（作者：郭強 郭少先 范冬亮 張建軍）

　　1.支護的原因

北京甜水園住宅小區(qū)二期工程，包括三棟地下2層、地上22層的塔樓及一座獨立地下車庫?？偨ㄖ娣e70063.2m²。其西側(cè)以團結(jié)湖第三中學東圍墻為邊線，圍墻中心有一高約30m的舊式加固磚煙囪，其一半在第三中學院內(nèi)，另一半在新建的施工現(xiàn)場內(nèi)。經(jīng)查，這座煙囪基礎(chǔ)是一直徑6.7m、埋深2.8m、厚500mm的圓形鋼筋混凝土基礎(chǔ)。煙囪基礎(chǔ)東側(cè)外邊線距地下車庫外墻水平距離僅2.5m。地下車庫外墻進而深12.7m，比煙筒基底深了約10m。煙筒基底至地下車庫外墻基底的夾角僅有12°8′。所以，地下車庫開挖之前必須對這座舊式磚煙筒進行可靠支護，以保證地下車庫的安全施工和煙筒的正常使用。

　　2.煙筒保護方案的選擇

煙筒的西側(cè)，即在第三中學院內(nèi)的部分和煙道連接，在建筑紅線以外，不屬于施工區(qū)域，不做保護性處理。其東面緊靠深基坑，以圍墻為界，環(huán)繞煙筒基礎(chǔ)做半圈8根支撐樁。地下車庫西側(cè)外墻做護坡樁，該樁兼做地下車庫外墻的永久性外模板，即地下車庫墻外緊貼護坡樁。以煙筒為中心向南北兩側(cè)各6m范圍內(nèi)的護坡樁作加強處理。對著煙筒的3#、5#、7#、9#四根護坡樁和其對應(yīng)的煙筒支撐樁用鋼筋混凝土連梁拉結(jié)，形成剛構(gòu)框架。護坡樁設(shè)兩道預(yù)應(yīng)力錨桿，共同受力，抵抗基坑開挖后的煙筒荷載側(cè)壓力（詳見圖1和圖2），確保地下車庫施工期間，這座舊式煙筒的安全使用。

　　

　　圖1 工程平面示意圖

　　

　　圖2 工程剖面示意圖

　　2.1煙囪基礎(chǔ)支撐樁

距離煙筒基礎(chǔ)邊緣200mm，增設(shè)8根ф600鋼筋混凝土支撐樁，樁頂標高與煙筒基礎(chǔ)標高相同。樁長12.9m，嵌固深度2.9m，樁間距0.9m，配筋10ф20，箍筋ф6@200，混凝土強度C20。8根樁呈半圓環(huán)狀均勻分布在煙筒基礎(chǔ)東側(cè)。在8根支撐樁頂部設(shè)600×400mm的冠梁。梁內(nèi)配主筋上下各3ф20，箍筋ф6@200，混凝土強度同支撐樁。

　　2.2地下車庫的護坡樁

考慮到煙囪處荷載和側(cè)壓力都較大，故在煙囪南北各6m范圍內(nèi)，采取一樁兩錨的加固措施。

護坡樁采用樁徑600mm，混凝土強度C20的灌注樁。樁頂標高2.8m、樁底標高17.3m，樁長14.5m，嵌固深度4.5m ,樁間距1.2m，配筋10ф20,箍筋ф8@200,固定筋ф16@2000。護坡樁頂設(shè)冠梁，其截面尺寸為600×400mm，配主筋3ф20+3ф20，箍筋ф8@200，混凝土強度與護坡樁相同。在3#、5#、7#、9#護坡樁上的冠梁設(shè)置連梁，與煙筒支撐樁上的冠梁相拉結(jié)，其截面尺寸同冠梁。

　　在冠梁和其下3.4m處分別各設(shè)一道預(yù)應(yīng)力錨桿。第一道錨桿，自由段長5m，錨固段長15m，錨桿采用5根強度級別為1860MPa的ф^s15.2鋼絞線，錨桿傾角15°。第二道錨桿設(shè)在冠梁下3.4m處，先固定一道用2根20#槽鋼做成的腰梁（見圖3）。然后制作第一道預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿自由段長5m，錨固段長9m，錨桿采用3根強度級別為1860MPa的ф^s15.2鋼絞線，錨桿傾角15°。

　　

　　圖3 錨桿示意圖

　　2.3樁間土的處理

護坡樁兼做地下車庫混凝土外墻的永久性模板，且在其上作外貼防止層。護坡樁之間凈空600mm的樁間土需做強化處理?；娱_挖時，樁間土宜于進行挖削，其深度為樁徑的五分之一。樁間土表面用騎馬釘固定鉛絲網(wǎng)、抹1：2水泥砂漿，分層壓實趕光，然后做防水層及防水保護層（見圖4）。

　　

　　圖4 防水層及保護層示意圖

　　2.4煙筒支護計算

　　煙筒支護計算包括護坡樁、支撐樁和預(yù)應(yīng)力錨桿的受力分析，采用了經(jīng)典法和m法。內(nèi)力分析如表1：

　　煙筒支護計算表 表1

　　

　　支護后的位移計算分析見表2：

　　預(yù)應(yīng)力錨桿參數(shù)及受力分析表 表2

　　

　　預(yù)應(yīng)力錨桿的參數(shù)和受力分析見表3

　　預(yù)應(yīng)力錨桿參數(shù)及受力分析表 表3

　　

　　滑移面圓心坐標：x=4.235m，y=5.819m，半徑R=11.825m。

　　整體穩(wěn)定安全系數(shù)1.377，抗傾覆安全系數(shù)1.18，抗管涌安全系數(shù)3.98。

　　3.施工工藝及方法

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，場地地下水埋深10m左右，有很厚的砂層，常用灌注樁施工方法很難成孔。煙筒基礎(chǔ)支撐樁和護坡樁采用了螺旋鉆孔壓漿成樁施工工藝。現(xiàn)場使用一臺ZKL800長螺旋鉆機施工。

　　3.1鉆孔壓漿成樁施工

　　鉆孔壓漿樁施工工藝流程如下

　　

　　3.2成孔及注漿

測放孔位后，長螺旋鉆機就位，再次校核孔位，合格后開鉆，并詳細記錄地層情況，鉆出的土隨時清理孔口以外。如果一次鉆進不能達到設(shè)計深度時，可根據(jù)地層情況分兩次鉆進，注意第一次提鉆深度應(yīng)保證提鉆后不塌孔。鉆到設(shè)計深度后，稍稍向上提起鉆頭，然后連通鉆桿上的注漿管與注漿泵，通過鉆桿向孔底注漿，一邊注漿一邊提升鉆桿，注漿到達塌孔高度以上1.0m左右后，迅速提出鉆頭至地面。同時測量孔深、孔徑，合格后放入鋼筋籠，并按事先計算好的比例投入碎石，補充水泥砂漿中的粗骨料。最后進行灌注商品混凝土工作。

　　3.3支撐樁和護坡樁的檢測

由于煙筒支撐樁和護坡樁使用了鉆孔壓漿成樁施工工藝，樁身下部易塌孔區(qū)段采用后注粗骨料的方法，為檢驗其樁身完整性，現(xiàn)場使用SY-1型加速度傳感器和RSM24FD型信號采集分析儀，應(yīng)用“反射波法”對樁體進行檢測。用反射波的波形、相位、振幅、頻率及波的到達時間等特征推定樁身混凝土的完整性、缺陷類型及位置。檢測結(jié)果，Ⅰ類樁占到80%多，其余為Ⅱ類樁。符合煙筒支護方案的技術(shù)要求。

　　3.4冠梁和預(yù)應(yīng)力錨桿施工

煙筒支撐樁和車庫的護坡樁施工完結(jié)后，進行冠梁和預(yù)應(yīng)力錨桿施工。先鑿去支撐樁和護坡樁樁頂約600mm的浮漿段、調(diào)直樁頂露出的鋼筋，保證樁頂鋼筋進入冠梁后有足夠的錨固長度。隨后，進行預(yù)應(yīng)力錨桿的成孔、注漿。在預(yù)應(yīng)力錨桿鉆HD-90錨桿機。鉆孔開始前，現(xiàn)場測量并確定孔位、鉆機角度，鉆進成孔。鉆孔完畢后，立即插入鋼絞線和注漿管。注漿管應(yīng)距離孔底約250mm。為使鋼絞線居中，每2m設(shè)置一個鋼制定位器，同時也保證鋼絞線之間的間距。注漿采用直徑20mm塑料管，注漿時使用小泵量緩慢注入，以保證水泥漿體的整體性。水泥強度等級為P.0.32.5，水灰比1：0.5，參入適當外加劑。為保證非錨固段能自由伸縮，錨桿的非錨固段使用塑料膜纏裹。注漿完畢后，啟動錨桿鉆機，退出跟進套管。當最后一根套管卸下時，對錨孔適當補漿，封堵錨孔孔口。此時，開始綁扎冠梁和聯(lián)梁的鋼筋、支設(shè)模板、兩道冠梁和四道聯(lián)梁同時灌注混凝土，確保冠梁和聯(lián)梁的整體性，滿足支護設(shè)計的構(gòu)造和剛度要求?；炷翉姸冗_到100%時，施加張拉應(yīng)力（低于鋼絞線強度級別的70%），然后用錨具鎖定鋼絞線。

　　4.工程監(jiān)測

從煙筒支撐樁、護坡樁和兩樁之間的連梁施工開始就對煙筒的變形、位移進行監(jiān)測，直到預(yù)應(yīng)力錨桿張拉、基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)完成、回填完畢，全過程均實施了監(jiān)測。及時將現(xiàn)場監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)與設(shè)計值進行比較，并及時反饋，實施信息化施工管理，命名施工組織得以優(yōu)化，確保支護結(jié)構(gòu)更加安全可靠和經(jīng)濟合理。

　　4.1監(jiān)測項目

監(jiān)測項目包括三方面的內(nèi)容，支護結(jié)構(gòu)的水平位移；煙筒本身位移、變形；周圍建（構(gòu)）筑物在沉降及水平位移。其中，最主要的是監(jiān)測煙筒本身位移和變形，此項工作是在第一根煙筒支撐樁施工時就開始進行。支護結(jié)構(gòu)的水平位移，是在護坡樁冠梁完成后監(jiān)測其樁身位移和變形，此項工作是在第一根煙筒支撐施工時就開始進行。支護結(jié)構(gòu)的張拉施工是重點監(jiān)測時段。監(jiān)測周圍建（構(gòu)）筑物的沉降及水平位移，是對煙筒位移和變形監(jiān)測的一種輔助措施。綜合各監(jiān)測信息，預(yù)測、預(yù)控，確保煙筒支護安全。