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排桩+喷锚复合支护技术在建筑深基坑工程中的应用
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内容提示：本文结合工程实例及工程地质条件,介绍了建筑深基坑工程喷锚+排桩复合支护结构设计方案要点;并对喷锚+排桩复合支护施工技术及效果监测进行了详细阐述,对深基坑施工效果进行了分析评价和总结。
1 工程概况
湖南某高层综合办公楼项目，地上 18 层，地下 2 层，总建筑面积为 28650m2，基坑开挖深度 ±0.00 下 10.00m 左右，实际开挖深度约为 9.00m，基坑北侧紧邻城市主干道，南侧邻内部河涌，东、西两侧局部距离周围既有5 层住宅楼仅 8~10m，由于地处城区市中心繁华区段，施工场地极为狭窄，基坑开挖对周边环境影响较大。（参考《建筑中文网》）
经钻探揭露，场地内表层为人工填土，场地地下水类型为孔隙潜水，富存于砂卵石层中，降水、河水为主要补给源。勘察期间为枯水期，测得其静止水位埋深 6.00~8.00m。地下水位年度变幅为 1.00~2.00m，渗透系数 K 值为 20m/d，以卵石层为持力层。
根据本工程岩土勘察报告，各土层基本参数如表 1。
2 深基坑支护结构方案设计
根据本工程的特点，支护工程的重点难点在于东、西两侧距离既有建筑较近的部位，在不考虑基坑邻近既有建筑的情况下，根据本地经验及考虑经济实用性，可采用喷锚支护。但喷锚支护是先开挖后支护，基坑位移、变形无法预控，因此本工程采用了喷锚支护与排桩支护相结合的方式，即在紧邻既有建筑的基坑东侧和西侧采用人工挖孔桩与桩间网喷支护，其余采用喷锚支护。
本工程排桩采用人工挖孔桩，护壁桩外径 1300mm，桩芯径 1000mm，桩中心距2.8m，护壁厚度为 150mm。挖孔深度从自然地面下挖 12.8m，嵌固深度为 3.8m，桩芯和冠梁（连系梁）砼强度为 C20，桩护壁圈砼强度为 C20。为了加强护壁挖孔桩的整体作用和稳定性，护壁桩顶设置连系梁，600mm 高，1000mm 宽，连梁与支护桩构成平面排架共同作用，采用 C20 砼浇筑。
桩与桩之间的基坑壁的处理：土层部分，采用网喷的方法；卵石部分，采用素喷支护。喷射砼中钢筋网片为 6.5@300×300，砼强度为 C20，厚度为 50~80mm，以保证桩间的土层不脱落。挖孔桩及连系梁配筋如图 1、图 2。
3 喷锚+排桩复合支护施工技术
3.1 总体施工方案
本工程采用机械开挖，土方开挖与挖孔桩施工同时进行。为保证土方开挖不对挖孔桩施工造成影响，开挖时必须保证开挖面距离挖孔桩部位 10m 以上，并按 1：0.5 进行放坡。由于挖孔桩中心距较大（2.8m），可连续施工，不必隔桩跳挖。考虑本工程四个部位共 61 根护壁桩，每个部位相距较远且桩数不多，施工时四个部位同时平行施工，每个部位护壁桩砼依次连续浇筑。护壁桩部位土方开挖在护壁桩砼浇筑 5d 后进行。挖掘机应离桩壁 0.4m 左右开挖，以保证土方开挖不对桩身造成破坏，严格按设计确定的2.5m → 5.0m → 7.0m → 9.0m 四个阶段进行开挖，开挖后，桩间土用人工修整并及时喷射50~80mm 厚砼。
3.2 人工挖孔排桩施工工艺
放线定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇灌第一节桩孔护壁砼→检查桩位（中心）轴线→架设垂直运输架→安装电动葫芦→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→先拆第一节、支第二节护壁模板（放附加钢筋） →浇灌第二节桩孔护壁砼→重复第二节程序、循环作业至设计深度→清理桩底虚土→检查验收→吊放钢筋笼就位并固定→绑扎圈梁钢筋→浇筑桩芯及砼圈梁。
3.3 人工挖孔桩排桩施工技术
1）放线定桩位及高程：测定桩位轴线方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心并撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。
2）开挖第一节桩孔土：从上到下逐层进行，先挖中间部分，然后向四周扩挖，有效控制截面尺寸。每节开挖高度不大于 1.0m。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边，使孔壁圆弧保持上下顺直一致。支护壁模板放附加钢筋：附加钢筋按单排双向 66.5@300 布置，第一节护壁高出地坪 150~200mm，壁厚比下面护壁厚度增加100~150mm，便于挡土、挡水。桩位轴线和高程均标定在第一节护壁上口。
3）校核桩孔中心和桩径、浇灌第一节桩孔护壁砼：每挖完一节以后应立即浇筑护壁砼。人工浇筑、人工捣实，坍落度控制在 100mm以内，确保孔壁稳定性。浇灌完后 24h 方可拆模。每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投射，以半径尺杆检查孔壁的垂直度，随之进行修整。井深必须以基准点为依据，逐根进行引测。确保轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。
4）架设垂直运输架：在第一节桩孔成孔后，即着手在桩孔上口架设钢管吊架垂直运输架，在垂直运输架上安装滑轮组和电动葫芦，地面运土用手推车。
5）在安装滑轮组及吊桶时，注意使吊桶与桩孔中心位置重合，作为挖土时能直观控制桩位中心和护壁支模的中心线。井底照明用低压电源（36V、100W）、带罩防水安全灯具，桩口上设围护栏。桩孔口安装水平推移的活动安全盖板，防止挖土时杂物掉下伤人。
6）开挖吊运第二节桩孔土方（修边）：从第二节开始，利用提升设备运土，孔内人员戴好安全帽，地面人员系好安全带。吊土后，及时盖好活动安全盖板，卸土后下放吊桶装土时再打开盖板。桩孔挖至规定的深度后，用支杆检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁，使上下垂直顺平。
7）先拆第一节支第二节护壁模板（放附加钢筋）：护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用，拆模强度应达 1MPa 以上。模板上口留出高度为 100mm 的砼浇筑口。
8）浇灌第二节桩孔护壁砼：砼用串桶运送，人工浇筑，人工插捣密实，重复第二节程序、循环作业至设计深度并清除虚土。
9）检查验收：成孔后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中心、井壁垂直度、虚土厚度进行全面检查。作好施工记录，办理隐蔽验收手续。
10）吊放钢筋笼就位并固定：钢筋笼按设计要求配置，运输及吊装应防止扭转弯曲变形，根据规定加焊内固定筋。钢筋笼放人前应先绑好 70mm 厚砂浆垫块（钢筋笼四周，在主筋上每隔 3~4m 左右设一个 20 耳环，作为定位垫块）；吊放钢筋笼时，要对准孔位，直吊扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置后，应立即固定。两段钢筋笼连接时，采用双面焊接，接头按 50％错开。
11）浇筑桩芯及砼圈梁：砼采用砼布料车直接输送到位，分层进行浇捣，每层厚度不大于 1.5m。
3.4 喷锚支护施工
按设计要求开挖工作面，修边坡，并根据土质情况分一次或二次喷射表层混凝土；绑扎钢筋网，预留搭接筋（上、下层网筋瘩接长度为300mm），钢筋网络误差不得大于 ±20mm，焊接加强筋，且加强筋骨与钢花管头焊接；喷射细石混凝土至设计厚度，厚度控制可用锚杆头或插入标桩进行，混凝土必须加入速凝剂。上层喷锚完成 3 天后，可进行下一层开挖喷锚作业，按此循环，直到坑底标高。喷锚完成后7 天内应对喷锚面混凝土进行保养。
3.5 施工过程中问题的处理
3.5.1 降水深度不够问题的处理
由于基坑降水是降至基底以下 500mm，而护壁桩的嵌固深度较大，如本工程嵌固深度为 3.8m。考虑降水时不可能降至护壁桩底，因此孔底附近可能遇见地下水。处理如下：地下水位不大时，可随挖随将泥水用吊桶运出；当地下渗水量较大时，吊桶已满足不了排水，可先在桩孔底挖积水坑，用高程水泵沉入抽水，使水位保持稳定。
3.5.2 避免扰动桩底土层
人工挖孔悬臂桩主要靠嵌固端受力，若施工不当对嵌固土层进行了扰动，将影响护壁桩的受力状态。为此，采取以下措施处理：一是严格控制挖土标高，预留 300mm 人工捡底，严禁超挖；二是采用砖胎模施工地下室底板。施工时，沿砖模外边线开挖即可，尽量减少对桩底附近预留土层扰动。及时砌筑砖胎膜并随砌随用捡底土方填平四周砖模，既可作为砖胎膜外支撑，又利于保护护壁桩嵌固土层。
3.5.3 边坡土方受水侵蚀
本工程基坑至回填前，必然经历雨季施工，边坡易受水侵蚀，导致边坡失稳跨塌。因此，施工时将基坑周围进行硬化处理，特别是护壁桩部位要全部硬化，将雨水等地表水有组织地排人城市雨水系统。
湖南某高层综合办公楼项目，地上 18 层，地下 2 层，总建筑面积为 28650m2，基坑开挖深度 ±0.00 下 10.00m 左右，实际开挖深度约为 9.00m，基坑北侧紧邻城市主干道，南侧邻内部河涌，东、西两侧局部距离周围既有5 层住宅楼仅 8~10m，由于地处城区市中心繁华区段，施工场地极为狭窄，基坑开挖对周边环境影响较大。（参考《建筑中文网》）
经钻探揭露，场地内表层为人工填土，场地地下水类型为孔隙潜水，富存于砂卵石层中，降水、河水为主要补给源。勘察期间为枯水期，测得其静止水位埋深 6.00~8.00m。地下水位年度变幅为 1.00~2.00m，渗透系数 K 值为 20m/d，以卵石层为持力层。
根据本工程岩土勘察报告，各土层基本参数如表 1。
2 深基坑支护结构方案设计
根据本工程的特点，支护工程的重点难点在于东、西两侧距离既有建筑较近的部位，在不考虑基坑邻近既有建筑的情况下，根据本地经验及考虑经济实用性，可采用喷锚支护。但喷锚支护是先开挖后支护，基坑位移、变形无法预控，因此本工程采用了喷锚支护与排桩支护相结合的方式，即在紧邻既有建筑的基坑东侧和西侧采用人工挖孔桩与桩间网喷支护，其余采用喷锚支护。
本工程排桩采用人工挖孔桩，护壁桩外径 1300mm，桩芯径 1000mm，桩中心距2.8m，护壁厚度为 150mm。挖孔深度从自然地面下挖 12.8m，嵌固深度为 3.8m，桩芯和冠梁（连系梁）砼强度为 C20，桩护壁圈砼强度为 C20。为了加强护壁挖孔桩的整体作用和稳定性，护壁桩顶设置连系梁，600mm 高，1000mm 宽，连梁与支护桩构成平面排架共同作用，采用 C20 砼浇筑。
桩与桩之间的基坑壁的处理：土层部分，采用网喷的方法；卵石部分，采用素喷支护。喷射砼中钢筋网片为 6.5@300×300，砼强度为 C20，厚度为 50~80mm，以保证桩间的土层不脱落。挖孔桩及连系梁配筋如图 1、图 2。
3 喷锚+排桩复合支护施工技术
3.1 总体施工方案
本工程采用机械开挖，土方开挖与挖孔桩施工同时进行。为保证土方开挖不对挖孔桩施工造成影响，开挖时必须保证开挖面距离挖孔桩部位 10m 以上，并按 1：0.5 进行放坡。由于挖孔桩中心距较大（2.8m），可连续施工，不必隔桩跳挖。考虑本工程四个部位共 61 根护壁桩，每个部位相距较远且桩数不多，施工时四个部位同时平行施工，每个部位护壁桩砼依次连续浇筑。护壁桩部位土方开挖在护壁桩砼浇筑 5d 后进行。挖掘机应离桩壁 0.4m 左右开挖，以保证土方开挖不对桩身造成破坏，严格按设计确定的2.5m → 5.0m → 7.0m → 9.0m 四个阶段进行开挖，开挖后，桩间土用人工修整并及时喷射50~80mm 厚砼。
3.2 人工挖孔排桩施工工艺
放线定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇灌第一节桩孔护壁砼→检查桩位（中心）轴线→架设垂直运输架→安装电动葫芦→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→先拆第一节、支第二节护壁模板（放附加钢筋） →浇灌第二节桩孔护壁砼→重复第二节程序、循环作业至设计深度→清理桩底虚土→检查验收→吊放钢筋笼就位并固定→绑扎圈梁钢筋→浇筑桩芯及砼圈梁。
3.3 人工挖孔桩排桩施工技术
1）放线定桩位及高程：测定桩位轴线方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心并撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。
2）开挖第一节桩孔土：从上到下逐层进行，先挖中间部分，然后向四周扩挖，有效控制截面尺寸。每节开挖高度不大于 1.0m。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边，使孔壁圆弧保持上下顺直一致。支护壁模板放附加钢筋：附加钢筋按单排双向 66.5@300 布置，第一节护壁高出地坪 150~200mm，壁厚比下面护壁厚度增加100~150mm，便于挡土、挡水。桩位轴线和高程均标定在第一节护壁上口。
3）校核桩孔中心和桩径、浇灌第一节桩孔护壁砼：每挖完一节以后应立即浇筑护壁砼。人工浇筑、人工捣实，坍落度控制在 100mm以内，确保孔壁稳定性。浇灌完后 24h 方可拆模。每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投射，以半径尺杆检查孔壁的垂直度，随之进行修整。井深必须以基准点为依据，逐根进行引测。确保轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。
4）架设垂直运输架：在第一节桩孔成孔后，即着手在桩孔上口架设钢管吊架垂直运输架，在垂直运输架上安装滑轮组和电动葫芦，地面运土用手推车。
5）在安装滑轮组及吊桶时，注意使吊桶与桩孔中心位置重合，作为挖土时能直观控制桩位中心和护壁支模的中心线。井底照明用低压电源（36V、100W）、带罩防水安全灯具，桩口上设围护栏。桩孔口安装水平推移的活动安全盖板，防止挖土时杂物掉下伤人。
6）开挖吊运第二节桩孔土方（修边）：从第二节开始，利用提升设备运土，孔内人员戴好安全帽，地面人员系好安全带。吊土后，及时盖好活动安全盖板，卸土后下放吊桶装土时再打开盖板。桩孔挖至规定的深度后，用支杆检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁，使上下垂直顺平。
7）先拆第一节支第二节护壁模板（放附加钢筋）：护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用，拆模强度应达 1MPa 以上。模板上口留出高度为 100mm 的砼浇筑口。
8）浇灌第二节桩孔护壁砼：砼用串桶运送，人工浇筑，人工插捣密实，重复第二节程序、循环作业至设计深度并清除虚土。
9）检查验收：成孔后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中心、井壁垂直度、虚土厚度进行全面检查。作好施工记录，办理隐蔽验收手续。
10）吊放钢筋笼就位并固定：钢筋笼按设计要求配置，运输及吊装应防止扭转弯曲变形，根据规定加焊内固定筋。钢筋笼放人前应先绑好 70mm 厚砂浆垫块（钢筋笼四周，在主筋上每隔 3~4m 左右设一个 20 耳环，作为定位垫块）；吊放钢筋笼时，要对准孔位，直吊扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置后，应立即固定。两段钢筋笼连接时，采用双面焊接，接头按 50％错开。
11）浇筑桩芯及砼圈梁：砼采用砼布料车直接输送到位，分层进行浇捣，每层厚度不大于 1.5m。
3.4 喷锚支护施工
按设计要求开挖工作面，修边坡，并根据土质情况分一次或二次喷射表层混凝土；绑扎钢筋网，预留搭接筋（上、下层网筋瘩接长度为300mm），钢筋网络误差不得大于 ±20mm，焊接加强筋，且加强筋骨与钢花管头焊接；喷射细石混凝土至设计厚度，厚度控制可用锚杆头或插入标桩进行，混凝土必须加入速凝剂。上层喷锚完成 3 天后，可进行下一层开挖喷锚作业，按此循环，直到坑底标高。喷锚完成后7 天内应对喷锚面混凝土进行保养。
3.5 施工过程中问题的处理
3.5.1 降水深度不够问题的处理
由于基坑降水是降至基底以下 500mm，而护壁桩的嵌固深度较大，如本工程嵌固深度为 3.8m。考虑降水时不可能降至护壁桩底，因此孔底附近可能遇见地下水。处理如下：地下水位不大时，可随挖随将泥水用吊桶运出；当地下渗水量较大时，吊桶已满足不了排水，可先在桩孔底挖积水坑，用高程水泵沉入抽水，使水位保持稳定。
3.5.2 避免扰动桩底土层
人工挖孔悬臂桩主要靠嵌固端受力，若施工不当对嵌固土层进行了扰动，将影响护壁桩的受力状态。为此，采取以下措施处理：一是严格控制挖土标高，预留 300mm 人工捡底，严禁超挖；二是采用砖胎模施工地下室底板。施工时，沿砖模外边线开挖即可，尽量减少对桩底附近预留土层扰动。及时砌筑砖胎膜并随砌随用捡底土方填平四周砖模，既可作为砖胎膜外支撑，又利于保护护壁桩嵌固土层。
3.5.3 边坡土方受水侵蚀
本工程基坑至回填前，必然经历雨季施工，边坡易受水侵蚀，导致边坡失稳跨塌。因此，施工时将基坑周围进行硬化处理，特别是护壁桩部位要全部硬化，将雨水等地表水有组织地排人城市雨水系统。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201005/14336.htm
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