昆明市第十污水处理厂深基坑支护技术

摘要：本文结合工程案例，从深基坑工程支护体系的设计与施工方面，对双排深搅止水桩、旋挖钻孔支护桩、预应力锚索以及信息化施工等方面，全面阐述了基坑工程方案设计和施工中关键环节的技术、施工工艺、控制方法。在本工程的施工中取得了良好的效果，对类似工程的施工具有很好的参考价值。

关键词：基坑工程；桩锚支护；基坑监测；泥浆护壁；张拉锁定

1 引言

随着现代新昆明建设步伐的不断加快，现有污水处理厂已经不能满足日益增长的城市发展需要，在昆明主城东片区新建第十污水处理厂，新建污水处理厂位于昆明石虎关立交桥东北侧。本文结合昆明第十污水处理厂工程对深大基坑工程进行了有益的探索。

2 工程概况

昆明市第十污水处理厂位于村立交东南侧，场地北侧为贵昆铁路，东侧为关上东路，西侧为二环东路，西南侧为石虎关立交。设计规模15万立方米/天，主要处理昆明市东片区范围的城市污水，为云南省首个地下式污水处理厂。总用地面积39236m2，总建筑面积49074m2，地下两层。基坑开挖深度15.45m，基坑支护总长454.2m，基坑与西侧二环东路之间有一条宽6～8米河道，深度约3米。基坑包括主体基坑（最深处15.45米）、车道附属基坑（深度0～5.5米）、接触消毒池基坑（坑中坑）三部分。场地覆盖层为第四系冲、洪积相地层，地形平坦。构成场地内的地层主要为第四系人工堆积（Qml）层；冲、洪积（Qal+pl）粘土层；冲、湖积（Qal+l）粘土层、粉土夹砂土及圆砾层。场地地下水属第四系土层的孔隙水潜水类型。

3 双排深搅咬合桩止水技术

3.1单桩施工工艺流程

①定位放线②深搅机定位③制备水泥浆④边钻孔边泵送水泥浆⑤泵送水泥浆钻孔提钻两上两下（4喷4搅）⑥清理钻具⑨移机，挖机清土⑩施工下一根搅拌桩。

3.2施工方法

3.2.1 钻杆下钻（提升）及注浆过程控制

（1）浆液制备：水泥用量80kg/m，用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.55.制备的水泥浆不得离析，配置水泥浆停止超过2小时的拒绝使用，水泥浆的搅拌时间不少于3min。

（2）桩长为1～3.5m处所处的软土层中，需将电机调到高速、加快搅拌头的搅拌速度，进行多次复搅。

（3）相互咬合两桩时间间隔不应超过8小时，超过8小时应该进行补桩处理（处理方法如下图），处理增加的补桩应及时上报签证。

3.3.2深搅止水桩检测

（1）检测的内容：a 固结体的整体性及均匀性；b 固结体的有效直径；c 固结体的垂直度；

（2）检测的方法：a开挖检测；b钻孔取芯；c标准贯入试验；d以上检验点为施工桩数的1%，各项检测不应小于3点。

4旋挖钻孔支护桩技术

4.1工艺流程

定位放线泥浆制备探孔及埋设护筒钻机定位钻进成孔钢筋笼制作、吊放安装导管水下灌注砼回填空桩移机、清土、施工下一棵旋挖桩

4.2施工方法与技术措施

4.2.1泥浆制备

（1）现场挖设砌筑泥浆池，即泥浆储备池及回浆用沉淀池，本工程中最深的桩为26m，一根桩的钻孔容积约为30m3，考虑最多三台钻机同时施工有6棵桩孔，则泥浆储备池及回浆沉淀池的容积至少为180m3，预设一定富余，设容积为200 m3（10m×10m×2m）的储备池、沉淀池各2个。

（2）在施工现场经试验调整泥浆配比，用水力搅拌器制备泥浆，使用粘土粉造浆，护壁泥浆经再生处理后回用。

4.2.2钻机定位与钻进成孔

（1）桩机定位要准确、水平、垂直、稳固、不发生倾斜，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、探孔中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，钻头中心与探孔十字线中心对正，注入稳定液后，进行钻孔。

（2）本工程旋挖桩径分为三种：800mm、1000mm、1200mm，因此成孔前必须检查钻头直径及其保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程中钻头磨损超标的要及时更换。

（3）成孔中，按试桩时确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：本工程中的粘土层稳定性较好，可适当加快钻进速度；圆砾地层较硬，要减速慢进，适当增加扫孔次数，防止卡钻；要采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度，减小每个钻进回次的进尺量，保证孔壁稳定。

4.2.3钢筋笼制作、吊放

钢材规格、材质、焊条型号符合设计和规范要求，进料要有材质单、合格证。钢筋笼起吊按钢筋笼的长度不同分为一节（长度20米以内）、二节（长度20米～35米）吊放。每台旋挖机配一台25吨的四节臂汽车吊吊装钢筋笼，采用两点起吊法起吊，应保证整体、平直起吊。

4.2.4水下灌注导管

安放前认真检查导管，保证它有良好的密封性。试验水压为 1Mpa，不漏水的导管方可使用。导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形等。利用吊车将导管放入，导管直径、长度应与孔深配套，距孔底0.7m左右。

4.2.5水下浇注混凝土

导管埋深保持在2～6m，设专职人员测量导管内外砼高差，确保灌注连续并填写水下砼灌注记录。首次浇灌时，初灌量应将导管底端能一次埋入2m并且导管内存留的混凝土高度，足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管，防止钢筋笼浮起。经常检查导管埋置深度。要连续浇灌混凝土，不得中断，导管埋置深度不得小于2m，不得大于8m。

5 预应力锚索施工技术

5.1锚索施工顺序

①施工准备②定孔位③钻孔④注浆⑤索体制作安装⑦压力注浆⑦砼围制安⑧锚索张拉锁定

5.2锚索施工方法及技术措施

（1）施工前的准备工作

将圆盘钢绞线在工棚端头解盘，平铺在锚索编制工作台上，按照技术要求进行锚索编制。预应力锚索索体采用2～4根无粘结钢绞线集束而成，直径15.24，1860级低松弛高强钢绞线。锚索长20～30m。锚具采用LUM群锚体系或其它相同种类的张拉端锚具，所用锚具及夹具均应符合《预应力筋专用锚具、夹具和连接器应用技术规程》的规定。

（2）定孔位

人工修整好支护壁面后开始锚索孔位的测定，采用人工配合水准仪量测出锚索孔标高，而后拉线，测量定点，确定好锚索孔位后，在每个锚索孔的中心击入长度为20cm的标杆标记，位置偏差小于50，作为下一工序施工依据。

（3）钻孔

锚索成孔前，必须详细了解周边管线、桩及承台的位置和埋深，逐根施工，避开管线、桩及承台。为保证设计抗拔力，预应力锚索成孔采用全套管跟管钻进，如遇障碍采用冲击破障。锚索的下倾角误差控制在1度以内，如遇障碍或明显软弱层可适当调整。锚索开孔孔径为150mm/180mm，采用全套管跟管钻孔成孔工艺。

（4）索体制安

确定钢绞线下料长度。钢绞线下料长度按公式：L=Sn+2h计算确定。式中：L―钢绞线下料长度，Sn―第n锚固单元孔内钢绞线长度，h―锚垫板外钢绞线长度，取1000mm。按设计要求将不同长度的钢绞线集束组成锚索体，编束时按设计要求锚固段每隔2.0米设一道架线环，自由段每隔2.0米设一道架线环，在锚索端部焊接好导向帽。采用倒悬穿锚索法安装锚索，利用索体自身重力滑入孔底，用铁丝缠紧钢绞线尾部防止整束钢绞线产生滑脱，统一指挥，将锚索缓缓送至孔底。

（5）压力注浆

注浆体采用纯水泥浆，水泥使用32.5矿渣硅酸盐水泥，水灰比为0.5，外加水泥用量0.05%的三乙醇胺作早强剂，浆体强度不小于M30。

注浆先从底部灌至锚孔口溢出浓浆为止，边拔套管边注浆。然后封孔，接着进行孔口高压注浆。注浆施工时采用双控法，注浆压力为2.0～2.5Mpa。注浆施工完成至少七天，注浆体强度达到设计要求的85%以上方能进行锚索张拉。

（6）钢筋混凝土围

围钢筋安装时，预埋固定好锚垫板，锚索与围砼采取隔离保护措施，锚索留出足够的锚固长度。围与护壁桩表面接合紧密，清除桩身表面浮土，并洒水湿润，围侧面垂直于预应力锚索。围底模在混凝土浇灌三天后方可拆除，拆模时如发现锚垫板下混凝土不密实，必须按规定补强加固。围混凝土强度达到设计强度的75%方能进行预应力锚索张拉。

（7）锚索的张拉与锁定

锚索张拉前对所使用的千斤顶、油压表、测力器等张拉配套器具，按施工规范和产品出厂标准在具有相应资质的试验室进行配套检验和标定，并绘制压力表读数与张拉力关系曲线，用于锚索张拉操作控制。在锚索张拉前，为调整钢绞线在孔内的受力状态，使整束钢绞线张拉时均匀受力。分单元对单根钢绞线进行预紧。预紧采用YDC50型小千斤顶进行，预张力20～40KN。锚索预紧后，套上YCW200B型张拉千斤顶进行张拉，套千斤顶时要求千斤顶与锚垫板的正端面垂直，千斤顶轴线与锚孔及锚索轴线在一条直线上。张拉采用隔一拉一跳张，第一级为是锚索轴向拉力设计值的0.1倍，第二级是0.5倍，第三级是1.0倍，前两级稳压2min，最后以及稳压10min后，退至锁定荷载，进行锁定。

6 信息化施工技术

监测内容：地下水位、邻近建筑物和道路的水平位移、支护结构水平位移及坡顶沉降，预应力锚杆的预应力监测。在支护施工阶段，要每天监测1次，在完成坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数，直到支护退出工作为止。

7 结束语

1、本工的实践说明，在复杂地质和周边环境条件下的超深基坑工程的支护中，采用双排深搅咬合技术+桩锚支护的基坑支护体系是可行的、受控的。

2、双排深搅咬合施工技术解决了止水帷幕分叉、断口、垂直度偏差等原因造成的止水渗水问题，有效保证基础工程施工的顺利进行。

3、排桩和预应力锚索施工是基坑工程成败的关键，应对设计到施工的全过程进行严格控制。

4、基坑工程的信息化，为我们直观、迅速地发现和解决基坑工程施工中存在的问题和风险。

5、基坑侧壁基本无渗漏水现象、地面沉降和位移均在预警控制范围，目前，该工程已于7月1日出水，工程施工阶段未对临近建筑物、道路、桥梁、铁路、管线等造成影响。

参考文献：

[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

[2]《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

[3]《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号关于印发

[4]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50666-2011

[5]中国建筑工业出版社《建筑施工计算手册》江正荣著