浅谈某高层住宅小区深基坑支护施工
关键词：土钉墙支护,止水帷幕,降水
1工程概况
某高层住宅工程拟建建筑物为地下2层，中间为二层地下车库，基坑深9m，基坑面积约为15000m2，。该基坑四周比较空旷，采用上部放坡开挖再支护的方案。场地稳定地下水埋深：0.6～3.0m，属孔隙潜水，具体施工现场情况见图1所示。
2 基坑支护降水方案的选择
综合考虑施工现场的情况，采用土钉墙支护、外层止水帷幕、管井降水等联合支护方式。土钉施工前先把地下水位降到施工面以下2.0米。
3 土钉墙施工组织设计
3.1工艺流程
测量放线→开挖土方→成孔→修坡→安装土钉→注浆→挂网→喷射混凝土→喷水养护
3.2施工技术参数
土钉孔径100mm，注纯水泥浆，水灰比0.45～0.5，强度等级M15。钻孔间距1.5m×1.5m。土钉锚杆采用HRB335级热轧带肋钢筋φ22，在细砂层成孔困难时，采用φ48×4倒刺锚管(无缝钢管)。注浆量30kg/m，水灰比0.5，注浆压力0.6～1.0MPa，注浆采用纯水泥浆。土钉布置形式：三角形。网片钢筋：CRB550φ5,间距200mm。喷射C20混凝土。喷射厚度80～100mm。坡顶混凝土外延1.0m，作好护坡顶排水。
3.3施工方法
3.3.1材料
矿渣硅酸盐32.5级水泥，5mm砾石，中砂，CRB550级φ6.5圆钢。
3.3.2施工
挖土应按土钉垂直间距挖土并修坡面。机械挖土时应预留100mm，之后人工修整，根据边坡土质情况分段挖土支护。土钉定位成孔：按设计孔深(见剖面图)，采用人工成孔，局部杂填土人工成孔困难可采用机械成孔。
3.3.3注浆
按配比(水灰比0.45～0.5)制浆，注浆采用底部注浆法，注浆管应插入距孔底250～500mm处，随浆液的注入缓慢匀速拔出，为保证注浆饱满，孔口宜设止浆袋。
3.3.4铺设钢筋网片
网片筋应顺直，按设计间距绑扎牢固。在每步工作面上的网片筋应预留与下一步工作面网筋搭接长度。钢筋网应与土钉连接牢固。埋设控制喷层混凝土厚度的标志。
3.3.5喷射混凝土
按配合比要求拌制混凝土干料。为使回弹率减少到最低限度，喷头与受喷面应保持垂直，喷头与作业面间距宜为0.6～1.0m。喷射顺序应自下而上，喷射时应控制用水量，使喷射面层无干斑或移流现象。喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3天～7天 。以此类推，下一步工作面重复1～5工序循环，直至支护到基坑底标高。
3.4 土钉墙施工质量保证措施
根据现场实际情况，对可能出现的突发情况采取有效措施防范，了解地质情况和地下管网、构筑物情况，认真编制基坑支护的设计、施工方案，做好施工前的技术交底和安全交底，必要时现场商定调整技术参数应急施工。提前计算施工用材料量，以便备料。根据水泥浆和混凝土的强度及工艺要求，提前做好配合比的试配和优选。严格按照基坑支护施工方案精心施工，技术人员跟班指导作业，确保每道工序符合要求。严把钢材、水泥、砂、石等材料的质量关，原材料应具有合格证。
4止水帷幕的施工
4.1设备安装就位
钻机就位，钻头中心对中，搅拌轴垂直度偏差小于1.5%。开钻前对安装质量进行三级自检。
4.2搅拌水泥浆
深层搅拌机移位的过程中，将水泥倒入搅拌机中预搅拌3分钟，待用。
4.3下钻喷浆
桩机就位后启动钻机，使搅拌机钻头沿着导向架搅拌切土下沉，边旋转，边钻进，边喷浆，下钻速度由电机电流监测控制，工作电流不应大于70A。
4.4钻进
喷浆搅拌，钻头下钻至设计桩底标高，旋转0.5分钟后再提升。
4.5提升
启动搅拌钻机，钻头呈反向，边旋转，边提升，使土体和水泥浆充分拌合。
4.6提升结束
当钻头提升至设计桩顶标高后，重复下钻。
4.7、复搅
钻头提升至设计桩顶标高后重复下钻,并二次喷浆，边旋转边喷浆，钻至设计桩底标高，停止喷浆(水泥浆喷完)，提升搅拌至设计桩顶标高。
4.8、移位
钻机移动到下一根桩位，准确定位，重复上述1—7步骤，进行下一根桩的施工。
5降水部分施工组织设计
5.1降水井井结构
5.1.1井口
井口应高于地面以上0.30m，以防止地表污水渗入井内。
5.1.2井壁管
井壁管均采用水泥无砂滤管，井壁管的直径为φ400mm(外径)。
5.1.3过滤器(滤水管)
滤水管外包二层60目的尼龙纱网。
5.1.4沉淀管
沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，用木托盘封底。
5.1.5填砾料(砾砂)
地面以下2.00m以下部位围填豆砾石做为过滤层，填入部位详见图2。填粘性土封孔：为防止地面污水的渗入，在砾料的围填面以上必须采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。
5.2成井施工
成孔施工机械设备选用SW-100型工程钻机及其配套设备。采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管、围填填砾、粘性土等成井工艺。其工艺流程如下：
5.2.1测放井位
根据井位平面布置示意图测放井位，如果现场施工过程中遇到障碍或受到施工条件的影响现场可做适当调整。
5.2.2埋设护口管
护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m。
5.2.3安装钻机
机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一直线。
5.2.4钻进成孔
开孔孔径为φ500mm，一径到底，钻孔施工达到设计深度时，宜多钻0.3～0.5m。做好钻探施工描述记录，在钻进过程中，如发现实际地质情况与勘察时提供的资料不一致时需及时通知设计人员，并对井的结构进行及时调整，确保滤水管的安放位置能够有效的进水。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。
5.2.5清孔换浆
下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序，为了保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮，当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆。钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔，清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆比重逐步调至接近1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键，它将直接影响成井质量，因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道工序的施工。
5.2.6下井管
井管进场后，应检查过滤器的圆孔是否符合设计要求。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器，以保证滤水管能居中，井管联接要牢固、垂直、不透水，下到设计深度后，井口固定居中。下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。
5.2.7填砾料
填砾料前应用测绳测量井管内外的深度，两者的差值不应超过沉淀管的长度。填砾料过程中应随填随测砾料的高度。填砾料工序也应连续进行，不得中途终止，直至砾料下入预定位置为止。最终投入滤料量不应少于计算量的95%。
5.2.8井口封闭
在采用粘性土封孔时，为防止围填时产生“架桥”现象，围填前需将粘土捣碎(粒径小于3cm为宜)后填入。围填时应控制下入速度及数量，沿着井管周围按少放慢下的原则围填。然后在井口管外做好封闭工作。
5.2.9洗井
采用“泵放入井底抽水法”洗井，其原理如下：成井完毕后立即下入高扬程底吸式潜水泵至井底抽水，如井内有沉淀，可在水泵抽水的同时人力上下串动水泵，扰动井内沉淀让水泵带出，直至水泵能下到井底。井内水抽干后拔出水泵，以防井外细颗粒进入井内造成埋泵，待井内水位上升至滤水管上口时重复上述操作。至井内没有新的沉淀并且水清后可下入顶吸式潜水泵封井。
5.2.10安泵试抽
成井施工结束后，应及时下入潜水泵，铺设排水管道、电缆等，抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中损坏，因此，现场要在这些设备上进行标识。
5.2.11排水
洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明沟内，通过排水沟将水排入场外预设的排水沟渠中，场地四周的排水管道应定时清理，确保排水系统的畅通。
5.3水运行施工
5.3.1抽水方法
本次采用潜水泵抽水的方法降低潜水位，每口井单用一台潜水泵，要求潜水泵的抽水能力大于单井的最大出水量，施工过程中采用闸阀控制出水量。
5.3.2降水运行
施工完一口井即投入运行一口，以及时降低地下潜水水位，确保基坑开挖效果。试运行之前，需测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。安装前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部螺栓是否拧紧，润滑油是否充足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破损等情况，然后在地面上转1min左右,如无问题，方可投入使用。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘，每台泵应配置一个控制开关。安装完毕应进行试抽水，满足要求始转入正常工作。
6 基坑变形观测
基坑开挖后，支护结构发生一定的位移是正常的，但位移过大，或位移发展过快，则往往会造成严重的后果，如开挖后位移量超过基坑深度的3‰时，应引起重视，做好位移监测，绘制位移-时间曲线，掌握发展趋势，视情况做补救措施。基坑开挖前在坡顶水泥散水上设置水平位移观测点，每20米一个，监控基坑开挖过程中支护桩变形情况，同时在日常工作中要加强对观测点的保护。在支护桩外侧地面设立沉降观测点，监控基坑开挖及降水过程中基坑周边地面变形情况。在基坑内设置数个地下水位观测井，每小时记录一次水位，确保地下水位稳定。位移观测与沉降观测用高精度全站仪观测。监控时间：在基坑开挖前应测得观测初始值，且不应少于两次。在基坑正常施工期间，每天观测一次。当变形超过有关规定和监测结果变化速率较大时，应加密观测次数;当有事故征兆时，应连续监测。基坑开挖前及基坑开挖过程中，对基坑周边建筑物进行监测，监测标志物及附近地面的变化。全部观测数据要记录汇总上报。
7 总结
在施工前仔细翻阅施工方案以及勘察报告等资料，通过理论计算与实际结合对基坑开挖过程中桩体的强度、护坡的稳定性、需要注意的事项以及常见事故的处理方案进行了深入的学习，向各班组进行了详细交底，达到了良好的效果。