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[摘 要]随着城市建设的发展，地下空间的应用越来越广泛，基坑支护工程越来越多，人们对支护结构遭遇障碍物的处理也投入了更多的关注，本文结合工程实例，对基坑支护结构中障碍物的处理提出了一些解决方法，以供参考。
[关键词]基坑支护 排桩 锚索 止水
中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0129-01
一、工程简介
拟建工程位于南昌市红谷滩新区，用地总面积约36000㎡，总建筑面积270403㎡。基坑呈正方形，周长约688米，开挖深度约13.20m。基坑支护结构体系为排桩+双层锚索，高压旋喷桩和三轴搅拌桩构成双止水帷幕，采用降水井及减压井配合止水降水及支护减压。
二、工程地质情况
本项目地处赣抚冲积平原，地貌单元属赣江Ⅰ级阶地，距赣江约70.0米。场地地层自上而下可依次划分为粉土、粉质黏土、细砂、粗砂、卵石、泥质粉砂岩。
三、障碍物分布情况
排桩施工方法为反循环钻孔灌注桩，开挖基槽时，发现基坑东侧临赣江一带存在大量老基础障碍物，主要由拆迁房的承台、振动沉管桩构成，分布区长度约35米，宽度不详。承台含φ6、φ16等规格钢筋，振动沉管桩含φ6、φ12的钢筋，经检测单位进行小应变检测得知障碍物桩长度约7-8米。
四、障碍物处理
深基坑支护工程是一项复杂的系统工程，各环节紧密相连，任何一个环节的失误都有可能导致施工无法顺利进行或者造成巨大损失。故障碍物处理方案首先要考虑保证整个基坑支护工程的功能性、安全性，并为后续工作打下良好的基础，以确保整个工程安全有序的完成。本工程中由于地下障碍物含有大量钢筋且桩身较长，而且分布较密，难以避让，造成此部分基坑支护结构无法正常施工。考虑到遭遇障碍物部位距离赣江仅70m，属于防洪控制区，无法明挖排除障碍物，决定通过采取技术措施、结合设计变更、微调支护结构的方法来处理障碍物。
具体处理方法：
（1）开挖基槽凿除承台，根据振动沉管桩分布情况，将难以避让、钻孔灌注桩无法施工的部位调整为冲击成孔灌注桩桩。
（2）由于地下障碍物振动沉管桩分布较密，部分三轴搅拌桩无法正常施工，并且影响高压旋喷桩的定位，以及高压旋喷桩的搭接。将高压旋喷桩和三轴搅拌桩双层止水帷幕调整为多层高压旋喷桩止水帷幕。对受障碍物影响的部位采用SH-30地质钻机引孔，引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度，按正常旋喷作业施工。
（3）根据排桩调整变化情况相应调整锚索位置，仍按原设计长度、方法施工，遇到障碍物后，采用履带式潜孔钻车、螺杆空压机提供压缩空气动力、潜孔锤冲击钻进工艺，破碎原振动沉管桩障碍物。由于潜孔锤冲击破碎障碍物后形成的孔壁不够完整，局部残留混凝土棱角，故冲击破碎工作完成后，采用金刚石钻头或合金钻头回转切削重复钻进，修复孔壁，保证成孔直径。成孔达到设计深度后，取出钻杆、钻头，在套管内下入锚索，然后拔出套管，按正常施工工艺灌浆。
五、支护结构计算
考虑施工时的工况，采用分段等值梁法进行支护结构计算。即每挖一段，就将这段桩的上部支点和插入段弯矩零点的桩身作为简支梁进行计算。然后把计算出来的支点反力假定不变，将其作为外力计算下一段梁中的支点反力。这一计算方法考虑了施工时的工况，计算结果与实际结果比较相符。
其计算步骤包括：
（1）第一层支撑阶段，挖土深度要满足第二层支撑安装需要，第一层锚索水平拉力R1，土压力零点为O1，土压力零点与开挖面距離为x1，此时支护结构入土较深，在坑底部分出现了反弯矩这时弯矩较小，坑底部分位移也较小，稳定性好，在计算时可将桩下端当作固定端，此时土压力零点O1和弯矩零点位置很相似，可近似的以O1作为零弯矩点，这样就可以简化为两个在O1相连的简支梁。由σa=σp ，则：
γ·ka·（h1+h2+x1）=γ·kp·x1
R1=﹝γ·ka·（h1+h2+x1）3-γ·kp·x13﹞/6（x1+h2）
（2）第二层支撑阶段R1为已知，第一层锚索水平拉力R2，土压力零点为O2，土压力零点与开挖面距离x2。
γ·ka·（h1+h2+h3+x2）=γ·kp·x2
R2=﹝γ·ka·（h1+h2+h3+x2）3-γ·kp·x23﹞/6（x2+h3） -R1·（h2+h3+x2）/（x2+h3）
（3）挖到设计基坑深度时，按照等值梁法求零点O2以下深度D1。
Q2=E-（R1+R2）
式中：Q2——O2点支护结构所受的剪应力；E——O2点以上的土压力。
D1=﹝6·Q2/（ kp-ka） ·γ﹞1/2
L =H+（x2+D1） ·k|
式中：H——基坑深度；k|——系数，可取1.1-1.2。
经过结构计算，调整后的基坑支护结构仍满足安全性能要求。
六、施工难点分析
（1）由于本次施工主要针对地下障碍物振动沉管灌注桩，冲击成孔过程中，会由于老桩偏心引起冲击锤头偏斜，造成施工桩位位移、扩径、进尺缓慢等。因此，在设计布桩时力求与老桩的桩位基本对正。施工时如果锤头还偏斜，则必须回填片石，确保锤头冲击时垂直、有力，以保证冲击成孔的质量。
（2）由于受障碍物影响，高压旋喷止水帷幕容易产生漏水缝隙，故此段高压旋喷桩除多层次施工外，亦增加相应的搭接半径，来保证整个止水帷幕的完整性，为基坑内后期工作打下良好的基础。
（3）锚索施工的地下障碍物中混凝土含φ6、φ12、φ16等规格的钢筋，采用潜孔锤冲击成孔时，由于钢筋延展性较好，不易冲断破碎，容易卡住潜孔锤钻头，造成施工困难。
施工现场主要应对措施：冲击时控制钻进速度，上下多活动钻具，如发现卡钻，不要强行起拔，小范围上下活动、正反钻动、配合空压机压缩空气清理孔内钻渣。
局部如果混凝土较厚，采用潜孔锤无法通过，则改用地质岩心钻探施工工艺，采用金刚石钻头或复合片钻头，采用高转速钻进切削钢筋混凝土、取芯钻进。
七、施工效果
基坑施工期间，障碍物段变形监测符合设计、规范要求，基坑降水、止水效果满足要求，基坑支护结构满足预定使用功能，障碍物处理达到了预期的效果。
参考文献
[1] 黄生根、张希浩.地基处理与基坑支护工程.中国地质大学出版社.
[2] 黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册.中国建筑工业出版社.
[3] 刘国彬、王卫东.基坑工程手册.中国建筑工业出版社.
[关键词]基坑支护 排桩 锚索 止水
中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0129-01
一、工程简介
拟建工程位于南昌市红谷滩新区，用地总面积约36000㎡，总建筑面积270403㎡。基坑呈正方形，周长约688米，开挖深度约13.20m。基坑支护结构体系为排桩+双层锚索，高压旋喷桩和三轴搅拌桩构成双止水帷幕，采用降水井及减压井配合止水降水及支护减压。
二、工程地质情况
本项目地处赣抚冲积平原，地貌单元属赣江Ⅰ级阶地，距赣江约70.0米。场地地层自上而下可依次划分为粉土、粉质黏土、细砂、粗砂、卵石、泥质粉砂岩。
三、障碍物分布情况
排桩施工方法为反循环钻孔灌注桩，开挖基槽时，发现基坑东侧临赣江一带存在大量老基础障碍物，主要由拆迁房的承台、振动沉管桩构成，分布区长度约35米，宽度不详。承台含φ6、φ16等规格钢筋，振动沉管桩含φ6、φ12的钢筋，经检测单位进行小应变检测得知障碍物桩长度约7-8米。
四、障碍物处理
深基坑支护工程是一项复杂的系统工程，各环节紧密相连，任何一个环节的失误都有可能导致施工无法顺利进行或者造成巨大损失。故障碍物处理方案首先要考虑保证整个基坑支护工程的功能性、安全性，并为后续工作打下良好的基础，以确保整个工程安全有序的完成。本工程中由于地下障碍物含有大量钢筋且桩身较长，而且分布较密，难以避让，造成此部分基坑支护结构无法正常施工。考虑到遭遇障碍物部位距离赣江仅70m，属于防洪控制区，无法明挖排除障碍物，决定通过采取技术措施、结合设计变更、微调支护结构的方法来处理障碍物。
具体处理方法：
（1）开挖基槽凿除承台，根据振动沉管桩分布情况，将难以避让、钻孔灌注桩无法施工的部位调整为冲击成孔灌注桩桩。
（2）由于地下障碍物振动沉管桩分布较密，部分三轴搅拌桩无法正常施工，并且影响高压旋喷桩的定位，以及高压旋喷桩的搭接。将高压旋喷桩和三轴搅拌桩双层止水帷幕调整为多层高压旋喷桩止水帷幕。对受障碍物影响的部位采用SH-30地质钻机引孔，引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度，按正常旋喷作业施工。
（3）根据排桩调整变化情况相应调整锚索位置，仍按原设计长度、方法施工，遇到障碍物后，采用履带式潜孔钻车、螺杆空压机提供压缩空气动力、潜孔锤冲击钻进工艺，破碎原振动沉管桩障碍物。由于潜孔锤冲击破碎障碍物后形成的孔壁不够完整，局部残留混凝土棱角，故冲击破碎工作完成后，采用金刚石钻头或合金钻头回转切削重复钻进，修复孔壁，保证成孔直径。成孔达到设计深度后，取出钻杆、钻头，在套管内下入锚索，然后拔出套管，按正常施工工艺灌浆。
五、支护结构计算
考虑施工时的工况，采用分段等值梁法进行支护结构计算。即每挖一段，就将这段桩的上部支点和插入段弯矩零点的桩身作为简支梁进行计算。然后把计算出来的支点反力假定不变，将其作为外力计算下一段梁中的支点反力。这一计算方法考虑了施工时的工况，计算结果与实际结果比较相符。
其计算步骤包括：
（1）第一层支撑阶段，挖土深度要满足第二层支撑安装需要，第一层锚索水平拉力R1，土压力零点为O1，土压力零点与开挖面距離为x1，此时支护结构入土较深，在坑底部分出现了反弯矩这时弯矩较小，坑底部分位移也较小，稳定性好，在计算时可将桩下端当作固定端，此时土压力零点O1和弯矩零点位置很相似，可近似的以O1作为零弯矩点，这样就可以简化为两个在O1相连的简支梁。由σa=σp ，则：
γ·ka·（h1+h2+x1）=γ·kp·x1
R1=﹝γ·ka·（h1+h2+x1）3-γ·kp·x13﹞/6（x1+h2）
（2）第二层支撑阶段R1为已知，第一层锚索水平拉力R2，土压力零点为O2，土压力零点与开挖面距离x2。
γ·ka·（h1+h2+h3+x2）=γ·kp·x2
R2=﹝γ·ka·（h1+h2+h3+x2）3-γ·kp·x23﹞/6（x2+h3） -R1·（h2+h3+x2）/（x2+h3）
（3）挖到设计基坑深度时，按照等值梁法求零点O2以下深度D1。
Q2=E-（R1+R2）
式中：Q2——O2点支护结构所受的剪应力；E——O2点以上的土压力。
D1=﹝6·Q2/（ kp-ka） ·γ﹞1/2
L =H+（x2+D1） ·k|
式中：H——基坑深度；k|——系数，可取1.1-1.2。
经过结构计算，调整后的基坑支护结构仍满足安全性能要求。
六、施工难点分析
（1）由于本次施工主要针对地下障碍物振动沉管灌注桩，冲击成孔过程中，会由于老桩偏心引起冲击锤头偏斜，造成施工桩位位移、扩径、进尺缓慢等。因此，在设计布桩时力求与老桩的桩位基本对正。施工时如果锤头还偏斜，则必须回填片石，确保锤头冲击时垂直、有力，以保证冲击成孔的质量。
（2）由于受障碍物影响，高压旋喷止水帷幕容易产生漏水缝隙，故此段高压旋喷桩除多层次施工外，亦增加相应的搭接半径，来保证整个止水帷幕的完整性，为基坑内后期工作打下良好的基础。
（3）锚索施工的地下障碍物中混凝土含φ6、φ12、φ16等规格的钢筋，采用潜孔锤冲击成孔时，由于钢筋延展性较好，不易冲断破碎，容易卡住潜孔锤钻头，造成施工困难。
施工现场主要应对措施：冲击时控制钻进速度，上下多活动钻具，如发现卡钻，不要强行起拔，小范围上下活动、正反钻动、配合空压机压缩空气清理孔内钻渣。
局部如果混凝土较厚，采用潜孔锤无法通过，则改用地质岩心钻探施工工艺，采用金刚石钻头或复合片钻头，采用高转速钻进切削钢筋混凝土、取芯钻进。
七、施工效果
基坑施工期间，障碍物段变形监测符合设计、规范要求，基坑降水、止水效果满足要求，基坑支护结构满足预定使用功能，障碍物处理达到了预期的效果。
参考文献
[1] 黄生根、张希浩.地基处理与基坑支护工程.中国地质大学出版社.
[2] 黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册.中国建筑工业出版社.
[3] 刘国彬、王卫东.基坑工程手册.中国建筑工业出版社.