徐 勇，段 涛，杨尊林，张 峰，李 超

（中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海 201204）

对于复杂地质条件下的深基坑工程，施工时必须考虑地下水、岩土结构等环境因素对施工安全、施工进度、施工质量带来的影响。在地下水丰富、岩土结构稳定性较差的条件下施工时，应提前布置止水帷幕，将深基坑与外部土体隔离，防止开挖深基坑时外部土体中的地下水向基坑内渗透、汇聚，从而营造良好的施工环境。由于深基坑的开挖深度较大，除了采取放坡措施外，还要布置支护结构，防止侧壁滑塌带来安全事故。施工单位基于现场情况综合采取多项施工关键技术，才能实现对安全、质量、进度的综合管理，确保工程建设取得良好的综合效益。

1 工程概况

某写字楼的地下停车场采用围挡明挖法施工，基坑面积15 248.4 m2，周长540.5 m，深度10.2～14.4 m，属于深基坑工程。由地质勘察结果可知，该工程所在区域的地层自上而下分为6 层，依次是杂填土（0.3～6.8 m）、粉土（3.2～9.4 m）、粉砂夹粉土（7.5～12.5 m）、粉质黏土（2.1～5.8 m）、粉土（3.0～5.8 m）、粉砂（2.4～13.8 m）。多年平均水位5.13 m，历史最高水位6.10 m，地下水来源以大气降水和地表水渗透为主，未观测到不良水文地质。从整体上看，工程所在地区的地质构造稳定性好，无崩塌、滑坡等地质灾害；但是地层富水性好，深基坑施工过程中要重点做好止水和支护工作。

2 止水帷幕施工技术

2.1 测量放线，开挖沟槽

在施工准备阶段，使用全站仪进行测量放线，确定桩位和控制线，用石灰作出标记。使用挖掘机沿着控制线开挖沟槽，沟槽的宽度由桩墙的宽度决定。开挖沟槽中遇到地下障碍物时，使用镐头机清理障碍后再继续挖掘。

2.2 布置桩机

将桩机布置到1 号桩位处，检查机架垂直度，最大偏差不得超过0.5°，桩机上下误差控制在30 mm 以内。施工过程中每隔一段时间用经纬仪复测机座标高，若发现桩机有偏斜情况及时调整。

2.3 制备水泥浆液

为保证止水帷幕施工效果，施工所用水泥浆液必须现配现用。在施工现场搭建临时水泥库，于施工前6～12 h 制作浆液。水泥浆液的水灰比为1∶5，所用水泥为P.O42.5 普通硅酸盐水泥，按照质量比加入到搅拌设备中，混合均匀后备用。水泥浆液从制备完毕到使用，中间停滞时间控制在120 min 以内，避免浆液离析影响使用效果[1]。

2.4 喷浆搅拌成桩

启动桩机，设定注浆压力为1.5～2.0 MPa、注浆流量为180～200 L/min，参数设置完毕后开始钻孔。在钻头下沉过程中同步喷射水泥浆液，利用钻头的旋转搅动作用让水泥浆液与土体充分拌合，凝固后形成具有一定强度的桩体。为提高成桩质量，对钻头的下沉和提升速度有严格要求。钻头下沉速度为0.8 m/min，提升速度为1.0 m/min，保证速度恒定，不同深度下的搅拌时间如图1 所示。

图1 搅拌桩下沉、提升速度示意图

图1 中，1 阶段为下沉注浆搅拌，速度为0.8 m/min；2 阶段为桩底部位1 m 处重复搅拌，速度为0.5 m/min；3 阶段为提升注浆搅拌，速度为1.0 m/min；4 阶段为施工结束，开始下一根桩施工。单根转必须保证一次性施工完成，中途不得停止。每根桩施工完毕后，用清水冲洗注浆管路，避免发生堵塞[2]。水泥搅拌桩的质量应符合表1 要求。

表1 水泥搅拌桩质量控制标准

将水泥搅拌桩按照顺序连接后形成止水帷幕，在深基坑施工中发挥良好的阻水效果，避免深基坑周围岩土中的地下水向基坑内部渗透，保证深基坑施工的顺利进行。

3 支护结构施工技术

3.1 支护桩施工流程

本工程中深基坑施工除了要考虑地下水的渗透外，还要避免两侧土体位移导致的坑壁滑塌问题。因此，在深基坑施工中设置了支护桩。其长度有2 种规格，分别是22.8 m、24.5 m，桩径统一为920 mm，桩间距为1 200 mm，整个深基坑工程中共使用474 根支护桩。在桩体型式上，采用由C35 混凝土浇筑形成的钻孔灌注桩，施工流程如图2 所示。

图2 支护桩施工工艺流程图

结合前期地质勘察结果，该施工区域地下水较为丰富，土层强度较差，为防止钻孔灌注桩施工中出现塌孔问题，需要在钻孔前埋设钢护筒。本工程中所用护筒由厚度为5 mm 的钢板卷制形成，接口处采用焊接连接；护筒内径由桩径决定，在桩径的基础上再增加5 cm；护筒高度由护筒坑深度决定，在设计深度的基础上再增加20 cm[3]。护筒中心点与桩孔中心点必须重合，本工程中使用护筒固定器辅助定位，如图3 所示。

图3 护筒定位器示意图

埋入护筒后，将标高引测到护筒上口，方便校正钻孔深度。在孔内混凝土灌注完毕后方可撤去固定护筒的井字架，避免施工过程中护筒出现偏移、下沉等情况。

3.2 支护桩质量控制标准

为取得理想的深基坑支护效果，要求支护桩应满足以下几项质量标准：①桩位允许偏差，对于垂直于中心线的边桩，最大偏差不得超过桩径的1/6，最大不得超过100 mm；对于沿中心线方向的中间桩，最大偏差不得超过桩径的1/4，最大不得超过100 mm；②护筒允许偏差，护筒中心与桩孔中心的偏差不得超过20 mm；③桩孔允许偏差，桩孔垂直度控制在1%以内，实际孔径与设计孔径的偏差控制在±20 mm 以内，实际孔深与设计孔深的偏差不得超过100 mm。

4 基坑开挖施工技术

4.1 施工准备

在完成止水和支护施工后，进行基坑开挖，预计开挖土方总量在1.2×105m3。施工前在基坑四周布置若干个降水井，使基坑范围内土体中的地下水在重力作用下向降水井内汇聚，达到降水疏干的效果。同时，在深基坑的坡顶与坡底分别布置截水沟，确保施工期间的雨水和地下渗水能够及时排出。开挖前进行支护桩的强度检测，当支护桩的实际强度达到设计强度的80%后方可进行深基坑开挖。

4.2 基坑开挖流程

考虑到深基坑工程的开挖面积和开挖量较大，本次工程中采取了分段开挖的方式，共分为4 个阶段，具体施工内容如下。

第1 阶段开挖至第一道支撑梁底部。在止水桩和支护桩的实际强度均高于设计强度的80%后开始该阶段的施工，开挖深度约为2.5 m，开挖土方量1.8～2.0×104m3。

第2 阶段开挖至第二道支撑梁底部。在第一道支撑梁的实际强度达到设计强度后开始该阶段的施工，开挖深度约为5.2 m，开挖土方量在7.0×104m3左右。在施工时，将本阶段又分为3 层，开挖深度分别为1.5、2.0、1.7 m。

第3 阶段开挖至基坑底部。在第二道支撑达到设计强度后开始该阶段施工，开挖至基坑底，开挖深度为3.5 m，注意保留20 cm 的土方。分2 层开挖，第一层为1.7 m，第二层为1.8 m。

第4 阶段开挖坑底预留土方、承台坑、电梯井和梁槽。在开挖方式上，采用机械与人工配合开挖，首先使用斗容为0.25 m3的小挖掘机进行开挖，然后由人工手持镐、铲等工具完成局部修整。本阶段开挖完成后，立即浇筑混凝土垫层，同时做好成品保护[4]。

5 降水管井施工技术

5.1 降水管井参数设计

本工程设置管井用于工程降水，现场共布置管井36 个，钻孔直径550 mm，深度18 m。在钻孔内插入无砂混凝土材质的中空滤管，直径300 mm。在滤管和孔壁之间留出的250 mm 缝隙中填入粗砂、小砾石等滤料。降水管井的上部高于地面500 mm，在底板处设置1 道止水钢板，整个结构如图4 所示。

图4 降水管井结构示意图

5.2 降水管井施工流程

5.2.1 管井成孔

根据施工图完成测量放线，存在井位与桩位冲突的，与设计师协商后更改井位。确定井位后，现场使用GPS10 型回转钻机造孔，孔径为550 mm。为提高成孔效果，防止出现缩径、塌孔等问题，本工程采取了泥浆护壁措施，所用泥浆比重不低于1.1 g/cm3。完成钻孔施工后检查成孔质量，确认垂直度、直径、深度等各项指标符合要求后，向孔底填入粒径在3～5 mm 的粗砂、砾石，形成厚度约为40 cm 的砂垫层。

5.2.2 沉放井管

将直径为300 mm、壁厚为20 mm 的无砂混凝土滤管放入到钻孔中，要求滤管中心与钻孔中心重合。选择“托盘法”沉放井管，每节井管为3 m，相邻两节井管的连接处包裹一层滤砂布，并使用铁丝扎牢，保证上下2节井管对齐[5]。

5.2.3 回填滤料

井管安装结束后，提前放置用于测量滤料深度的测锤。将滤料用清水冲洗，保证粗砂、砾石的含泥量不超过5%。用铁锹将滤料填入井管，保证均匀下料，至井口1.5 m 处停止。在滤料上部填充优质黏土并夯实，直至与地面齐平。

5.2.4 装泵抽水

运用污水泵洗井法进行洗井，观察到排出水由浊变清后即可停止。将潜水泵放入管井内，并使其沉入水面以下3 m，进行试抽水。观察抽水情况，确定潜水泵可以正常作业后，将其沉入管井底部。降水期间定期检查潜水泵运行情况，禁止随意启停抽水设备。

5.2.5 停机封井

在深基坑施工完毕后，关停并移出潜水泵，将降水管井封死。将砂垫层以上混凝土管清除，插入直径为280 mm 的钢管，上方高出底板顶面300 mm，外侧缠绕麻丝加油膏，并用水泥封死。将2 个半圆钢环焊接在钢管外侧形成止水翼环，检查焊接质量，不得留有焊缝。左右各布置2 道止水翼环，上下2 道之间距离控制在300 mm 左右。在底板顶面以下200 mm 处，使用切割机将钢管切管，回填粗砂和砾石，至距离顶面500 mm 处为止。然后换填C30 混凝土至距离顶面，封井情况如图5 所示。

图5 管井封井示意图

6 结束语

随着高层及超高层建筑的不断增多，深基坑的应用变得越来越普遍。在复杂地质条件下进行深基坑施工时，需要考虑多方面因素对施工质量、施工安全带来的影响。通过在深基坑外侧布置止水帷幕，防止基坑外侧地下水向内渗透，营造了安全的施工环境；运用钻孔灌注桩技术布置支护结构，能够防止深基坑侧壁滑塌，提高了施工质量；使用降水管井进行坑内降水，保证了现场施工的顺利进行。现场施工人员应结合地质勘察结果，了解工程区域的水文地质条件，在此基础上合理运用相关施工技术，才能让深基坑施工任务得以高效、安全进行。