1、工程概況

為了使各方面的需求得到滿足，城市中房屋建筑的地下室越來越深，嚴(yán)重影響到了基坑支護(hù)的施工，尤其是在城市中心的狹窄區(qū)域，超深基坑的施工變得異常困難。此工程四面都是街道，呈現(xiàn)出矩形，具體地形見圖1。四周市政地下管線十分密集，土層分布變化的幅度也較大，地下水資源豐富，16．8m為基坑的最深處。經(jīng)過了施工單位的管理控制，基坑的組合式支護(hù)得到了順利完成。

2、 方案確定

2．1設(shè)計(jì)方案的選定

粉質(zhì)黏土、粉土以及粉砂是開挖深度范圍內(nèi)土層的主要構(gòu)成成分，地下水在地表的2m以下。因?yàn)榛雍苌?，地塊就沒有了寬裕的結(jié)構(gòu)空間。在對(duì)基坑進(jìn)行開挖的過程中，要使坑壁的穩(wěn)定性能得到保障，對(duì)位移進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)格的控制，做好有效的防滲工作。而從施工安排方便的角度上來看，僅使用一種支護(hù)結(jié)構(gòu)是最為理想的狀況。

面對(duì)如此深的基坑，如果只是采用泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆工程樁支護(hù)，那么樁身就必須非常長(zhǎng)，樁徑也很大，因此就會(huì)導(dǎo)致造價(jià)過高。從已有的支護(hù)空間尺寸來看，防滲效果并沒有真正達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。另外，為了對(duì)這些工程樁進(jìn)行支撐，就需要在進(jìn)行基坑施工的過程中在16．8m深的范圍里面最少設(shè)置兩道強(qiáng)度高、尺寸大的水平桿件，旨在使這些大尺寸水平桿件得到增加，也影響到了基坑挖土的施工，同時(shí)使工程造價(jià)得到了提升。與此同時(shí)，在施工的過程中只使用雙軸深層攪拌加固地基的方法，該工藝形成的是重力式支撐，而重力式支撐抵抗外來各種荷載和作用的方法就是來自自身的重力，它需要基坑四周有非常大的空余地帶。此基坑如此超深，要滿足施工的要求就需有5m寬空余帶。但現(xiàn)今的寬空余帶僅為2-3m。雖然單純的雙軸深層攪拌防滲效果不錯(cuò)，造價(jià)也不高，可防止工程樁彎曲變形的弱點(diǎn)，但是本工程也無(wú)法單獨(dú)采用。

通過對(duì)綜合情況進(jìn)行分析研究，本工程在設(shè)計(jì)上使用了復(fù)合支護(hù)方案，也就是三軸深層攪拌+工程樁+土釘墻三重的組合式支護(hù)方案。此方案的優(yōu)越性就是在支護(hù)組合中創(chuàng)新性地采用新型的三軸攪拌工藝，而并非雙軸攪拌。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行深入分析論證，在既定的空間地域上，上部土釘護(hù)壁坡度的系數(shù)非常小，可使上口開挖尺寸得到減小，并能進(jìn)行有力地庫(kù)排水板施工工藝的防滲。在下面泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁加三軸攪拌組合可以達(dá)到位移、防滲以及基坑變形等方面的需求與標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于支護(hù)來說，樁頂土錨的設(shè)置也起到了非常大的作用，依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》QGJ120—99)相關(guān)攪拌樁正截面應(yīng)力驗(yàn)算公式可得到土錨設(shè)置前后樁墻正截面應(yīng)力值，如圖2所示。圖中對(duì)兩個(gè)截面的壓應(yīng)力進(jìn)行鈹銅真空熱處理了表示，在進(jìn)行計(jì)算的過程中，砂土采用水土分算，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土以及粉質(zhì)黏土都使用水土合算的方法。

在沒有對(duì)土錨進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，各斷面樁身墻內(nèi)側(cè)中部以下區(qū)域所受到的壓力非常大，就會(huì)使局部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力致使墻體出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，造成塌方、流砂以及滲水等問題。在對(duì)結(jié)構(gòu)樁以及土錨進(jìn)行設(shè)置以后，拉應(yīng)力就會(huì)隨之減小，如圖2所示。

比方說0l斷面無(wú)土錨時(shí)墻體最大壓應(yīng)力達(dá)到680kPa，但對(duì)結(jié)構(gòu)樁和土錨進(jìn)行增加以后，墻體壓應(yīng)力就得到了明顯的降低，最大值也僅有300kPa，可促進(jìn)墻體的穩(wěn)固。由此可知，攪拌樁和土錨加結(jié)構(gòu)樁組合在一起以后可對(duì)攪拌樁力學(xué)性能方面出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行解決。與此同時(shí)，也使墻體壓應(yīng)力得到了降低，使樁墻的安全度以及可靠度得到了提升。

2．2施工方案的確定

在設(shè)計(jì)方案做好以后，還應(yīng)該對(duì)施工方案進(jìn)行嚴(yán)格的管理控制，才可以使設(shè)計(jì)圖完成以后的預(yù)期支撐效果得到有力的保障。此方案需要對(duì)以下兩個(gè)問題進(jìn)行解決：① 怎樣安排三種工藝的先后施工步驟；②如何控制好質(zhì)量控制點(diǎn)。如果解決了這兩個(gè)問題就可對(duì)其余的問題進(jìn)行解決了。

本工程有三種組合式支護(hù)施工，如果沒有對(duì)施工的次序進(jìn)行合理的安排，就會(huì)影響到支護(hù)實(shí)體的質(zhì)量。通過一系列的分析和研究，決定先進(jìn)行三軸深層攪拌施工，然后進(jìn)行泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁，最后在開挖時(shí)做土釘墻。通過深入的分析可知，泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁為本組合支護(hù)的關(guān)鍵骨架，雖然說三軸深攪拌也產(chǎn)生了一定的影響，但是需要承擔(dān)的分量要小很多。因此，泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁在樁身硬化的過程中一定要保證擁有優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，倘若要先進(jìn)行施工就意味著在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過程中要對(duì)地下其他施工活動(dòng)進(jìn)行暫停，也就是延長(zhǎng)工期，這是不可能的。因?yàn)槿S深層攪拌在地基加固施工的范圍里面，施工完成以后即使邊邊角角被擾動(dòng)，在實(shí)體變形、防滲、形成以及位移等方面影響都不一致。又因?yàn)樗韧瓿?，也就穩(wěn)定加固了底下的土質(zhì)，也對(duì)地下水的自由涌動(dòng)進(jìn)行了妨礙，還能在后期泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁施工時(shí)使塌孔現(xiàn)象得到降低。然后對(duì)工藝難度進(jìn)行分析，研究出其與施工先后順序的關(guān)系可知：先難后易是塑料排水板批發(fā)廠家工程施工通常應(yīng)該遵循的準(zhǔn)則。從工藝方面來看，與泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁相比，三軸深層攪拌是新的施工技術(shù)，在本工程的三個(gè)工藝中總體難度是最大的，在進(jìn)行施工的過程中需要對(duì)其中的技術(shù)進(jìn)行分析、控制，所以就需要對(duì)其先進(jìn)行施工。在竣工以后就可進(jìn)行工程質(zhì)量的檢測(cè)了，可證明出這種安排是合理正確的。在平面施工的次序上，從東側(cè)側(cè)中部開始向兩邊進(jìn)行，再到南北邊，最后到西面。

3 、施工控制

在本基坑組合支護(hù)里面，泥漿護(hù)壁現(xiàn)澆樁以及土釘墻工藝都屬于成熟的工藝，現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)對(duì)這兩種工藝操作的影響也不會(huì)非常大，只需要依據(jù)通常的施工步驟進(jìn)行控制管理就好了。三軸深層攪拌是操作的難點(diǎn)，因?yàn)楸镜貨]有三軸深攪先例供參考，在進(jìn)行施工之前，甲、乙、監(jiān)三方需要通過資料以及專題會(huì)制定出科學(xué)合理的三軸深攪拌樁相關(guān)預(yù)案，并探討出細(xì)致的操作方法以及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

(1)嚴(yán)格依照既定的施工段方向施工。由東向西是本地塊地下水的流向，并且東側(cè)建設(shè)有賓館等建筑物，空間不大，所以就應(yīng)該先對(duì)東面進(jìn)行施工建設(shè)。兩臺(tái)深攪樁機(jī)在東側(cè)中部開始向兩邊推進(jìn)，路線是沿南向北走，最終在西側(cè)的中部會(huì)合。

(2)為了使墻體的穩(wěn)定性以及接頭的質(zhì)量得到更好的保障，就需要使用重復(fù)套鉆的方法來搭接攪拌樁，以此使防水的效果得到保障，另外，套鉆的方法還可以對(duì)施工設(shè)備的垂直度進(jìn)行優(yōu)化和矯正。在通常的情況下，采用問隔式雙孔全套復(fù)攪攪拌式方法進(jìn)行連接，對(duì)圍護(hù)樁轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下使用單側(cè)擠壓式方法連接，當(dāng)施工結(jié)束以后，就可發(fā)現(xiàn)這種方法所形成的連續(xù)墻有不錯(cuò)的質(zhì)量。

(3)控制好攪拌速度與注漿。三軸攪拌在提升以及下沉的過程中應(yīng)該注進(jìn)水泥漿液，另外依據(jù)不同土層漿液輸送量等因素對(duì)提升和下沉的速度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的資料以及實(shí)驗(yàn)可知0．6m／s是提升、下沉的速度值。在進(jìn)行開機(jī)施工以后再對(duì)漿液進(jìn)行拌制，1．5為水泥漿液的水灰比值，360kg為每立方樁水泥用量，注漿量以及拌漿以沒樁樁幅的加固土體立方量進(jìn)行換算，2 4MPa是注漿的壓力。

(4)三軸攪拌樁定位。工程施工時(shí)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)就是定位放線，2mm~450mm為三軸攪拌機(jī)的三軸中心間距，在道板上依據(jù)此尺寸做好標(biāo)記，作為移動(dòng)攪拌樁機(jī)的依據(jù)。另外，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際將樁軸線外移控制在1．5m左右，因此1．5m就應(yīng)該為測(cè)定鉆桿中心到控制線的距離。

(5)嚴(yán)格按比例配置漿液。依據(jù)不同的土層，外加劑以及水泥的配置比會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。18～20％為本工程水泥參量控制的范圍，三乙醇胺以及木質(zhì)素硫酸鈣則是外加劑，劑量分別為水泥用量的0．2％和0．03％，4300t左右是水泥的總用量。

對(duì)于土釘墻主要是：在開孔的時(shí)候輕壓慢轉(zhuǎn)，對(duì)孔徑偏差以及斜偏差率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，每3．0m設(shè)置一道定位環(huán)；注漿管使用PVC塑料管，每隔3．0m使用鐵絲綁扎；注漿配MIO水泥砂漿，0_3 0．5MPa為一次的注漿壓力，1．5-2．OMPa為二次注漿的壓力；由下而上是同一分段內(nèi)噴射的主要方法，噴射時(shí)噴頭與受噴面保持垂直；當(dāng)混凝土終凝2h后就進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，7d為養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。另外，還需要對(duì)開挖時(shí)水平鋼支撐的設(shè)置施工進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

對(duì)于深基坑開挖來說，水平支撐是很重要的，本工程應(yīng)該對(duì)施工挖土的情況以及減少后期工序的影響進(jìn)行考慮分析，在充分論證打設(shè)塑料排水板嗎的基礎(chǔ)下使用預(yù)應(yīng)力鋼支撐。預(yù)應(yīng)力水平鋼支撐安裝和焊接同其它鋼結(jié)構(gòu)工程相比并沒有什么不同，預(yù)應(yīng)力的施加就是本工程的特別之處。工程中依靠嚴(yán)格仔細(xì)的加楔固定，對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了精確的施加，使基坑側(cè)向的位移以及沉降情況得到了降低，保證了鋼支撐預(yù)頂力施加均勻，使鋼支撐系統(tǒng)達(dá)到了共同受力，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，使整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的共同作用得到了更好的發(fā)揮。

4、 施工效果分析

本工程從2008年10月底開始施工至2009年1月全部工程量結(jié)束，基坑圍護(hù)穩(wěn)固，基坑周邊建筑物及管道沒有出現(xiàn)下沉、裂縫等問題，工程質(zhì)量甚至超過了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，成功的經(jīng)驗(yàn)有：

(1)在進(jìn)行施工之前制定出了精確合理的施工方案，結(jié)構(gòu)部分有相應(yīng)的計(jì)算書，并對(duì)協(xié)調(diào)變形問題進(jìn)行了充分的分析與考慮。

(2)將土方施工與支撐施工等緊密地結(jié)合在了一起。土方開挖堅(jiān)持分部、對(duì)稱、分層以及撐挖結(jié)合、先撐后挖等，挖土和支撐互為前提、相互依存，也就是說支撐為挖土提供了安全上的保障，挖土為支撐創(chuàng)造出了空間。因此挖土的控制是形成方案的主線條，一定要對(duì)挖土深度控制和高效率的翻土進(jìn)行注意。

(3)在進(jìn)行地下室施工過程中，要將監(jiān)測(cè)、施工、設(shè)計(jì)等方面結(jié)合在一起，科學(xué)管理、嚴(yán)密組織，使基坑的質(zhì)量以及安全性得到保障，取得不錯(cuò)的效益。

(4)該支護(hù)采用多種支護(hù)形式的組合，不僅可使支護(hù)成本得到降低，還延展了日后超深基坑設(shè)計(jì)的思路。

(5)在整個(gè)施工的過程中，和監(jiān)測(cè)單位保持密切聯(lián)系，做到信息化施工，并從實(shí)際出發(fā)采取相關(guān)的應(yīng)急措施和應(yīng)急預(yù)案。