必须进行一组原材检验，且代表数量不得超过60T；
（5）配置C20喷射混凝土配合比；
（6）钢筋接头每300个接头为一批，进行一组抗拔检验；
（7）混凝土试块每天每50m3必须制作一组试块，进行28天抗压试验。
5基坑监测方案
为确保整个工程的安全，为结构施工创造条件，从土方开挖开始的施工过程中要严格监测基坑周边的变形，及时反馈及分析，及时采取相应的抢救措施，使基坑不发生意外破坏和变形，确保工程顺利施工。
5.1监测内容
（1）护坡桩水平位移；（2）护坡桩倾斜程度；（3）锚杆变形；（4）沉降观测。
5.2观测点设置
（1）测距点在距基坑36米相对稳定地方沿基坑边线延长方向设置；
（2）护坡桩水平位移观测点在土钉墙上布设，测点间距8-10米，点位用水泥钉固定；
（3）护坡桩倾斜观测在已开挖后的土钉墙及桩上下各设一点，间距10～15米，用水泥钉固定；
（4）锚杆变形观测点设置在锚杆锚头上，用红漆作标记；
（5）沉降观测标在基坑内侧沿基坑高度5～6米分层设置，水平间距20～30米，用水准仪进行观测。
5.3成果分析
分析方法及处理原则：
（1）分阶段每7天进行变形观测，并随施工进度、季节变化及天气恶劣等有可能引起变形异常时根据实际情况缩短观测周期。每次观测后将数据记录汇总，并前后对比。
（2）对观测结果数据表进行讨论，分析变形是否过大及是否趋于稳定，并和监理共同确定是否需采取补救措施。
观测数据统计表见附件，经过数据分析，发现沉降及水平位移均未出现异常，护坡桩最大位移监控值未超过50mm；地面最大沉降量未超过30mm，满足设计要求。
6应用效果
6.1缩短工期
开挖面积大（近12000m2），基坑深（达19m），工期紧，场地地表回填土较厚及分布不均，护坡桩施工需穿透砂层及圆砾、卵石层，给桩基施工开孔及护壁成孔带来了一定的难度，但由于本工程采取了先进的施工工艺、性能良好的专用大型设备和完善的技术保证措施，土方开挖与边坡支护同步进行，不占用关键工序，给提前插入结构施工创造了条件，保证了工程竣工和工期的要求。
6.2支护效果较好
施工现场地处城市中心区，周围居民、行人、车辆繁多，基坑平面形状复杂，支护难度大，紧邻西二环地下管线多，对变形要求严格，基坑支护完成后，根据对基坑边壁几何尺寸进行的测定，另根据基坑边壁位移的数据分析，最大位移量在规范规定范围内，基坑边壁稳定，基坑四周建筑物和各类管线及周围人、车辆的安全均未受到影响。