1、懸臂雙排樁深基坑支護體系工法李奇遜 朱志山 陳景輝 張建基 廣東省六建集團有限公司懸臂雙排樁深基坑支護體系工法1 前言在珠江三角洲地區的深基坑工程特別是舊城改造工程遇到諸如：在密集建筑區建高層，基坑開挖要考慮與相鄰建筑及城市管道之間的影響；高層建筑的增多和功能的需要，許多工程都要求修建占地面積大且埋置較深的兩層甚至多層地下室，做內置撐量大且昂貴；珠江三角洲屬沖積平原，軟土層較厚、地下水位高、含水層透水系數大；施工場地狹窄，緊鄰建筑物有地下室，基坑支護不能打斜錨桿；以往的基坑支護設置大量斜錨桿（索）造成地下污染，不利于環保等等?；谏鲜鲈?，廣東省六建集團有限公司研發出“懸臂雙排樁深基坑支護體系

2、” 新技術，提出了“樁土共同工作的懸臂式雙排樁支護體系樁與預應力豎向錨桿（索）支護體系基坑內布置降水井” 相組合的懸臂雙排樁深基坑支護新體系理論。該支護體系工作可靠、工程實施效果良好，較好地解決了上述問題，特別是很好地解決了密集建筑區的深基坑支護樁由于緊鄰建筑有地下室不能設置后斜錨桿（索）的支護難題，為類似場地條件的深基坑工程施工提供了有益借鑒。2007年由廣東省建設廳組織鑒定，懸臂雙排樁深基坑支護體系的新技術達到國際先進水平，同時形成了懸臂雙排樁深基坑支護體系的施工工法。2 工法特點2.1支護結構采用雙排鋼筋混凝土樁，兩排樁中間設置深層攪拌樁帷幕止水，同時形成樁土共同工作，可發揮支護體系的整

3、體作用。2.2 在狹窄場地（緊鄰有建筑物且有地下室）可照常施工，支護結構采用預應力豎向錨桿（索）?？杀苊庑卞^桿（索）對鄰近建筑物造成損壞和造成地下污染。2.3懸臂雙排樁深基坑支護體系是一種整體剛度大、穩定性好、變形位移小又不需要設置內支撐的支護體系，可方便土方開挖和地下室施工，縮短工期，節省投資。其支護擋土深度達9m。3 適用范圍廣泛適用于各類深基坑，特別是建筑密集地區中軟土地基條件下的深基坑支護。4 工藝原理4.1 考慮樁土共同作用的雙排鋼筋混凝土樁結合深層攪拌樁支護體系：兩排鋼筋混凝土樁樁頂用冠梁連接，中間采用深層攪拌樁做止水帷幕，雙排樁和深層攪拌樁共同構成支護結構體系。由于深層攪拌樁改善

4、了土體的力學性質，被加固的樁間土體可以考慮樁土共同工作，兩排樁中間土體可按照有限元的分析方法，將土體轉化為若干二力桿（索），這樣整個支護結構體系就可以視為懸臂式的等代桁架，樁間土體參與剛度分配，從而支護體系的側向剛度大大提高，尤其是通過冠梁的連接，使得支護結構具備整體性，從而其抵抗變形能力大大提高。樁土共同工作支護體系受力機理如圖1所示。圖1 樁土共同工作支護體系受力機理示意圖4.2采用預應力豎向錨桿（索）共同工作的計算模式：前排樁如一般單排樁的受力狀況，豎向錨桿（索）的預應力在一定程度上起到了平衡主動土壓力，減少支護體系向基坑內變形、增加基坑穩定性的作用，樁預應力豎向錨桿（索）共同工作的懸臂

5、式支護體系作用機理如圖2所示。圖2 樁預應力豎向錨桿（索）共同工作的懸臂式支護體系受力機理示意圖5 構造與設計5.1當基坑開挖深度小于7m，深基坑支護體系采用雙排鋼筋混凝土樁（常用d=9002200），前后排距3.5d呈梅花形布置，樁頂用冠梁和橫向連梁連接（如圖1），雙排樁中間采用深層攪拌樁（常用500）做止水帷幕，深層攪拌樁形成土拱（間距同后排樁間距）。如圖3、4、5所示。圖3 樁土共同工作的雙排樁相互位置平面圖圖4 雙排懸臂樁支護結構大樣圖5 鋼筋混凝土樁深層攪拌樁平面位置5.2當基坑開挖深度為79m深或當場地狹窄時（1.1m3.15m），雙排鋼筋混凝土樁采用前排大直徑鋼筋混凝土樁（常用d

6、=10001300），后排鋼筋混凝土樁（常用d=9003600）。并在后排樁加預應力豎向錨桿（索）。雙排樁中間采用深層攪拌樁做止水帷幕。如圖6、7所示。圖6 樁與預應力錨桿（索）共同工作的雙排樁相互位置平面圖圖7 樁預應力豎向錨桿（索）體系6 施工工藝流程及操作要點6.1支護體系施工工藝流程支護體系的施工工藝流程如圖8所示。6.2操作要點6.2.1深層攪拌樁帷幕拱施工1、必須做好三控制以保證樁身質量良好和樁與樁的搭接嚴密：控制好每根深層攪拌樁單位長度的水泥用量；控制提升攪拌速度和重復攪拌次數；控制好樁與鄰近樁施工的間隔時間。2、采用了先施工深層攪拌樁、后施工 鋼筋混凝土樁的順序，這種“硬咬軟”

7、的施工順序使得兩種不同類型的樁結合的更好，有效改善樁間土體的力學性能。6.2.2基坑降水1、基坑內采用“小口徑井點法”降水，這種方式降水占地面積小，容易施工、易維護、降水效果好，其排泄方式為徑流滲透積累排泄，抽水攜帶的（排）砂量小，基本不會破壞土層的結構。施工測量定位深層攪拌樁帷幕施工*位支護鉆孔灌注樁施工位后排樁內錨桿（索）施工冠梁體系施工測斜管埋設水平角撐安裝土方開挖工程樁施工降水井施工預降水觀測點埋設*為使支護樁能較好地與深層攪拌樁“咬合”，取得較好的止水效果，深層攪拌樁應先于鋼筋混凝土樁施工。圖8 支護結構體系施工工藝流程圖2、降水井及觀測井的布置 根據巖土工程勘察報告中的滲透系數、含

8、水層厚度，選擇單口井深、影響半徑、降水深度等的參數，按建筑與市政降水工程技術規范(JGJ/T111-98)第條中的（）式和第6.4.5條中的（6.4.5-1）式計算單井出水量后，選用抽水泵，確定在基坑周邊布置所需降水井及觀測井數量和位置。降水井點布置原則為： 降水井外圍緊貼擋土樁地梁邊，部分布置在施工場地的中間； 因基坑范圍較大，所以在基坑內應設臨時降水井，其井孔口高度隨基坑的開挖而降低或逐漸取消； 在基坑運土通道出口兩側設降水井，其外延距離不少于通道口寬度的一倍； 降水井的布置在地下水補給方向適當加密，而排泄方向適當減少。6.2.3 后排樁加設預應力豎向錨桿（索）為了提高支護體系的穩定性、減

9、小變形，采用樁預應力豎向錨桿（索）體系。1、預應力錨桿（索）的施工工藝預應力錨桿（索）在后排樁混凝土達到強度的20%后，鉆130孔穿透全樁直至深入中、微風化巖層。將預應力錨桿（索）裝好固定端錨頭后，三根一束埋深至中、微風化巖的的適當深度（有預應力監測的鋼絞線要事先埋好應力傳感器），放入的無粘結預應力鋼絞線塑料保護套應確保完整無破損（若有局部破損應及時用膠帶修補），鋼絞線間無交叉。預應力鋼絞線就位并固定后，用水泥砂漿進行壓力灌漿（錨桿灌漿材料采用425號普通硅酸水泥，漿液水灰比0.450.5，有時也可加入一定量的粒徑小于2.0mm的砂子，采用純凈的自來水。必要時可加入一定量的外加劑或摻和料。）。

10、灌漿壓力按0.40.5MPa控制。當混凝土強度高于設計強度的75、水泥砂漿強度達到30MPa時進行張拉。2、預應力錨桿（索）的張拉預應力錨具的錨固力應能達到預應力桿（索）體極限抗拉力的95以上，且達到實測極限抗拉力時的總應變值應小于2。張拉時按二次循環張拉，張拉作業以控制張拉力為主，實際伸長值與計算值核對，即實際伸長值與計算伸長值偏差在-5%10%范圍內，若超出此值時應立即停止張拉，檢查原因，采取措施排除偏差后才能繼續張拉。張拉完畢后，預應力鋼絞線離錨具端部不小于400mm處，用手提砂輪將多余預應力鋼絞線切除。6.2.5 基坑支護體系的監測技術為了及時判斷基坑支護體系的工作狀況，施工對周邊環境

11、的影響程度，必須采用信息化施工技術指導深基坑工程施工，在有代表性的關鍵部位布置監控點。按確定的程序及時監測和反饋信息，以便采取必要的對策，將可能發生的突發事件消除在萌芽狀態，確?；蛹爸苓叚h境的安全。主要監測內容參見表1。 監測項目一覽表 表1序號監測項目監測儀器數據頻率監測目的1支護結構豎向各點位移測斜儀開挖期間：1次/天開挖完成后7天：1次/天穩定后：1次/25天地下室底板完成后：1次/10天出現異常情況或變形較大時，將對觀測頻率作適當加密。支護結構自身應力大小及分布情況2支護結構應力應變鋼筋計頻率計3預應力錨桿（索）預拉力值應力傳感器4支護結構沉降水準儀掌握支護結構和地表及周邊環境的影響

12、程度和范圍5周圍地表沉降6周圍建（構）筑物沉降7地下管線沉降8支護結構水平位移全站儀9周圍建（構）筑物的傾斜10周圍建（構）筑物水平位移11支護結構裂縫鋼尺12基坑周圍地表裂縫13周圍建（構）筑物裂縫14地下水位電測水位計未達降水深度前，3次/天；達降水深度且穩定后，1次/天；掌握基坑需降水段地下水位情況注：在基坑開挖過程中，可根據施工條件和沉降情況增加或減少觀測次數，隨時將監測信息報告給現場技術負責人，還要密切監視基坑側壁、基坑坑底的滲水情況，遇滲水現象出現，立即查明原因，及時采取搶險措施。7 材料與設備7.1材料 表2序號材料名稱規格、要求用途1水泥宜用32.5Mpa或42.5Mpa的普通

13、硅酸鹽水泥鋼筋混凝土樁2粗骨料采用碎石，顆粒級配采用連續級配，粒徑531.5mm。3砂采用級配良好的中砂，細度模數為3.42.34水攪拌混凝土宜采用飲用水5鋼筋主筋、加勁筋宜采用HRB335鋼筋、螺旋箍宜采用HPB2356外加劑減水緩凝劑7預應力錨桿（索）常用鋼絞線、精軋螺紋鋼筋或普通螺紋鋼筋。鋼絞線常用7×Ø5（d=15.24mm）型，強度標準值達1860MPa，精軋螺紋鋼筋常用d=25、32mm，強度標準值分別為900、750 MPa預應力錨桿（索）8預應力錨具應符合現行國家標準預應力筋用錨具、夾具和連接器GB/T14370的規定7.2設備 表3序號材料名稱規格、要求用

14、途1回轉鉆機選用SPJ-300型、GPS-15型鋼筋混凝土樁2深層攪拌機加強型深層攪拌樁3土錨鉆機可采用地質鉆機、改型地質鉆機、或土錨鉆機等預應力錨桿（索）4注漿泵5預應力張拉設備預應力土層錨桿（索）采用ZB4-500型電動油泵和配套的千斤頂進行張拉，常用千斤頂有YC-60、300，YCL-120，YCQ-100、200、350等8 質量控制8.1施工執行的標準和規范：建筑工程施工質量驗收統一標準(GB503002001)；建筑地基基礎工程施工質量驗收規范(GB502022002)建筑地基基礎設計規范(GB500072002)。混凝土結構工程施工質量驗收規范(GB502042002)建筑樁基技

15、術規范(JGJ9494)巖土錨桿（索）技術規程(CECS 22：2005)8.2工程質量標準：8.2.1混凝土鋼筋混凝土樁質量檢驗標準表4；8.2.2鋼筋混凝土樁的平面位置和垂直度的允許偏差表5； 混凝土鋼筋混凝土樁質量檢驗標準 表4項目序號檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數值主控項目1樁位見表1基坑開挖前量護筒，開挖后量樁中心2孔深mm+300只深不淺，用重錘測，或測鉆桿、套管長度，嵌巖樁應確保進入設計要求的嵌巖深度3樁體質量檢驗按基樁檢測技術規范。如鉆芯取樣，大直徑嵌巖樁應鉆至樁尖下50cm按基樁檢測技術規范4混凝土強度設計要求試件報告或鉆芯取樣送檢5承載力按基樁檢測技術規范按基樁檢測

16、技術規范一般項目1垂直度見表1測套管或鉆桿，或用超聲波探測2樁徑見表1井徑儀或超聲波檢測3泥漿比重(粘土或砂性土中)1.151.20用比重計測,清孔后在距孔底50 cm處取樣4泥漿面標高(高于地下水位)m0.51.0目測5沉渣厚度:端承樁 摩擦樁mm mm50150用沉渣儀或重錘測量6混凝土坍落度mm160220坍落度儀7鋼筋籠安裝深度mm±100用鋼尺量8混凝土充盈系數1檢查每根樁的實際灌注量9樁頂標高mm+30-50水準儀,需扣除樁頂浮漿層及劣質樁體。 鋼筋混凝土樁的平面位置和垂直度的允許偏差 表5成孔方法樁徑允許偏差垂直允許偏差(%)樁位允許偏差(mm)1-3根、單排樁基垂直于

17、中心線方向和群樁基礎的邊樁條型樁基沿中心線方向和群樁基礎的中間樁泥漿護壁鋼筋混凝土樁D1000mm±501D/6，且不大于100D/4，且不大于150D1000mm±50100+0.01H150+0.01H注:1、樁徑允許偏差的負值是指個別斷面。 2、H為施工現場地面標高與樁頂設計標高的距離，D為設計樁徑。8.2.3錨桿的質量檢驗應符合表6的規定。 錨桿工程質量檢驗標準 表6項目序號檢驗項目允許偏差檢查方法主控項目1錨桿桿體長度（mm）100-30用鋼尺量2錨桿拉力設計值設計要求現場抗拔試驗一般項目1錨桿位置（mm）±100用鋼尺量2鉆孔傾斜度（°）&#

18、177;1測斜儀等3漿體強度設計要求試樣送檢4注漿量大于理論計算漿量檢查計量數據5桿體插入長度全長粘結型錨桿不小于設計長度的95用鋼尺量預應力錨桿不小于設計長度的989 勞動力組織及安全措施8.1勞動力計劃鋼筋混凝土樁施工時電工、焊工、鉆樁等特種作業人員均持合格操作證上崗。 施工管理1、技術管理：由項目經理負責組織，項目技術負責人編制施工組織設計并作技術交底，由施工員具體管理。2、質量管理：由項目經理負責組織成立QC小組，監控施工質量。3、安全管理：成立項目安全管理小組。包括項目經理、項目技術負責人、施工員及施工班長。8.2安全措施遵守建筑安裝工程安全技術規程和地方有關施工現場安全生產管理規定

19、。根據施工特點編制安全操作的注意事項及具體施工安全措施。10 環保措施成立對應的施工環境衛生管理機構，在施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，做好交通環境疏導，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關單位的監督檢查。11 效益分析10.1社會效益：建城市中央的建筑物，有效保護相鄰建筑及城市管道，確保其正常工作。10.2經濟效益：在懸臂式雙排樁深基坑支護體系的應用較地下連續墻支護方案可節省工程費用及工期。較深基坑做內置撐方案大大可節省工期及工程費用。

20、12 應用實例佛山市中醫院醫療綜合大樓11.1工程概況工程占地面積達13671 m2，建筑面積約114000m2，地下2層，地上23層，裙樓5層，±0.000以上高度為+89.1 m，結構形式為框架-剪力墻結構，整幢建筑均采用鋼筋混凝土樁基礎?；悠骄谏?.45m，最深達12.2m?；又車h境復雜，東、北二側緊鄰舊建筑物，基坑邊與已建房屋最窄處只有1.7m，施工場地狹小西、南二側靠近城市主干道和地下管線，因此基坑支護設計必須充分考慮基坑開挖對周圍環境的影響。要求不能對周邊道路和建筑造成影響，保證中醫院的正常營業。 在基坑開挖深度6.0m以上土層分布主要是軟塑的粉質粘土和流塑的淤泥

21、質粉質粘土、淤泥，其物理力學性質極差。在開挖深度-12.2-6.0m范圍為飽和粉細砂。場地水位較高，應處理好止水、降水問題，防止穿孔和管涌發生。地下水位埋深0.401.45m。11.2施工情況基坑支護工程先施工 鋼筋混凝土樁擋土，再做深層攪拌樁止水帷幕。做支護工程的同時進行工程樁的施工。深基坑支護按本文第5“構造與設計”設計。支護樁和工程樁完成后進行降水井施工。本基坑的降水采用小口徑井點降水法，整個基坑共采用降水井32個，觀察井3個。基坑周邊設28個降水井，間距為1416m，井深約18.5m；4個降水井布置在基坑中央電梯井基坑邊，井深約20.422.3m，確保承臺底下500mm為地下水降水坡頂。土方開挖前先進行連續7晝夜的基坑降水，將水位降至設計高度，然后再開挖。土方開挖分四個區、兩層進行，階梯形挖土后退，開挖從東至西逐段推進。開挖一個區，即進行該區的墊層、承臺磚模