王振杰

摘 要: 深基坑和基础施工是多层建筑施工中极其重要的环节，而深基坑支护结构施工技术无疑是保证深基坑和基础顺利施工的关键。为了设置建筑物的地下室需要开挖深基坑，深基坑施工又必须进行支护。作者结合实际工程，探讨了如何采用多种支护方案及降水措施, 保证工程和周边道路、房屋等的安全, 其中的一些技术有一定的借鉴价值。

关键词:多层建筑 基坑支护 大放坡 降水措施

1.工程概况

拟建建筑周边紧邻居民区,建筑面积70347m2,地下一层,地上5～15 层,钢筋混凝土框架结构。基坑开挖深度4.1m～8.7m,基坑南有一小河,西面与北面分别是居民区与市内主干道路,基坑开挖面积近2万平方米,土方开挖量约16万立方米。本基坑工程的难点与特点：

1.1本工程基坑面积大,无法采用刚性好的内支撑支护体系。基坑位于砂质粉土层,该层水压较大,水量较为丰富。并且电梯井也位于此层中,深度为8.7 米,尺寸为10 × 8 米。

1.2周边环境复杂,北面为城市干道,煤气、水管道、通讯电缆、电线杆密布。西面紧邻居民区。

1.3本工程降水中有部分采用自流深井须穿透底板,因而降水完毕须对空洞予以填实。

1.4场地内地下水类型浅部主要为孔隙性潜水;下部砾砂中有孔隙承压水,水量较大;基岩中有基岩裂隙水,但裂隙不发育, 水量贫乏。场地地下水水位埋深在0.50m～1.40m。孔隙潜水主要由大气降水补给,受季节性大气降水控制,变化幅度较大。地下水年变化幅度在1.0m 左右。

2.深基坑支护方案的选择

根据本工程的特点，基坑围护采用大放坡支护方式(局部土钉墙),基坑开挖深度为4.1 米、5.6 米、6.2 米、6.6 米,局部电梯井为8.7 米。降水采用坑外轻型井点,坑内自流深井降水,自然地坪取-1.600。深浅坑交接高差小于1500 或未特别注名处均按1:0.5 大放坡(或按结构剖面),坡面喷射60 厚C20 素砼。土钉墙阳角部分土钉可根据实际调整间距与位置,相互避让。土钉支护及基坑降水方案如下图所示。

3.土钉支护技术措施

3.1 土钉墙支护结构施工

（1）土钉成孔的误差应满足下列要求:孔深误差小于50,土钉保护层厚度不小于30,土钉位置误差小于100。

（2）土钉采用洛阳铲成孔,成孔后马上安设土钉,防止坍孔。

（3）土钉采用Ф 18,钢筋应平直、无锈、无油,其上每隔1.5 米安装定位器以保证保护层厚度。

（4）土钉孔内注浆用M10 水泥砂浆,土钉注浆开始压力不小于0.5Mpa,注浆须慢速进行,确保充盈系数大于1.1(孔径按100 计算)。

（5）喷射砼强度等级为C20,水泥采用32.5普通硅酸盐水泥。喷射砼采用干喷法,分两层施工。喷射第一层混凝土厚30mm～50mm后,成孔、安装土钉、帮扎钢筋网片,然后喷射第二层混凝土至设计厚度。喷射混凝土时,可根据坑壁含水量和挖土速度,填加3% 左右的速凝剂。

（6）第一道土钉施工结束并达到设计强度后,应进行抗拔试验,并根据试验得到的抗拔力优化设计,抗拔试验应按《建筑基坑支护技术规程》进行。土钉抗拔力9KN/M。

4.基坑开挖施工技术措施

首先清整场地,确保基坑周围自然地坪标高在设计标高之内,基坑周围10m 范围内堆载不得超过10KPa。基坑实际开挖深度应结合地下室施图进行,若与结施图不一致,以结施图为准,并应及时通知业主和围护设计人员。打设坑内自流井,降水至一定标高后,进行第一阶段土方开挖,施工土坡护坡和第一级轻型井点。沿基坑各边,每完成30 米长度的土方开挖,立即进行相应范围的护坡施工,施工完毕后,才能进行邻段土方开挖,到一定土方标高后,施工护坡及第二级轻型井点。分层分段施工,严格控制挖土高差及坡度,及时施工土坡护坡。根据上述要求直至挖土到坑底,按要求进行剩余土坡护坡施工。土钉墙施工操作顺序为:第一次土方开挖到第一道土钉以下300,施工土钉墙,待已施工的土钉完成三天后,挖土至第二道土钉以下300,施工第二道土钉,按照以上顺序挖土和施工土钉墙。坑底以上30CM及地梁、集水井等局部深处土方宜采用人工修土,并应随挖随铺垫层,坑底无垫层暴露时间不超过24 小时。待局部电梯井深坑降水到位后,进行局部电梯井深坑的开挖。以上次序应严格执行,不得超挖,不得在土钉墙强度未达设计要求时提前进行下一阶段的土方开挖。大放坡护面应采取防裂措施。严格控制放坡开挖的土坡高差及坡度,防止基坑土体滑坡。每层土方开挖应在降水到每一工况坑底以下0.5 米后进行。

5.基坑降排水措施

基坑降水质量是本工程基坑开挖的关键。基坑周边用一级轻型井点降水,坑内辅以深井方式排水,便于土方开挖,降水工作应在开挖前一周启动,施工期间,为防止降水中断,现场应保证双路供电或备有发电机。严禁断电和抽混水。降水应保证基坑最高水位在坑底下0.5 米左右。

轻型井点管冲设时应控制水压力,冲管应垂直;冲孔达到设计深度时,须尽快减低水压。井孔冲成后,应立即拔除冲管,插入井点管,并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层。砂滤层应宜选用干净加工砂,填灌均匀;井点填好砂滤料后,须用粘土封好井点管与孔壁上部空隙,以防漏气;井点的真空度范围为(500～700)mm/Hg。自流深井的滤井和井壁之间应填充级配加工砂滤层。自流深井检修完好后方可转入正常使用。在基坑施工前,应进行抽水试验,以备围护设计参考。根据施工季节状况及抽水试验等现场因素,坑内自流深井井点和坑外轻型井点数量预以适当调整。

施工基础底板前,部分深井由于需要继续工作,故必须接上来,在深井穿越底板的部位须设止水片。深井停止作业后,应采取可靠的封井措施,具体方法可采用内灌混凝土和顶部设置封堵钢板等。轻型井点和深井应由经验丰富的施工单位施工,确保降水效果。基坑地表设明沟排水,防止地表水流入坑内;基坑内可设明沟或盲沟排水、集水井排水。基坑底排水沟应离基坑下坎线1 米以上。

6.基坑工程现场监测及应急措施

根据本工程地下室平面尺寸,开挖深度和周围环境特点,基坑开挖和地下室结构施工期间须进行动态管理,加强监测工作,监测内容包括围护体沿深度的水平位移(测斜管监测)、坑内外水位观测,周围工程桩变形等。主要测点布置见基护平面图。其余测点布置由业主、设计、监测单位协商后确定,做到信息化施工。

基坑围护体系随着开挖深度增加必然会产生侧向变化,关键是侧向变位的发展趋势如何,一般围护体系的破坏都是有预兆的,因此进行严密的基坑开挖监测非常重要,通过监测检查及时了解围护体系的受力状况,对设计参数进行反分析,以调整施工参数,指导下步施工,遇异常情况,及时通知业主和设计人员,以便协商采取相应的应急措施。应该说,基坑开挖监测是保证基坑安全的一个重要的措施。基坑工程监测由专业的监测队伍进行,在将监测资料反馈给建设、设计、监理、施工等单位,以使及时分析处理。

施工现场应配备一定数量的抢险堵漏设备和材料,具体数量协商后定。在基坑开挖过程中,如出现边坡水平位移超过警戒值,应根据监测结果采取以下措施:①及时调整土方开挖顺序,放慢土方开挖速度;②采用基坑外卸载;③坑底回填部分土方,待基坑变形稳定后再挖土方;④放坡部分增打土钉等等。

7.实施效果

周边建筑及附属设施共设置16个沉降观测点,最大沉降量为31mm,没有对固定设施产生不利影响；共设置了16 根测斜管。基坑西面局部发生较大变形,通过卸荷方法拆除了几间临时用房,转移堆放的建筑材料,并挖除坡顶部分土方,从而保证了基坑安全。其余三边最大变形为38mm,均发生在基坑顶,小于预警值40mm ；坑内水位测点共14 点,水位每天变化为78cm,小于80cm；土层深层水平位移观测点共8 点,连续三天变形未超过3mm。

结语

地质条件复杂的大面积基坑开挖应根据实际确定最为经济、安全、有效的支护方案,特别是对富水基坑应采取有效的降水措施确保安全。在有承压水的土层中进行深基坑施工,降排水措施对支护体系和周边的安全起着非常重要的作用。深基坑施工为达到预期降水效果,应在土方正式开挖一周前即开始抽水,同时应确保降水连续进行，只有如此，才能确保基坑和整个工程的安全及质量。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。