新型注浆钢管斜内撑基坑支护施工技术_蒋霆龙.pdf

浙江建筑第40卷第1期2023年2月随着我国城镇化建设的快速推进，可利用的土地资源尤其是建设用地日益紧缺，越来越多的城市开始大力发展地下工程以提高土地利用效率。然而城市密集的建筑，复杂的地下管线，紧张的施工工期等都对基坑支护技术提出了更高的要求。如何在保证基坑安全稳定的前提下缩短地下工程的施工工期，成为当下围护结构设计施工的关键问题。近年来，我国基坑工程呈现出规模越来越大，开挖深度越来越深，周边环境复杂敏感等特点 1。采用传统内支撑系统造价高、工期长，采用坑边留土+抛撑则施工复杂、工期长。目前已经有许多学者针对基坑支护体系作了大量研究 2-4，但关于斜撑支护体系的基坑支护形式研究还相对较少 5。黄元华 6 结合实际工程案例，详细介绍了竖向双道预应力钢支撑在近地铁高水位深基坑支护施工中的技术要点。孙辉等 7 介绍了深基坑钢管斜撑支护的施工方法及其流程。注浆钢管斜支撑基坑支护是近年来用于保证基坑安全稳定并缩短地下工程工期的一种新型支护方式，坑内的注浆钢管斜撑与周边围护形成系统，充分发挥其力学性能。注浆钢管斜支撑基坑支护与常规钢筋混凝土环梁水平支撑系统相比，可以缩短工期，并节省大量混凝土浇筑、养护和拆除的费用 8。该支护体系造价较低，能够在保证地下施工安全的前提下缩短工期，具有积极的推广前景。1工程概况工程位于浙江省杭州市临平区，总建筑面积为428 753 m2。其中地上建筑面积为308 053 m2，地下建筑面积为120 700 m2。拟建建筑包括13幢2226层高层住宅，1幢25层高层办公、1幢41层高层办公，4幢25层普通商业、办公楼，以及配套用房，下设12层地下室，基础为桩基础加筏板形式。该工程基坑开挖深度5.712.9 m，开挖范围内土质主要为杂填土、黏质粉土、砂质粉土。基坑支护形式见图1。2 基坑支护设计方案概述及关键点2.1 基坑支护设计方案概述本工程基坑规模大，基坑的总面积约8.85 万 m2，A8 地块东侧地下 2 层挖深达11.112.9 m，属于超大型深基坑工程。综合考虑周边环境保护要求，分区分块施工，新型注浆钢管斜内撑基坑支护施工技术Construction Technology of Foundation Pit Support with New Type Grouting Steel Pipe andOblique Inner Support蒋霆龙1，吉红波2，徐州2JIANG Tinglong1,JI Hongbo2,XU Zhou21.浙江工业大学 土木工程学院，浙江 杭州 3100232.浙江中成建工集团有限公司，浙江 绍兴 312000摘要结合工程案例，针对基坑面积大、造型不规则，或者施工工期紧张，考虑周边安全需要多次挖土的基坑，采取新型注浆钢管斜内撑基坑支护施工技术，并详细介绍了施工过程中关键技术的质量控制。实际工程应用表明，基坑内的注浆钢管斜撑与周边围护结构形成系统，充分发挥其力学性能，具有良好的基坑安全防护效果。关键词基坑支护；斜内撑；施工技术中图分类号：TU753文献标志码：B文章编号：1008-3707（2023）01-0044-04AbstractCombining with practical engineering cases,for the foundation pit withlarge foundation pit area and irregular shape,or the foundation pit withtight construction period,and considering the surrounding safety,thefoundation pit needs to be excavated for many times.A new groutingsteel pipe inclined internal bracing foundation pit support constructiontechnology is adopted,and the quality control of key technologies in theconstruction process is introduced in detail.The practical engineeringapplication results show that the grouting steel pipe diagonal brace in thefoundationpitformsasystemwiththesurroundingmaintenancestructure,gives full play to its mechanical properties,and has a goodeffect of foundation pit safety protection.Keywordsfoundation pit support；inclined internal bracing；construction technology44DOI:10.15874/33-1102/tu.2023.01.001Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.2023施工场地狭小等情况，本工程在局部采用了新型注浆钢管斜内撑基坑支护方案。本工程所采用的前撑式注浆钢管分为两种，其中钢管斜撑XC1规格为37710，长度26 m，间距2.14.2 m，水平倾角50，注浆采用约束式注浆工艺，单根钢管注浆量不少于4 t，注浆完成后钢管内填充2040 mm级配的碎石，水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，坑边1012 m区域实施内配12200200单层双向厚250 mm的配筋垫层。见图2a）。钢管斜撑XC2规格为37710，长度15 m，间距4.25.4 m，水平倾角45，注浆采用约束式注浆工艺，单根钢管注浆量不少于2.5 t，注浆完成后钢管内填充 2040 mm级配的碎石，水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，坑边1012 m区域实施内配10200200单层双向厚250 mm的配筋垫层。见图2b）。2.2 基坑支护土方开挖关键点本项目周边环境复杂，保护对象多，变形控制严格，后续挖土须严格控制。基坑区域土方开挖除遵守基坑土方开挖基本规则外，应采用岛式挖土结合配筋垫层：1）岛式挖土，先挖除坑边配筋垫层设计宽度的土方，并施工配筋垫层及完成氧化后，再挖除中部土方；基坑分段开挖长度应控制在15 m以内。如果工期要求紧，可考虑结合跳仓开挖。开挖前应预先进行坑外注浆钢管加固施工及完成养护。2）配筋垫层一端应浇筑至围护桩边，另一端从注浆钢管入土点外延不小于设计宽度，配筋垫层钢筋应和钢管按设计要求焊接连接。3）基坑分段开挖后要求立即跟踪施工配筋垫层，当天开挖当天浇筑（8 h以内）。图1基坑支护形式示意a)XC1b)XC2图2基坑注浆钢管斜撑支护45浙江建筑第40卷第1期2023年2月3施工工艺流程前撑式注浆钢管支撑施工的主要工艺流程为：场地平整沟槽开挖桩位测放钢管管体加工钢管打设钢管注浆碎石填充灌浆钢管与圈梁连接处锚节点焊接后续圈梁施工、配筋垫层施工等。4施工关键技术质量控制4.1沟槽开挖完成围护桩的施工后，应及时进行围护桩顶的浮浆及桩头清理，圈梁的挖槽及清槽工作，并清除地下障碍物，以保证正常施工。同时还须挖至原状土为宜，以避免塌方造成钢管安放困难。施工工作面空间上必须满足插拔机行走，以及上方无高压线等线路，满足插拔机械起吊钢管的空间要求。地坪必须满足平整度要求，需有足够的强度，保证设备施工时候平稳（若有必要铺设钢板）。4.2安放钢管钢管运输过程必须在1/3处设置2个吊点，保证钢管运输的安全，严禁托运。钻机移到安全距离，设置到同角度，作为钢管安放的参照角度。钢管安放过程中，严禁指挥人员将其强行拔除，造成钢管垂直度破坏。可以采取人工辅助，轻微晃动安放。施工中应不断校核定位点及观察钢管平直度，保证施工平直度及角度。4.3浆液的拌制与储存拌制浆液的原材料必须经过严格的计量后才能投入拌和机中。采用标准水箱，按设计要求严格控制水灰比，水泥浆搅拌时间不少于23 min，滤浆后倒入集料池中，随后不断地搅拌，防止水泥离析压浆应连续进行，不可中断。拌和好的浆液倒入集料斗时，集料斗上口应放置水平筛网，对浆液进行过滤。储存在集料斗中的浆液应随拌随用，计划好不要有过多的集存。为防止储存在集料斗中的浆液离析沉淀，须应用人工或机械方式进行搅拌。4.4浆液的泵送压送浆液前，应对输浆用的高压胶管进行严格的检查。检查的内容包括管内残留物的清除和高压水试压检查，经试压检查而发现漏水的胶管不得使用。使用灰浆泵前需对泵体、柱塞和电器设备进行检查。灰浆泵的性能应满足铭牌额定值。浆液压送前应对浆液的稠度进行最后确认。最佳稠度应控制在812 s范围内。4.5注浆钢管注浆自下而上，采用分段+约束式注浆工艺，注浆速度宜采取“低压、缓速、慢凝”，分段定点实施注浆作业，注浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥浆。本工程分3次注浆，第一次注浆量为设计注浆量的60%，第二、三次注浆量为设计注浆量的20%，每次注浆间隔12 h，浆液水灰比0.50.6，注浆流量控制在2030 L/min，注浆最终完成的标准以单根水泥量（其中XC1单根桩水泥用量不小于4 t，其中XC2单根桩水泥用量不小于2.5 t）和最终注浆压力控制，且最终注浆压力为1.52 MPa。钢管桩端部注浆头构造见图3。4.6碎石回填及锚节点焊接石子选取粒径必须满足设计要求，且不夹杂有机物质和泥土为宜，本工程采用2040 mm级配碎石。钢管内填满碎石后，用纯水泥浆灌满，灌浆以溢出为标准。在钢管锚节点两侧各焊接4根25的L型钢筋（图4），锚节点钢筋焊接必须双面满焊，保证焊缝质量，使其与压顶梁内部钢筋结合为一个有效整体，保证注浆钢管斜撑与周边围护形成系统。图3前撑式注浆钢管桩端部注浆头构造图4注浆钢管锚节点示意46Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.20234.7防水措施由于注浆钢管斜撑穿越地下室底板和外墙结构处容易形成渗水通道，因此在地下室混凝土底板和外墙设置了止水钢板形成止水阻隔。待后期割除钢管斜撑时，首先凿除并清洗干净钢管内填充料，紧贴钢管内壁设置遇水膨胀止水条，最后采用与底板相同强度等级的微膨胀混凝土进行封孔。具体止水措施见图5、图6。4.8监测措施施工过程中，应着重加强围护桩/边坡顶部水平位移、沉降监测，加强对坑外深层土体水平位移和深层墙体水平位移及支撑轴力的监测，特别在钢管斜撑下部土方开挖阶段以及雨季施工时，应提高监测频率。同时应提前编制周密的应急预案，提前在现场准备对支护采取加固措施相应的材料，必要时应采取相应的支护方法对基坑进行加固。4.9注浆钢管拆除注浆钢管斜撑待地下室底板及其传力带形成并达到强度 80%后割除1/2（间隔割除），随后进行地下室2层外墙的施工，待地下室1层楼板及其传力带形成并达到设计强度80%后全部割除，最后进行地下室1层外墙以及地下室顶板的施工。注浆钢管拆除前应采取有效措施保护结构梁板和地下室外墙，防止注浆钢管拆除对结构构件产生不利影响。5不同支撑比选本工程基坑形状较为复杂、挖深较多，A8地块地下2层贴边区域主要分布于基坑东北角及基坑南侧局部，如采用整体水平支撑方案，则整个基坑需满布内支撑，此种方案支撑体量大，需设置相当数量的立柱及立柱桩，支撑体系造价较高，且支撑施工、养护、拆除工序较多，工期较长。若采用斜支撑，结合本工程案例不同支撑的抗压刚度见表1（注浆钢管考虑碎石填充及注浆对抗压刚度的贡献）。当不考虑底部支座时，钢筋混凝土支撑与空心钢管底部均不能提供足够的端阻力，使得这两种支撑形式不能充分发挥其强度，因此当采用这两种支撑时需要提前预制牛腿支座。而钢筋混凝土支撑由于自身重量大，支模、养护、拆模等工序较多，一般不作为斜撑来使用。当采用空心钢管斜撑时，需要在坑边进行留土，然后进行留土区外底板施工。当留土区外