1、工程概况

为了使各方面的需求得到满足，城市中房屋建筑的地下室越来越深，严重影响到了基坑支护的施工，尤其是在城市中心的狭窄区域，超深基坑的施工变得异常困难。此工程四面都是街道，呈现出矩形，具体地形见图1。四周市政地下管线十分密集，土层分布变化的幅度也较大，地下水资源丰富，16．8m为基坑的最深处。经过了施工单位的管理控制，基坑的组合式支护得到了顺利完成。

2、方案确定

2.1设计方案的选定

粉质黏土、粉土以及粉砂是开挖深度范围内土层的主要构成成分，地下水在地表的2m以下。因为基坑很深，地块就没有了宽裕的结构空间。在对基坑进行开挖的过程中，要使坑壁的稳定性能得到保障，对位移进行科学严格的控制，做好有效的防渗工作。而从施工安排方便的角度上来看，仅使用一种支护结构是最为理想的状况。

面对如此深的基坑，如果只是采用泥浆护壁现浇工程桩支护，那么桩身就必须非常长，桩径也很大，因此就会导致造价过高。从已有的支护空间尺寸来看，防渗效果并没有真正达到标准。另外，为了对这些工程桩进行支撑，就需要在进行基坑施工的过程中在16．8m深的范围里面最少设置两道强度高、尺寸大的水平杆件，旨在使这些大尺寸水平杆件得到增加，也影响到了基坑挖土的施工，同时使工程造价得到了提升。与此同时，在施工的过程中只使用双轴深层搅拌加固地基的方法，该工艺形成的是重力式支撑，而重力式支撑抵抗外来各种荷载和作用的方法就是来自自身的重力，它需要基坑四周有非常大的空余地带。此基坑如此超深，要满足施工的要求就需有5m宽空余带。但现今的宽空余带仅为2-3m。虽然单纯的双轴深层搅拌防渗效果不错，造价也不高，可防止工程桩弯曲变形的弱点，但是本工程也无法单独采用。

通过对综合情况进行分析研究，本工程在设计上使用了复合支护方案，也就是三轴深层搅拌+工程桩+土钉墙三重的组合式支护方案。此方案的优越性就是在支护组合中创新性地采用新型的三轴搅拌工艺，而并非双轴搅拌。设计人员进行深入分析论证，在既定的空间地域上，上部土钉护壁坡度的系数非常小，可使上口开挖尺寸得到减小，并能进行有力的防渗。在下面泥浆护壁现浇桩加三轴搅拌组合可以达到位移、防渗以及基坑变形等方面的需求与标准。

对于支护来说，桩顶土锚的设置也起到了非常大的作用，依据《建筑基坑支护技术规程》QGJ120—99)相关搅拌桩正截面应力验算公式可得到土锚设置前后桩墙正截面应力值，如图2所示。图中对两个截面的压应力进行了表示，在进行计算的过程中，砂土采用水土分算，淤泥质粉质黏土以及粉质黏土都使用水土合算的方法。

在没有对土锚进行设置的时候，各断面桩身墙内侧中部以下区域所受到的压力非常大，就会使局部出现很大的拉应力致使墙体出现开裂现象，造成塌方、流砂以及渗水等问题。在对结构桩以及土锚进行设置以后，拉应力就会随之减小，如图2所示。

比方说0l断面无土锚时墙体最大压应力达到680kPa，但对结构桩和土锚进行增加以后，墙体压应力就得到了明显的降低，最大值也仅有300kPa，可促进墙体的稳固。由此可知，搅拌桩和土锚加结构桩组合在一起以后可对搅拌桩力学性能方面出现的相关问题进行解决。与此同时，也使墙体压应力得到了降低，使桩墙的安全度以及可靠度得到了提升。

2.2施工方案的确定

在设计方案做好以后，还应该对施工方案进行严格的管理控制，才可以使设计图完成以后的预期支撑效果得到有力的保障。此方案需要对以下两个问题进行解决：① 怎样安排三种工艺的先后施工步骤；②如何控制好质量控制点。如果解决了这两个问题就可对其余的问题进行解决了。

本工程有三种组合式支护施工，如果没有对施工的次序进行合理的安排，就会影响到支护实体的质量。通过一系列的分析和研究，决定先进行三轴深层搅拌施工，然后进行泥浆护壁现浇桩，最后在开挖时做土钉墙。通过深入的分析可知，泥浆护壁现浇桩为本组合支护的关键骨架，虽然说三轴深搅拌也产生了一定的影响，但是需要承担的分量要小很多。因此，泥浆护壁现浇桩在桩身硬化的过程中一定要保证拥有优质的质量，倘若要先进行施工就意味着在进行养护的过程中要对地下其他施工活动进行暂停，也就是延长工期，这是不可能的。因为三轴深层搅拌在地基加固施工的范围里面，施工完成以后即使边边角角被扰动，在实体变形、防渗、形成以及位移等方面影响都不一致。又因为它先完成，也就稳定加固了底下的土质，也对地下水的自由涌动进行了妨碍，还能在后期泥浆护壁现浇桩施工时使塌孔现象得到降低。然后对工艺难度进行分析，研究出其与施工先后顺序的关系可知：先难后易是工程施工通常应该遵循的准则。从工艺方面来看，与泥浆护壁现浇桩相比，三轴深层搅拌是新的施工技术，在本工程的三个工艺中总体难度是最大的，在进行施工的过程中需要对其中的技术进行分析、控制，所以就需要对其先进行施工。在竣工以后就可进行工程质量的检测了，可证明出这种安排是合理正确的。在平面施工的次序上，从东侧侧中部开始向两边进行，再到南北边，最后到西面。

3、施工控制

在本基坑组合支护里面，泥浆护壁现浇桩以及土钉墙工艺都属于成熟的工艺，现场的土质对这两种工艺操作的影响也不会非常大，只需要依据通常的施工步骤进行控制管理就好了。三轴深层搅拌是操作的难点，因为本地没有三轴深搅先例供参考，在进行施工之前，甲、乙、监三方需要通过资料以及专题会制定出科学合理的三轴深搅拌桩相关预案，并探讨出细致的操作方法以及质量控制要点。

(1)严格依照既定的施工段方向施工。由东向西是本地块地下水的流向，并且东侧建设有宾馆等建筑物，空间不大，所以就应该先对东面进行施工建设。两台深搅桩机在东侧中部开始向两边推进，路线是沿南向北走，最终在西侧的中部会合。

(2)为了使墙体的稳定性以及接头的质量得到更好的保障，就需要使用重复套钻的方法来搭接搅拌桩，以此使防水的效果得到保障，另外，套钻的方法还可以对施工设备的垂直度进行优化和矫正。在通常的情况下，采用问隔式双孔全套复搅搅拌式方法进行连接，对围护桩转角处或有施工间断情况下使用单侧挤压式方法连接，当施工结束以后，就可发现这种方法所形成的连续墙有不错的质量。

(3)控制好搅拌速度与注浆。三轴搅拌在提升以及下沉的过程中应该注进水泥浆液，另外依据不同土层浆液输送量等因素对提升和下沉的速度进行控制调节。依据施工现场的资料以及实验可知0．6m／s是提升、下沉的速度值。在进行开机施工以后再对浆液进行拌制，1．5为水泥浆液的水灰比值，360kg为每立方桩水泥用量，注浆量以及拌浆以没桩桩幅的加固土体立方量进行换算，2 4MPa是注浆的压力。

(4)三轴搅拌桩定位。工程施工时的重点环节就是定位放线，2mm~450mm为三轴搅拌机的三轴中心间距，在道板上依据此尺寸做好标记，作为移动搅拌桩机的依据。另外，依据现场实际将桩轴线外移控制在1．5m左右，因此1．5m就应该为测定钻杆中心到控制线的距离。

(5)严格按比例配置浆液。依据不同的土层，外加剂以及水泥的配置比会发生相应的变化。18～20％为本工程水泥参量控制的范围，三乙醇胺以及木质素硫酸钙则是外加剂，剂量分别为水泥用量的0．2％和0．03％，4300t左右是水泥的总用量。

对于土钉墙主要是：在开孔的时候轻压慢转，对孔径偏差以及斜偏差率进行严格的控制，每3．0m设置一道定位环；注浆管使用PVC塑料管，每隔3．0m使用铁丝绑扎；注浆配MIO水泥砂浆，0_3 0．5MPa为一次的注浆压力，1．5-2．OMPa为二次注浆的压力；由下而上是同一分段内喷射的主要方法，喷射时喷头与受喷面保持垂直；当混凝土终凝2h后就进行喷水养护，7d为养护的时间。另外，还需要对开挖时水平钢支撑的设置施工进行重点关注。

对于深基坑开挖来说，水平支撑是很重要的，本工程应该对施工挖土的情况以及减少后期工序的影响进行考虑分析，在充分论证的基础下使用预应力钢支撑。预应力水平钢支撑安装和焊接同其它钢结构工程相比并没有什么不同，预应力的施加就是本工程的特别之处。工程中依靠严格仔细的加楔固定，对预应力进行了精确的施加，使基坑侧向的位移以及沉降情况得到了降低，保证了钢支撑预顶力施加均匀，使钢支撑系统达到了共同受力，提高了支护结构的平稳性，使整个支护系统的共同作用得到了更好的发挥。

4、施工效果分析

本工程从2008年10月底开始施工至2009年1月全部工程量结束，基坑围护稳固，基坑周边建筑物及管道没有出现下沉、裂缝等问题，工程质量甚至超过了预期的设计效果，成功的经验有：

(1)在进行施工之前制定出了精确合理的施工方案，结构部分有相应的计算书，并对协调变形问题进行了充分的分析与考虑。

(2)将土方施工与支撑施工等紧密地结合在了一起。土方开挖坚持分部、对称、分层以及撑挖结合、先撑后挖等，挖土和支撑互为前提、相互依存，也就是说支撑为挖土提供了安全上的保障，挖土为支撑创造出了空间。因此挖土的控制是形成方案的主线条，一定要对挖土深度控制和高效率的翻土进行注意。

(3)在进行地下室施工过程中，要将监测、施工、设计等方面结合在一起，科学管理、严密组织，使基坑的质量以及安全性得到保障，取得不错的效益。

(4)该支护采用多种支护形式的组合，不仅可使支护成本得到降低，还延展了日后超深基坑设计的思路。

(5)在整个施工的过程中，和监测单位保持密切联系，做到信息化施工，并从实际出发采取相关的应急措施和应急预案。

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