浅谈排桩支护明挖施工技术在某建筑深基坑施工中的应用
关键词：高层建筑，基坑支护，半逆作法，土方开挖
1工程概况
某市一新建高层建筑，占地面积为约9600m2，建筑面积约66800m2，地上部分30层，高约96m，为框架-剪力筒组合结构构成。地下2层，建筑面积约12000m2，层高分别为3.5m和4.6m。本工程采用直径为450mm的预制管桩桩基，桩长约32m，单桩承载力不低于2500kN。
2施工方案研究
根据建筑所处地理区位，西向相邻距离6.5m远某建筑物是80年代施工的砖混结构小高层，基础形式为设在填土层上的条形基础，北向约6m处有市政管线和煤气管道等设施，故对本基坑开挖工程围护结构体系变形位移限制要求很高。
该基坑工程地下开挖最大深度9.5m，根据场地地质勘察报告和相关设计文件，本基坑开挖范围内的场地土体分层变化情况大致如下：
（1）杂填土，主要为耕土，结构松散，层厚1.5～4.6m；
（2）淤泥质粘土，可塑性状态，中高压缩性，层厚1.3～2.9m；
（3）淤泥质软土，流塑状态，高压缩性，层厚7.5～10.6m。
为最大程度地降低基坑开挖施工过程中对西向砖混结构建筑和北向市政管网等设施的不利影响，对工程上经常采用的钢管支撑方法，二道钢筋混凝土支撑方法，地下连续墙支护方法等多种方案的特点进行对比分析，结合本工程的具体情况以及尽可能降低成本的角度考虑，最后采用φ650静压沉管桩作围护桩，靠西向砖混结构一侧采用φ700mm钻孔灌注桩，有效桩长不短于15m，桩间距均为900mm，并设置350×700mm压顶梁连接各桩顶顶部。只在标高-3.65m处设置一道水平撑支撑体系，并充分利用地下负一层周边梁板结构和部分支撑梁结构作为基坑水平支撑，在局部需加强处加设角支撑。通过在工程桩上接钢构柱作为地下负一层周边结构梁板的竖向支撑。
同时，为减少土体地下水流失过多引起地表不均匀沉降，在靠砖混结构建筑和市政管网两侧围护外增设水泥搅拌桩止水帷幕。
3基坑支护体系特点
（1）充分利用结构的地下负一层周边梁板结构作为基坑内部水平支撑体系，其平面刚度相对大，可大幅减少基坑土方开挖过程中围护体系的变形位移量，有效控制基坑施工对周边建筑和市政设施的影响。
（2）采用地下负一层周边梁板结构这一水平支护体系，基坑施工完成后仅有极少量的支撑梁构件需要拆除，极大降低了工程投资的费用，有效缩短了施工工期，也极大减少了施工过程中建筑垃圾的排放量。
4半逆作法施工
4.1施工工序[1]
围护桩施工，排水沟及护坡、围护桩压顶梁现浇施工，地下一层土方开挖，土胎模施工，地下负一层周边梁板结构及少量外加水平支撑梁施工，养护，地下负二层土方开挖，封底，地下负二层底板混凝土现浇，地下负二层墙柱现浇，拆除地下负一层少量外加水平支撑梁，地下负一层剩余梁板结构现浇，地下负一层墙柱现浇，地下室顶板现浇，养护。
4.2土方开挖
（1）根据设计方案，本基坑土方开挖分两次施工，第一次开挖至标高-3.90m处，第二次土方开挖时，地下负一层周边梁板下的二层土方，沿基坑周边5m范围内土体采用人工开挖，其余区域则均采用机械开挖。
（2）根据基坑平面分布及内部水平支撑布置情况，采取沿基坑东西方向分层开挖的施工顺序，并且沿东西向中轴线附近开挖进度相对较快，两侧进度相对放慢，这种进度安排有利于基坑围护结构的体系整体稳定性。同时，也有利于地下负二层部分土方人工挖取时，可将土方临时堆御在土坡上，及时利用机械接驳外运。
4.3地下负二层墙柱施工
4.3.1墙柱插筋施工
因采用“半逆作法”工艺进行施工，地下负二层墙柱插筋定位的准确性在很大程度上决定着上下结构的连接施工质量[2]。该建筑地下结构墙柱插筋数量多，规格种类也多，为保证整个地下结构体系的施工质量，采取了以下措施：
（1）先进行地下负一层底板钢筋工程绑扎，待钢筋施工全部完成后，严格按设计尺寸进行放样，确定地下负二层墙柱插筋位置再开始插筋施工。
（2）为防止插筋过程中出现偏位现象，在进行柱插筋施工前设置好井字形钢筋网，按预设位置进行插装插筋施工，插装完成后并将每根插筋与钢筋网焊接，再套入箍筋，再将每个钢筋节点焊接，具体如如下图1。
（3）在进行墙柱混凝土现浇施工过程中，安排专人看护，纠正柱筋的偏位现象。
4.3.2混凝土施工
采用“半逆作法”工艺进行施工，大部分墙柱仍是按正常的从下至上顺序进行施工，仅有少量劲性柱和内墙需“逆作”施工。对于“半逆作法”进行混凝土柱和墙的浇筑施工而言，其顶部混凝土的浇筑方式和密实程度都相对较困难，在施工过程中采取的措施如下：
（1）劲性柱施工措施
作为地下负一层梁板结构的直接承重结构，该劲性柱是由4根L110×10角钢作为骨架，组成450×450mm的实心钢-混凝土组合柱。待地下负二层基坑土方开挖完成后，应在该劲性柱外围加浇厚度为180～300mm的钢筋混凝土保护层，对该钢骨料进行截面加强和防火保护；在地下负一层梁板结构混凝土浇筑施工时，在钢-混凝土组合柱周边预留200×200mm的浇筑洞口，待地下负二层该柱外围混凝土浇筑及振捣施工时使用；并采用高流动性细石混凝土进行浇注施工，通过泵送导管从预留洞送入，采用振动棒进行充分振捣，并同时在外侧敲打，保证混凝土浇注具有较高的密实度。
（2）内墙混凝土施工
1）在地下负二层内墙顶梁现浇施工时，每隔1000mm预留一直径100mm的洞口，待地下负二层内墙混凝土浇筑施工时，可由此预留洞口插入振动棒进行充分振捣，保证墙体混凝土的充分密实性。
2）内墙模板应一次性安装到位，混凝土从负二层顶梁预留洞往下导入进行浇筑，每隔3m设置一个尺寸为150×150mm的混凝土预留导入洞口，由于内墙厚度相对较薄，因此，内墙混凝土浇筑施工应采用高流动性细石骨料混凝土进行，从预留洞口处向下泵送导入浇筑，同时并从预留洞口插入振动棒进行充分的振捣，保证内墙混凝土在顶梁处具有较好的密实性。
3）为使得内墙该部分新浇筑的混凝土能与顶梁处之前浇筑的混凝土能够充分连接成整体结构体系，在内墙混凝土浇筑施工开始前，应将顶梁底面混凝土表面充分打麻，同时并冲水将其进行充分的湿润，以利于两者的连接。
4.4支护体系换撑处理
当基坑地下外墙施工至-3.5m位置后，需对增设的非结构体系临时角撑、水平撑梁进行更换和拆除。为方便换撑施工的进行和保证换撑过程中整个基坑支护体系的稳定性，采用长550mm、直径50mm、壁厚4.5m的钢管作为换撑梁，并在钢管内预埋φ20钢筋并浇筑C30细石混凝土进行加强处理，按间距900mm（即每根桩与四周梁板都设一道）布置该支撑梁（如图2）。该钢管混凝土支撑梁能有效地将水平力传给内部梁板结构，待新的水平支撑结构体系形成后，再将原来增设的非结构体系支撑进行拆除。
5支护体系及周边建筑监测
基坑施工监测是真实了解和掌握基坑施工期间场地及周边道路、建筑变形情况的有效手段，是一种最常用的现代化信息化的基坑施工方法，对保证基坑开挖施工的安全具有不可替代的作用[3]。根据现场监测结果可知，基坑周围测点最大水平位移25mm，西侧砖混结构建筑最大沉降量35mm，但其水平位移较小，该基坑施工期间没有对周边产生破坏性影响。
6结语
采用“半逆作法”对该基坑工程进行施工，达到了预期目的。在节省围护结构内支撑体系投资成本的同时，满足了整个基坑围护结构体系的承载力要求和整体稳定性，取得了可观的经济效益和良好的社会效益，为类似工程的设计、施工积累了宝贵的实践经验。
参考文献：
[1]建筑施工手册(第四版缩印本)[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]王曙光.深基坑支护处理经验录[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]基坑工程手册[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.