复杂填海地质下的深基坑支护技术

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　　【摘要】随着基坑工程的复杂性越来越明显，单一的支护形式已经无法满足在复杂地质下坑中坑工程对于安全性、实用性和经济性的要求，符合支护结构越来越多的应用在各式基坑工程中。以工程实践为例，针对工程的实际情况，在基坑的位置采取了相应的支护形式。监测结果表明，各监测点的累积沉降、位移值均在允许范围内，说明复合支护体系在复杂填海地址下的支护体系是成功的。
　　【关键词】填海地质 坑中坑 复合支护 基坑监测
　　中图分类号：TV551文献标识码： A
　　1工程概况
　　工程位于深圳南部蛇口半岛的最南端，与香港屯门隔海相望，西北侧与望海路相接。占地面积4.5万平米，东侧临近海湾水体最近约30m，用地红线范围大致为不规则的长方形，呈北东向南西向展布。
　　拟建工程基坑周边邻近的建筑有JI段距边防码头及边防武警驻地仅36m；东北角F点，距南海玫瑰园建筑的最近距离超过150m；基坑的西部AB段距女娲广场200m。沿IJKL段基坑的外侧有一条宽4m、深3m的排水箱涵通过，基坑外边线到箱涵最近距离为2m。
　　基坑为坑中坑形式，基坑为不规则多边形基坑。基坑底标高为-1.95m（相对标高，-7.25m），塔楼部分基坑底标高为-5.90m (-11.20m)，核心筒部位为-8.75m (-14.05m)，基坑周边地面绝对标高约3.10m，基坑实际深度一般为5.05m，最深为9.0m。设计基坑安全等级为：超高层地下室东南侧近一侧基坑安全等级为二级，其他为三级。
　　2地质条件
　　根据区域地质资料，工程场地原始地貌为滨海沙滩，后经人工填海造地，属填海地质。根据地勘报告，场地内均为填石层，揭露层厚0.50~14.00m，平均层厚4.72m。填石岩性为中风化及微风化花岗岩，质地坚硬。地基岩为燕山期入侵花岗岩，其中微风化花岗岩：岩质致密坚硬，该层揭露层厚1.00~5.70m，平均层厚3.29m。
　　3支护形式设计
　　本工程基坑整个基坑支护方式主要包括四种情况：咬合桩面部以下的位置采用土钉墙支护；搅拌桩重力式挡墙支护；上级采用“咬合桩+二层预应力锚索”；下层采用搅拌桩重力式挡墙支护。（4）搅拌桩重力式挡墙支护。基坑支护结构平面布置图如下：
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　（1）基坑深度5.05m：塔楼部分影响较小的PN部位，结合止水咬合桩的作用，采用整体放坡的方法支护，咬合桩面部以下的位置采用土钉墙支护；QDEM段均采用咬合桩支护。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　（2）离塔楼较近的MN、PQ段，基坑深度9.0m，该段分二级支护，上级采用“咬合桩+预应力锚索”；下层采用搅拌桩重力式挡墙支护。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　（3）塔楼基坑部分，采用搅拌桩重力式挡墙支护。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　3.1咬合桩
　　咬合桩直径均为1000mm，咬合宽度0.2m，桩间距0.8m。分AB两种，桩长约12米。
　　1)试成孔：根据设计文件进行试成孔，以核对地质资料，检验成孔设备、机具及施工工艺是否满足要求。
　　2)试桩机械及位置：采用国产CGJ-1500全套管钻机试成孔，试成孔编号为A1桩、B1桩，桩长为12m，成孔深度约为12.3m。
　　3)成孔质量检验：成孔后垂直度采用线锤配合钢尺测量，应在套管拔出前进行，具体方法：在孔口吊一根线锤至孔下11m，孔下检测从两个垂直方向分别测量套管内臂垂直度。
　　4)桩的垂直度控制；①套管的顺直度检查和校正②成孔过程中桩的垂直度监测和检查（a地面监测，b孔内检查）
　　3.2预应力锚索
　　预应力锚索孔径150mm，倾斜度35o，杆体采用φ15.2-1860低松弛钢绞线制作。
　　1）测放锚索钻孔。根据设计图，测放出锚索孔位作出明显标记。孔位测定后，对锚索孔位进行复查，符合要求后进行下一道工序。
　　2）成孔。采用锚杆钻机成孔，合金钻头冲水钻进，孔径Ф150mm。钻进深度比设计深度增大0.5m，供无法返出的残渣沉积，确保锚杆深度达到设计要求。
　　3）锚索制作。下料实际长度大于设计长度1.0m；钢丝校直、除油和除锈；锚束中各钢丝平顺，不能相互交叠；锚束沿轴线方向每隔1.5m设置一束线环，锚固段两束线环中间设一隔离架，自由段用塑料套管包裹，与锚固段相交处的管口密封并用铁丝捆扎牢固；保证钢丝间有一定间隙；注浆管采用塑胶管，插入束线环或隔离架的中央；锚束捆扎牢固；在编排钢铰线时，同时安放2根注浆管，分别供第1次、第2次注浆使用，供第2次注浆使用的注浆管，在锚固段，每隔0.5m打一对穿Ф6小孔，连同出浆口，均用胶布包好。
　　4）锚索安装。在钢铰线组合成索和钻孔完成后及时进行锚索安装。安装前先清洗孔壁，确定孔壁无粘附泥浆并复查钢铰线材料型号、规格、各部位质量均满足设计要求后，将锚索抬起徐徐放入孔内至设计深度。
　　5）第1次灌浆。当锚索安装完毕后，利用锚索中间预留的注浆管进行第1次注浆。浆液规格采用水灰比0.40～0.50的纯水泥浆，水泥用42.5R普通硅酸盐水泥，注浆压力不小于0.5MPa,注浆速度控制在100L/min左右。当孔内的泥浆和杂质均由水泥浆体所置换溢出孔口后，即完成第1次灌浆。注浆后随即抽拔锚索锚固段的护壁导管。
　　6）第2次灌浆。当第一次灌浆的浆液达到初凝强度后，进行第2次灌浆，注浆浆液采用水灰比0.50～0.55的水泥浆。注浆压力不小于2.5Mpa，并稳定10min以上；注浆量达到水泥50kg/m；水泥浆从临近孔或裂缝中溢出。
　　7）张拉锁定。在锚索注浆并养护8～10天后（锚索锚固体强度大于20MPa并达到设计强度80%），进行张拉锁定作业。张拉控制应力控制在0.65～0.75倍锚索强度标准值范围内；张拉荷载分级逐步施加，当荷载增加到1.1～1.2倍设计荷载时，观测10～15min。
　　3.3水泥搅拌桩
　　塔楼部分基坑，为坑中坑部分，整体采用"搅拌桩重力式格栅挡墙"的方法支护。搅拌桩直径550mm，间距为400mm，挡墙宽度2.95m。
　　1）桩机定位、对中，调整导向架垂直度
　　2）预先搅拌下沉：启动深层搅拌桩机转盘，搅拌头转速正常后，使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度通过档位调控，工作电流不应大于额定值。
　　3）拌制浆液：深层搅拌机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。采用32.5R普通硅酸盐水泥拌制浆液，水灰比控制在0.45～0.55范围，按设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于55Kg。外掺剂：掺入水泥用量0.05％的三乙醇胺。
　　5）喷浆搅拌提升：下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置，按设计确定的提升速度（0.50～0.8m/min）边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌和。第一次提钻喷浆时应该在底部停留30秒，进行磨端桩，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部进行了磨桩头，停留时间为30秒。桩身渗透系数不大于1×10-6cm/s，桩体28天抗压强度不少于0.8MPa。重力式挡墙桩顶需插入Φ16的钢筋，插入部分长度1.5m，隔一桩插一根，且桩顶设厚度200mm的压顶梁，混凝土强度C20。
　　6）重复搅拌下沉：搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度按要求进行。
　　7）喷浆重复搅拌提升：采用二喷四搅工艺。
　　4结语
　　本工程通过布设的33个沉降点和50个水平位移点，各监测点的累积沉降、位移值都小于设计控制值，结果表明，在深基坑及地下室结构施工过程中，基坑变形,沉降,降水等在允许值内，坑中坑区域未出现不良施工状况，采用的复合式支护体系是切实可行的成功的。
　　参考文献
　　[1]建筑施工手册（第五版）北京：中国建筑工业出版社，2012
　　[2]刘国彬，王卫东，基坑工程手册（第二版）北京：中国建筑工业出版社
　　[3]中国建筑科学研究院.JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程.北京：中国建筑工业出版社，2012
　　[4]中国建筑科学研究院. JGJ79-2002建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2002

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