协和医院门急诊楼基坑支护工程施工技术

张卫东

(北京建工集团有限责任公司，北京 100055)

1 工程概况及周边环境

门急诊楼及手术科室楼改扩建一期工程位于东城区王府井帅府园1号，总建筑面积为113 162 m2，东西向长约为150 m，南北向宽约为120 m。地下3层(局部设两设备夹层)，地上3层～11层。结构形式为钢筋混凝土框剪结构，基础为平板式筏板基础。该工程东侧为东单北大街，人行步道边距地下室外墙为21 m。北侧为煤渣胡同。南侧为7 m宽帅府东街，为通往现有协和医院教学楼和急诊楼的主要道路。西侧为二期工程场地。基坑总平面见图1。

图1 基坑总平面图

2 工程地质及水文地质条件

1)工程地质条件。

拟建场地地形较平坦。场地现状地面下50 m深度范围内主要分布地层有:人工堆积层及一般第四纪冲洪积层，并按地层岩性及其物理力学性质指标进一步划分为8个大层，各层地层岩性及其特点见表1。

2)工程水文条件。

拟建场区基底以上有两层地下水，第一层为上层滞水，静止水位埋深为3.6 m～6.9 m，赋存于①层杂填土及夹层。上层滞水的主要来源为大气降水、管道渗漏以及生活用水下渗，以地下径流及自然蒸发为主要排泄方式。第二层为层间潜水，静止水位埋深为12.9 m～18.8 m，赋存于③层细中砂、④层圆砾及夹层。层间潜水的主要来源为大气降水及地下径流，以地下径流及自然蒸发为主要排泄方式。

3 基坑支护设计

该工程基底标高为－18.350～－20.250。自然地面标高为46.6 m左右。综合考虑本工程的特点和水文地质情况、基坑各侧面的深度、周边工作面大小、周边有无荷载等，工程采用－4 m以上部分采用土钉墙支护形式，－4 m以下部分采用护坡桩+桩间旋喷桩止水帷幕+桩身预应力锚杆的复合支护结构形式。基坑支护剖面见图2。

表1 各层地层岩性及其特点

1)土钉墙支护结构。

土钉墙放坡坡度为1∶0.2，下口线距护坡桩为500 mm。土钉水平间距为1.6 m，竖向间距 1.4 m，与水平面夹角为 10°，采用Ⅱ级钢筋。

土钉墙面层采用φ6.5的钢筋编制成@200×200的钢筋网，并与土钉焊接牢固。土钉墙面层喷射厚度为80 mm～100 mm的C20碎石混凝土。

2)护坡桩(混凝土灌注桩)+预应力锚杆支护结构。

护坡桩直径800 mm，间距1.6 m，设计桩长21.75 m，有效桩长21.25 m，其中嵌固段长5.5 m。桩中心线距结构外墙1.4 m。护坡桩主筋为Ⅱ级钢筋，箍筋和架立筋为Ⅰ级钢筋，混凝土标号为C25，主筋混凝土保护层厚度为50 mm。

桩身范围内设置三道预应力锚杆。预应力锚杆成孔直径150 mm，锁定拉力均为设计拉力的70%。第二道预应力锚杆处的钢腰梁采用2Ⅰ28b、第三道预应力锚杆处的钢腰梁采用2Ⅰ32b。

3)护坡桩桩顶连梁设计。

图2 支护结构剖面图

护坡桩桩顶连梁截面为900 mm×500 mm，使连梁将桩头全部包住。连梁主筋混凝土保护层厚度为35 mm，50 mm。桩顶连梁的配筋为8Φ20，2Φ20Ⅱ级钢筋，箍筋为φ8@200 mmⅠ级钢筋。

4 基坑支护工程施工

1)土钉墙施工。

开挖时基坑边预留10 cm厚土体，进行人工修坡、清除坡面虚土。当遇有上层滞水影响时，要在坡面上每隔1 m插放一个导流管疏导上层滞水。排水管构造见图3。

图3 排水管构造图

随土方开挖按顺序分层进行的编扎钢筋网，上下层的竖向钢筋搭接长度大于一个钢筋网格长度。

采用洛阳铲人工成孔，孔径110 mm。然后安放土钉，沿土钉长度方向焊定位支架(间距1.5 m)，以确保使锚筋能够居中。

注浆:当浆液从底部充满至孔口时，还需进行多次加压(压力为0.3 MPa)，保证浆液挤满孔壁。

土钉端部处理:土钉端部与加强筋、钢筋网相互焊接。位置顺序(由里向外):钢筋网，水平加强筋，土钉端头锁定筋。

面层混凝土喷射及养护:喷射混凝土机的工作压力为0.3 MPa～0.4 MPa。喷层厚度80 mm ～100 mm。根据气温和环境条件喷水养护5 d～7 d。

2)护坡桩施工。

根据地勘报告、现场施工条件和护坡桩长度，本工程采用长螺旋钻孔压灌桩施工工艺。本工艺采用的设备具有中心泵压混凝土功能，动力头上部设有压混凝土回转接头，回转接头上部与泵压混凝土弯管相连，并设有放气机构。回转接头与钻机主轴回转密封相连。主轴是空心的，与钻杆相通。钻头带有特殊的上开式出混凝土活门。

开钻前，需将混凝土泵的料斗及管路用清水湿润，然后泵送一定的水泥砂浆，将砂浆泵出管外。封住钻头阀门，使钻杆向下移动至地面时，开动钻机。应先慢后快钻进。钻头达到设计标高后即停止钻动，开始泵送混凝土。混凝土泵将混凝土通过钻杆内管压至钻头底部，边压混凝土边拔管直至成素混凝土桩。

钢筋笼沉放:将钢筋笼导入管插入制作好的钢筋笼并与之用钢丝绳柔性连接，然后将导入管与专用振动锤快速刚性连接。吊起振动装置、导入管及钢筋笼，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，启动振动锤通过导入管将钢筋笼送入桩身混凝土内至设计标高。

该方法适用土质范围比较广，凡是长螺旋钻孔机可以钻进的地层都可以施工。用混凝土泵完成钻孔中心压灌混凝土成桩，无需其他附加护壁措施，现场没有泥浆污染及其处理问题。

3)预应力锚杆施工。

根据现场条件，预应力锚杆成孔采用锚固钻机干作业工艺。在离锚杆施工工作面较近处，设置锚杆体加工场地;设置移动式水泥浆搅拌站2个;按照设计要求制作锚杆体，注浆管与锚杆体用火烧丝绑扎牢靠。

锚杆机就位前先检查钻杆端部的标高、锚杆的间距是否符合设计要求。就位后调正钻杆，符合设计的水平倾角，并保证钻杆的水平投影垂直于坑壁，经检查无误后方可钻进。

杆体运输及插入孔内:插筋前检查锚筋长度、自由段部分的处理、注浆管是否有漏浆等。插筋时抬起后部使之与孔成一个角度徐徐插进，防止碰坏孔壁。筋插入孔时应留出锚筋外露部分的长度以满足张拉要求。

灌浆:注浆材料采用水泥浆，水灰比为0.5。水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

锚杆张拉在注浆体强度达到15 MPa(注浆7 d后)时进行。锁定值为设计荷载的70%。

4)基坑开挖。

基坑土方施工中，先进行周边土方开挖，以便进行支护结构的施工，其宽度大致约10 m。中部土方先不进行开挖，作为施工中的土方运输、倒运的作业平台。土方开挖时，本着分区分层开挖的原则，挖运土方的同时为支护方案施工创造工作面，充分利用空间和时间，以确保施工进度。

5 基坑监测

为保证基坑安全，不影响邻近建筑物及其他设施，做到隐患的早发现、早分析、早处理，施工中对以下内容进行监测:支护体系顶部的侧向位移;基坑周围地面超载情况;基坑渗漏水情况。

监测工作按规程或设计要求的监测精度选用使用仪器的型号，及时准确的整理监测记录并在监测值出现异常时进行分析，并将结果及时反馈，以指导施工。

6 结语

门急诊楼及手术科室楼改扩建一期工程基坑支护采用上述施工技术，解决了出现的各种施工难点，保证了基坑的安全与稳定，为地下结构的顺利施工创造了有利条件，为同类工程提供了经验。

1)深基坑施工是一个复杂的系统工程，专业性较强，需要统筹安排护坡桩、锚杆、土钉墙、土方开挖施工的互相配合及协调问题。

2)基坑支护属于临时工程，仅在地下室施工中起作用，要求尽可能少的投入，能将周边的建筑及设施影响降到最小。在确定方案时，要根据基坑的深度及地质条件进行多种方案的技术经济比较。该工程按照既安全又经济的原则，采取了土钉墙与桩锚相结合的方案等是成功的，取得了良好的效益。

3)长螺旋钻孔压灌桩技术施工工艺简洁、无泥浆污染、噪声小、效率高，钢筋笼导入管的振动使桩身混凝土更密实，桩身混凝土质量更有保证。

[1] 张 雁，刘金波.桩基手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.

[2] 建筑业10项新技术(2010)应用指南[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.