大型地下障碍物条件下深基坑施工技术探究

摘要：在高层建筑深基坑施工过程中,经常会碰到地下障碍物，使桩基或围护结构无法施工。本文结合了具体的工程实例，在大型地下障碍物条件下深基坑支护施工中采用了复合型支护体系，实践表明，通过应用复合型支护技术，不但可以有效降低工程造价，还能确保工程质量进度，且效果明显。本文论述了狭窄场地超深基坑复合型支护施工技术的施工工艺和要点，希望能给今后深基坑施工中遇到的大型障碍物处理带来一定借鉴意义。

关键词：大型地下障碍物；深基坑；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

本工程为东莞市东城中心A3区御景台，总建筑面积59995m2，地下2层，地上16层，建筑总高度49.8m，其中地下工程为一层半地下车库，地下室底板标高-5.0M，土方开挖最深约6M，平面面积约6900m2，基坑周边长约440m。拟建场地地形较平坦，由于该工程施工场地处于市中心，施工环境复杂，周围建筑物极其密集，地下情况复杂，这就使得基坑支护施工不但要确保基坑的稳定性，还要使周围建筑物不会因此受到影响。此外，如果施工不慎导致道路破坏或地下管线断裂，也会给工程带来重大损失，因此在大型地下障碍物条件下深基坑施工中，保障周边建筑物上部结构安全与地基的稳定无疑是必要的。

根据相关地质勘察数据表明，该场地填土厚度非常大，最厚处竟有7.8m，且填土成分极其复杂，地下分布了很多的块石、建筑垃圾，一旦出现基础沉降过大或基坑支护失效现象，势必会造成临近建筑物的使用功能衰减甚至不能投入使用，这给建筑深基坑施工带来很大影响。从前期现场开挖后已知地下障碍情况和深基坑施工中遇到的情况来看，在建筑地下的东北角有较大范围的地下障碍物，经探查，该地段地下块石尺寸介于300到600mm之间，埋藏深度最深可以达到18.0m。该区域地下障碍物对于桩基工程施工影响较大。

2.施工准备

在深基坑开挖之前，应事先做好降水、排水施工，且进行试运转正常后才可以进行挖土。开挖过程中应随时做好坑内明排水，并经常检查降水是否正常，水位是否达到设计要求，尽量避开雨季和冬季开挖土方。在台风、暴雨期间及遇到地下水位涨落大等情形时，施工、监测单位务必加强对深基坑和周围环境的沉降、变形、地下水位变化等观察工作，并加大监测频率，并注意对边坡的保护工作。土方与材料的堆放有标准和要求，原则上基坑开挖深度的水平距离内不得堆放土方及材料，因为在滑裂面上增加荷载对基坑威胁较大，事实上土方一般都不堆在深基坑边上，但是材料都是隔开一根便道便开始堆放。

3.复合型支护施工技术

3.1冲击锤处理技术

该技术基本原理是利用卷扬机或冲击式装置将钻锥提升至高处，反复升降冲击地面，依仗冲锥的自身重力直接冲击，把地下障碍物劈裂、劈碎，对于挤入井壁内的障碍物，可以用泥浆进行悬浮钻渣，从而使得钻锥每次都可以冲击到孔底新的土层，当冲击进行到一定阶段，可以将掏渣筒放入开展掏渣工作。为确保冲击锤钻机可以有效地悬浮钻渣，施工中必须保证配制泥浆具有较高的性价比。钻机钻进时，应该事先在孔内灌注泥浆，泥浆比重要视土层情况而定，并根据实际地质情况，时刻保持对泥浆比重和钻锥落距的调整工作，如出现排渣、提钻、除土或钻孔等现象导致钻机因故停钻时，应当保持孔内的水头、泥浆密度、粘度都达到规定要求，以防止坍孔事故的发生。

图1 冲击锤钻机处理场景图2冲击锤钻机

3.2混凝土灌注桩支护施工

考虑到清障时基坑的稳定性，我们一般都会事先应用混凝土灌注桩式支护进行施工，其主要特点是，在进行钻孔前，必须要确保对施工现场进行清扫干净，并且要挖设排水沟，把泥浆准备好，再进行试桩成孔，同时要设置准确的水准水以及轴线定位点，再做复核等方面的工作。首先在进行钻孔的时候，必须要稳妥的安装设备，并且要在放桩位置挖土进行埋设孔口护筒，这样可以保护泥浆以及空口，在桩架准备就绪以后，便可以钻孔了。另外，在进行钻孔时，应不断的向孔内注浆，而注入泥浆液必须要高于地下水，从而可以起到保护孔壁以及钻头、减少钻进的阻力和降低钻头热度的作用。其主要原理体现在它能够结合设计结构自身的重力，从而确保支护结构可以在土压力的作用下一直保持不变的稳定性。

3.3 就地清障法

桩基及围护施工中遇地下障碍物的处理技术全回转钻机：整套设备包括全回转驱动装置、钢套管、液压冲抓斗，为实现对切割后的大体积混凝土进行破碎，全回转动力设备夹紧套管进行360°回转钻进，并将钢套管压入，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物进行切削，利用套管的护壁作用。在套管内部重锤对套管内的大体积混凝土障碍物进行破碎，用冲抓头清除套管内土体和障碍物，抓斗有两扇可以活动的斗叶，在整个冲抓过程中斗叶在闭合与张开两种状态之间转换，实现破碎和抓取。这种设备定位准确、铅直精度高，而且施工快，噪音低，可以说是一种新型环保的清除地下障碍物施工工艺。

3.4 预应力锚索施工

本工程采用YG-80锚固钻机配套中风压冲击器，预应力锚索型号为s15.2mm。预应力锚索施工主要应用范围在于不同种类没有支撑的杆件以及锚杆当中，是依靠嵌入在基坑底部的岩土体进行维持建筑物的平衡，以确保地基可以有一定的水压力以及主动土压力的施工当中。首先施工人员要保证锚索制作及安装复合相关的设计要求。在施工钻孔阶段，如果发现岩体破碎或者地下水渗漏等现象，严重导致钻进工程受阻，这时候我们应采取超前固结灌浆技术进行处理。锚索应采取人工缓慢均匀推进的形式进行安装。在锚索安装完成之后，施工人员应对外露钢绞线开展防护工作。此外，施工人员还应根据锚索的操作需要与设计尺寸，使用砂轮切割机进行下料，保证端头型锚索的各根钢绞线长度相等。

3.5 复合土钉墙施工

土钉墙支护结构形式是以在基坑的开挖过程中将细长的杆件密布钉置于原位土体结构中，同时在边坡面上布置钢筋网并喷射混凝土，即喷锚。然后，再通过利用土钉、土体和喷射混凝土的结构面层联合支护。其工作原理是利用复合土体的临时自稳力达到施工支护的目的。在土钉墙支护结构的施工当中，十分强调土钉墙支护必须从施工开始到结束自始至终地伴随监测工作。通过施工过程中监测到的即时数据和问题进行及时反馈并作进一步的设计方案修正工作，以作为指导下一步施工的依据。土钉墙支护结构形式常被应用于开挖深度较小且周边相邻建筑物或构筑物地基对沉降和偏移要求不高的基坑支护。它所具有的优势在于施工进程简便快捷，且经济合理，未来的推广与发展仍具有极大的空间。

4.结语

通过上述障碍物处理技术，可以很好地清除深基坑工程中遇到的地下障碍物，有效保证了深基坑施工的顺利进行。该工程于从开始施工以来，垂直位移变形量、累计变形量、变形速率均没有出现异常变化情况，临近建筑物和道路水平位移变形最大值不超过14mm，监测数据未达到报警值，确保了周边土体、建筑物及管线等稳定。可见，在我国很多建筑工程中，涉及到深基坑的施工问题已逐步趋于扩大推广的阶段，相信在不久的将来随着各种新技术的研发，狭窄场地超深基坑复合型支护施工技术在建筑工程施工中的应用与发展将前景无限。

参考文献：

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