探討某工程深基坑施工技術與優(yōu)化策略

曾方軍 魏東

（1.浙江省二建建設集團有限公司，浙江，杭州，310000）

（2.方遠建設集團股份有限公司，浙江，臺州，318000）

探討某工程深基坑施工技術與優(yōu)化策略

曾方軍1魏東2

（1.浙江省二建建設集團有限公司，浙江，杭州，310000）

（2.方遠建設集團股份有限公司，浙江，臺州，318000）

本文根據筆者多年的工作經驗，同時結合工程實例，介紹了深基坑的施工技術，并對周邊有建筑存在條件下的深基坑施工提了一些優(yōu)化施工建議，可供同行借鑒。

深基坑；施工技術；基坑監(jiān)測；優(yōu)化建議

一、工程概況

該工程位于杭州市上城區(qū)，四宜路以西、河坊街以南，西側為府前街，南側為清波街，由1#、2#樓兩幢單體住宅組成。其中1#樓設地下室3層，地上5層躍6層，建筑面積5458m2；2#樓設地下室2層，地上5層躍6層，建筑面積8334m2，工程總建筑面積13792m2。結構形式均為框架結構，基礎設計為天然地基筏板基礎，圍護設計采用鉆孔灌注樁結合水平內支撐的支護結構。其中1#樓設2道水平內支撐；2#樓設1道水平內支撐。在鉆孔灌注樁外側采用一排連續(xù)搭接的水泥攪拌樁作為基坑的防滲止水帷幕。

基坑平面形狀近似長方形，1#樓長約60m，寬約15m，周長150m，±0.000相對于黃海高程9.100，自然地坪標高約為-0.100m，基坑開挖深度12.25m，局部電梯井開挖深度13.45m。

2#樓長約75m，寬約30m，周長210m，±0.000相對于黃海高程11.000，自然地坪標高約為-0.500m，基坑開挖深度下沉廣場5.1m，主樓8.65m，局部坑中坑開挖深度9.6m。

1、周圍環(huán)境條件

1#樓東側為杭州上城區(qū)中醫(yī)院，6層混合結構,基礎為樁基礎,基坑邊距離12.3m；南側為新建住宅樓，5層躍6層混合結構,采用天然地基,基坑邊距離13.95m；西側為府前街，基坑邊距離道路中心線7m，北側為河坊街道路，基坑邊距離道路中心線22.1m;

2#樓東側為四宜路，基坑邊距離道路邊線10m，南側為清波街道路，基坑邊距離道路中心線10.2m，西側為聯(lián)華超市，2層混合結構，基礎為天然地基，基坑邊距離超市外墻約9.5m，北側為四條巷住宅樓，5層混合結構，基礎為天然地基，基坑邊距離樓房外墻邊線約11.6m。

2、施工難點、重點分析

（1）本工程周邊與鄰近居民建筑物距離較近，而且都是80年代的建筑物，地基均為天然地基，有可能受基坑開挖影響而出現(xiàn)難以預料的危險情況。

（2）基坑開挖的深度較大，1#樓最深處達13.45m，基坑橫向尺寸小，1#樓只有15m，留給挖土機活動的區(qū)域極為狹小。

（3）根據地質報告，上部雜填土厚度為 3.6～5.8m，塊石含量高且大，對止水帷幕樁的成樁質量難以控制

（4）經過查看地質報告，⑤-2層塊石混粘土中夾雜的塊石為石英巖，十分堅硬，對鉆孔灌注樁的施工鉆孔成孔十分困難，施工時要采取沖抓或用沖錘等應急措施。

（5）由于本基坑內1#樓設置2道水平內支撐，2#樓設置一道水平內支撐，在地下室施工時換撐的傳力帶（樓板與圍護樁之間的傳力帶）必須達到設計強度的80%方可拆除內支撐，進行下道工序的施工。因此換撐施工是確?；影踩┕さ牧硪粋€重點工序，必須加以重視，全方位組織好施工管理和配合，最終順利實現(xiàn)項目整體目標。

二、前期施工

1、鉆孔灌注樁施工

1#樓采用3臺鉆機分3個施工段施工,分別從C軸、A軸、16軸逆時針進行施工，鉆孔時采取隔一打一，間隔時間不小于 2小時；2#樓采用3臺鉆機分3個施工段施工,分別從R軸、26軸、15軸逆時針進行施工，鉆孔時采取隔一打一，間隔時間不小 2小時。時間控制上，要安排圍護樁和高壓旋噴樁交叉施工，以利于下階段高壓旋噴樁現(xiàn)場棄土堆場的位置布置。

2、高壓旋噴樁施工

按照鉆孔樁施工順序，高壓旋噴樁與灌注樁交叉施工，1#樓采用一臺樁機，從 C軸開始逆時針進行施工。2#樓采用一臺樁機，從R軸開始逆時針進行施工。

3、土釘墻施工

根據現(xiàn)場情況及設計要求。地下下沉式廣場部分土釘墻在一層土方開挖至第一道支撐完成后施工，待土方挖至一層時先澆筑地下廣場部分混凝土墊層，而后開挖下部土方，開挖1m左右施工上面第一道土釘。第一道土釘離標高-5.6m開始往下約600mm設置，端部離開邊坡1000mm開始，以次類推進行下面二道土釘的施工。施工時應注意避開基礎抗浮錨桿，如遇抗浮錨桿則適當調整土釘位置。

土釘直接采用空壓機打入錨桿，且在錨管壁上每隔0.4m設一組Ф10m m圓孔（1800對稱布置），用角鋼制成倒三角防護。高壓向孔內注入水泥砂漿，立面掛設Ф6.5圓鋼組成的鋼筋網片，網片固定后向基坑壁噴C20細石砼。在上一水平面上土釘墻施工后，保養(yǎng)2天后進行下一層土方及土釘墻作業(yè)，施工方法與第一個水平面相同，循環(huán)施工至工程結束，出場驗收。

4、鋼格構柱施工

1#樓鋼格構柱數量為3只，鋼立柱施工順序為從東向西施工；2#樓鋼格構柱數量為8只，鋼立柱施工順序為從西向東施工。鋼柱在場地焊接后移至立柱樁部位。豎向鋼立柱施工時，先用鉆孔機鉆至設計標高，放入灌注樁鋼筋籠后再放入預制的井形鋼構架，并于樁主筋焊接連接，確保尺寸無誤后再澆灌砼，詳細尺寸，標高見基坑圍護圖。

5、壓頂梁、內支撐施工

本工程支撐、壓頂梁和圍檁的混凝土等級設計為C30，施工時為了縮短養(yǎng)護時間，提高混凝土早期強度，采用C35或C40商品砼。

1#樓壓頂梁和圍檁、支撐的施工從東向西進行；2#樓壓頂梁和圍檁、支撐的施工從西向東進行，先施工壓頂梁，而后施工水平內支撐。

壓頂梁內側與支撐梁施工順序為：放樣→澆混凝土墊層→彈線→綁扎鋼筋→支?！鷿沧⒒炷?，以確保支撐尺寸與設計相符。支撐養(yǎng)護達到設計強度C30的80%，然后再繼續(xù)挖土。支撐應分段施工以保證大基坑小暴露。

6、傳力帶施工

1#樓：基礎按照后澆帶部位分兩個施工段施工，先施工東側傳力帶1，后施工西側傳力帶1。在3層地下室墻澆筑的同時澆筑傳力帶2；在2層地下室墻澆筑的同時澆筑傳力帶3。

2#樓：基礎按照后澆帶部位分兩個施工段施工，先施工西側傳力帶1，后施工東側傳力帶1。在2層地下室墻澆筑的同時澆筑傳力帶2。

7、支撐的拆除

支撐的拆除方法為人工加空壓機進行鑿除。

（1）在傳力帶混凝土強度同條件試塊達到設計強度的80%以后，拆除相應支撐。

（2）換撐期間，監(jiān)測單位應加強圍護結構和周圍建筑物的監(jiān)測。

（3）支撐拆除鑿除時從中間向二側對稱同時進行。

（4）拆除支撐應待基礎結構達到一定強度，同時在樓板上鋪設竹笆或模板進行保護，以防破壞結構混凝土。

（5）拆除后的混凝土用塔吊吊運至基坑邊，而后用汽車外運。

（6）拆除時人員安排充足，夜間施工不超過21:30,以免影響居民正常休息。

三、土方開挖施工

1、技術準備工作

（1）審查圖紙：根據浙江大學巖土工程科技開發(fā)有限公司設計的基坑圍護圖紙，核對平面尺寸和地面及坑底標高，特別是土釘墻和放坡的尺寸及位置，圖紙之間有無錯誤及矛盾，掌握設計內容及各項技術要求，對圖紙進行三審（項目部審查匯總，公司總工組織有關人員進行聯(lián)審，業(yè)主組織圖紙會審）。

（2）根據圖紙內容，明確各專業(yè)工序間的配合關系和施工流程，排出施工工期要求；并向參加施工人員進行層層施工技術及安全技術交底。

2、土方開挖順序

（1）土方開挖的基底標高應按基礎施工圖示支撐與地下室結施圖進行，當結施圖與基護剖面圖中所示的基底標高有出入時，以結施圖為準，并應及時通知有關各方。

（2） 土方開挖順序如下：

由于場地狹小，土方開挖后的土方只能采用汽車倒退順進的方法進行施工，將挖土機停放在中間部位，車輛在后方，邊挖邊退。1#樓土方開挖分3次自上而下進行，第一次開挖至第一道支撐底，第二次開挖至第二道支撐底，第三次挖至基底；2#樓土方開挖分2次自上而下進行，第一次開挖至支撐底，第二次開挖至基礎底板。

3、土方開挖要求：

本基坑選用機械開挖，基坑開挖按平面設計所留的出土口位置在大門入口處，場地內無回車位置，運輸車輛必須停留在外部市政道路上，故對現(xiàn)場的組織調度極為重要，以防引起交通堵塞。

1#樓挖土自東向西進行、2#樓挖土自西向東進行，土方開挖的基底標高與設計的工況必須一致。土方開挖按 1#、2#分兩個施工段進行施工，先施工1#樓，后施工2#樓。基坑土方開挖以“大基坑小開挖”為原則，應分層、分段、對稱、均衡進行。

4、土方開挖質量要求和保證措施

（1）遵守國家施工及驗收規(guī)范規(guī)定。按照工程監(jiān)理要求的檢驗程序、項目，進行質量過程控制，作好自檢、予檢和隱蔽工程驗收，并交驗各種資料，填報各種報表。建立質量保證體系和質量管理責任制，作好各級質量交底。

（2）開挖標高允許偏差-50mm，長度寬度+200、-50mm。

（3）開工前要熟悉圖紙做好各級技術準備和技術交底工作。

（4）施工要配備專職測量人員進行質量控制。及時控制開挖標高。

（5）土方開挖過程中，按照設計圖紙布置監(jiān)測點，每天進行監(jiān)測，若出現(xiàn)圍護體變形過大或變形發(fā)展速率過塊，應立即停止相應范圍的土方開挖，必要時采取回填措施或在坑底設一排松木樁以控制圍護體的變形發(fā)展。

（6）施工人員換班時，要交接挖深、邊坡、操作方法，以確保開挖質量。

（7）機械挖土過程中，支護施工單位要配備足夠的人工，隨時配合清樁修坡，上部配備足夠施工人員將土送至挖土機開挖半徑內。這種方法即可一次交成品，確保工程質量，又可節(jié)省勞動力，降低工程成本。反梁、承臺的開挖必須按設計要求人工進行，用吊機吊運，不得破壞原土。

（8）土方開挖后，及時跟進砼墊層，對于超挖部分必須用碎石回填，并要注意成品的保護工作。

（9）認真執(zhí)行項目部制定的技術、質量管理制度，并落實到人。

（10）認真執(zhí)行項目部制定的技術、質量管理制度。施工中要積累技術資料，如施工日記、設計變更洽商、驗樁、驗線記錄等。土方工程竣工后及時作好有關資料。

5、土方開挖安全要求和安全保證措施

（1）開工前要做好各級安全交底工作并定期開展安全活動。

（2）基坑開挖時，兩人操作間距應大于2.5米。多臺機械開挖，挖土機間距應大于10米。在挖機工作范圍內，不許進行其他作業(yè)。挖土應由上而下，逐層進行，嚴禁先挖坡腳或逆坡挖土。施工機械不得撞擊護坡樁、土釘墻、護坡。

（3）運土車輛出大門時，應有專人指揮，避免發(fā)生事故。

（4）當挖土司機視線不清時應配置專職指揮，挖土機的把桿旋轉區(qū)域嚴禁站立其它人員施工。

（5）運土車輛出大門時，應有專人檢查車輪是否帶泥，并及時清理和做好大門口的保潔工作。

（6）下雨期間進行挖土時，車輛行走的施工道路，宜設草包及防止污染物品，防止車輛污及場外道路環(huán)境。

（7）工地全封閉施工，大門口設水龍頭、排水溝、集水池，出場時必須沖洗干凈，方準離開工地，不準將污泥帶出門外，影響市容。

（8）夜間挖土施工時，應配置足夠的燈光照明。要執(zhí)行現(xiàn)場施工用電規(guī)定，非專業(yè)人員禁止動用機電設備，要經常檢查供電線路、閘箱、機電設備的完好和絕緣情況，供電線路要架空或埋入地下，防止機械碰壓。

（9）為預防邊坡塌方，禁止在邊坡上側堆土，當在邊坡上側堆置材料及移動施工機械時，應距離邊坡上邊緣1.0m以外，材料堆置高度不得超過1.5m。

（10）基坑四周要搭設防護欄，人員上下搭設鋼管直梯。

（11）盡量選擇噪聲低、振動小、公害小的施工機械和施工方法，減少對現(xiàn)場周圍居民的干擾，各種機械作業(yè)時盡量減少噪聲。

四、基坑監(jiān)測

1、監(jiān)測內容

本項目基坑開挖過程中監(jiān)測的主要內容包括：①配合專業(yè)監(jiān)測單位在施工過程中的各項監(jiān)測工作；②監(jiān)測施工過程中周邊建筑物、構筑物的沉降情況；③宏觀觀察坑壁土體發(fā)生位移、裂縫及其發(fā)展情況，發(fā)生異常變化時及時通報項目主管及有關各方以便采取合理的處理措施；④監(jiān)測地下水位變化情況。

2、沉降監(jiān)測點的布置

1#樓：在東側杭州北美醫(yī)院布置2個點，南側新建成的住宅樓布置3個點，西側圍墻下道路布置2個點，北側圍墻上布置3個點。

2#樓：東側圍墻上布置2個點，南側圍墻下道路布置4個點，西側聯(lián)華超市上布置2個點，北側居民樓上布置4個點。詳見沉降監(jiān)測點平面布置圖。

3、監(jiān)測點的保護

施工沉降水準點用3M長鋼筋打入地下，并用混凝土澆筑保護，四周砌筑磚方柱進行保護。施工沉降觀測點在做好后，應設置明顯標志，施工時教育各操作班組對觀測點進行保護，同時要定時進行復測點位高程。

4、監(jiān)測中注意事項

（1）開挖前，應對周圍環(huán)境作一次全面調查，記錄觀測數據初始值?；娱_挖期間一般情況下每天觀測一次，如遇位移、沉降及其變化速率較大時，則應增加監(jiān)測頻率次數。

（2）監(jiān)測數據一般應當天口頭提供給監(jiān)理單位，次日填入規(guī)定的表格提供給建設、監(jiān)理、設計等相關單位，挖土至坑底時應增加監(jiān)測次數。

（3）監(jiān)測人員對監(jiān)測值的發(fā)展和變化應有評述，當接近報警值時應及時通報監(jiān)理，提前有關部門注意。

（4）沉降觀測水準點

建筑物的沉降觀測根據本基坑工程引測的水準點為基準點引測，該水準點必須堅固穩(wěn)定。觀測點按要求埋設牢固穩(wěn)定，能長期保存，觀測點上部必須為突出的有明顯的突出之處，以保證觀測點上能垂直置尺，通視條件良好。沉降觀測時，應特別注意監(jiān)測點的首次高程測定，每個沉降監(jiān)測點首次高程，應在同期進行兩次監(jiān)測后確定。

（5）土體位移、傾斜和可能出現(xiàn)的周邊建筑物裂縫監(jiān)測必須嚴格按規(guī)范和設計要求定期進行直至穩(wěn)定為止。

（6）觀測作業(yè)中應特別遵守以下規(guī)定：

a. 觀測應在成像清晰、穩(wěn)定時進行。

b. 儀器離前、后視水準尺的距離要用卷尺丈量，或用視距法測量，前后視距應盡可能相等。

c. 前、后視距觀測最好用同一根水準尺。

d.前視各點觀測完畢以后，應回視后視點，最后應閉合于水準點上。

（7）測點的保護措施

由于受現(xiàn)場條件的限制，局部監(jiān)測點設置在沿基坑圍墻周邊地面上，且露出地面150mm左右，在施工過程中極容易受損壞，故采用磚砌小窨井把測量管設于窨井內并低于地面100上部用預制水泥蓋板加以保護。

（8）根據基坑施工的實際情況，隨時觀測各種有可能發(fā)生的險情，發(fā)現(xiàn)異常情況，要立即報告項目負責人及有關各方，及時采取措施，排除險情。

（9）設置的專職測量員、安全員必須具備高度的責任心，并要熟悉掌握基坑開挖過程中的各項檢測方法，熟練使用各種監(jiān)測儀器，準備記錄各項監(jiān)測指標，并能加以對照比較，發(fā)現(xiàn)存在問題。

五、深基坑優(yōu)化施工建議

1、優(yōu)化深基坑加固策略

毫無疑問，基坑的挖掘中一定會牽動著基坑周邊的土，相反周邊土體的整體物理性質(形變、穩(wěn)定性等)等因素更會直接關系到基坑施工的穩(wěn)定和質量，所以在基坑挖掘施工中必須進行加固措施，通常加固的方法很多，筆者就實際工作經驗，探討壓密灌漿法進行優(yōu)化加固的措施。

壓密灌漿說到底，就是鉆孔、灌漿以及擴展等幾個過程的融合方法。當土體壓密后，在壓密灌漿過程中，形成的泡沫有時候會很小，因此，灌漿的力度基本朝水平方向擴展。但是當泡沫的直徑隨著時間的推移在變大時，這樣會產生一股巨大而且平均的升力，這種升力真是我們所需要的，因為在地表沉降過程中，合理使用此方法，會使得沉降得以恢復，更好的是，使得周邊建筑能在安全環(huán)境下發(fā)生沉降或者上升。其實更可這樣理解，壓密灌漿是用濃漿置換以及壓密相互作用的結果。據悉，壓密灌漿后的土體容重會大幅增加，而且孔隙度急劇減小，這樣的好處是使得土壤抗壓性能以及抗剪、抗側壓性能都明顯提升。一般來講，此法需要按實際現(xiàn)場來進行加固，對于加固部位的選擇，一般選擇周邊建筑物的基礎在和深基坑開挖邊緣的垂直方向，并且其強度較弱處進行，因為周邊建筑物所受到的水平方向的力量，會成為周邊建筑物致命破壞的原因，因此我們會常常見到在基坑施工過程中，靠基坑一側的裂縫情況較其他方向嚴重。從外圍開始給雜填土層注漿，深度接近基坑開挖深度。壓密灌漿最重要的工序便是注漿孔的施工，注漿孔必須靠近周邊建筑物基礎，第一工序是垂直孔的施工，然后注入漿液，即形成垂直幕墻，其作用為了避免地基土土體側面形變或者斜孔漿液向外流出，最后一道工序便是通過注漿孔向下面的地基層注入漿液，用來大力改變土體的物理特性以及力學特性。實踐證明，壓密灌漿法施工的深基坑，周邊建筑物的沉降數值會在一定時間內達到恢復，大大減小了不均勻沉降的系數，在原有裂縫形成條件下，在短時間裂縫能夠達到彌合效果，而不影響周邊建筑物的安全性能。

2、開挖施工優(yōu)化策略

深基坑的開挖會導致基坑變形和建筑沉降，必須采取合理開挖方式。針對坑內障礙物分布和周邊建筑分布情況，基坑開挖施工嚴格遵循“分段、分區(qū)、限時開挖、限時支撐”的原則。遵循“時空效應”規(guī)律，豎向分層、平面上分塊開挖。地表上通過盆式開挖方式，按先對撐、后角撐的次序施工，最大限度上減少卸載頻率度。必須采用先撐后挖原則，所謂先撐后挖，就是各層、各塊按順序進行挖掘，各個塊的支撐如果沒有做好，絕不挖下一塊?；娱_挖施工全過程必須秉著信息順暢、全程監(jiān)測的技術方案，對基坑圍護結構變形、支撐軸力和周邊建筑沉降、裂縫、傾斜量進行數值測量，并利用計算機系統(tǒng)建立控制中心，用建立信息傳輸以及處理系統(tǒng)，合理賬務周邊建筑應力、裂縫以及地基沉降指標，施工完畢后，利用計算機系統(tǒng)建立深基坑開挖模型，為今后其他工程的開挖提供理論依據。

3、深基坑圍護與支撐的施工

當深基坑在處于工程樁施工工序時，必須在已明確的工程樁內設置好結構柱(即鋼柱)，結構柱作為基坑支護體系的重要成員用于垂直支撐基坑。當工程樁施工完畢，必須馬上進行圍護樁(鉆孔灌注樁)和水泥攪拌樁的施工。根據實際經驗，開挖過程中必須把土體分為不同時間進行開挖的塊，便于工序的開展。一塊結束必須馬上立好支撐，當開挖工作進行到基坑底時，必須全力進行墊層和大底板施工工作，并完成。通常情況下，支撐用的模板采用七夾板，并加強防脫措施。當開挖工作從上層土體進行到下層土體時，必須拆除支撐，不然會造成安全事故。圍護用的圈梁和支撐均為C40早強混凝土，在相同環(huán)境下，所養(yǎng)護的土體強度達到C20標準后才能進行下層土體的開挖工作。拆除設備時采用爆破拆除方式，為保護周邊的地下管線，在爆破前可事先人工鑿斷支護部位，使支護部位和圈梁的連接處斷開，這樣在爆破時，所產生的振動不會給周邊建筑以及其地下管道造成影響。

六、結語

綜上所述，由于本工程采取了先進的施工工藝、性能良好的專用大型設備和完善的技術措施，保證了工程竣工和工期的要求基坑工程完成后，根據對基坑邊壁幾何尺寸進行的測定基坑邊壁穩(wěn)定，基坑四周建構筑物均未受到影響。且隨著我國基礎建設的不斷加強以及改造工程不斷深入，周邊有建筑存在條件下深基坑施工也會日益增多，在施工過程中嚴格遵守相關規(guī)程，在開挖、加固等方面下工夫，堅決把周邊沉降影響減少到最低，隨著施工技術的不斷更新，相信深基坑施工會更上一層樓！

[1] 江正英，趙子縉，趙范.建筑施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] 舒文超.中心城區(qū)復雜周邊環(huán)境下的深基坑施工技術[J].建筑技術，2009(2)：109-112.

TU625

1674-3954（2011）03-0129-03