某住宅項(xiàng)目深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)施工

蔡銀武

【摘 要】隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，眾多基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建，基礎(chǔ)和基坑開挖深度越來(lái)越深，各種公共建筑物的建筑風(fēng)格迥異，給勘察工作帶來(lái)諸多的新課題。文章主要闡述了某住宅項(xiàng)目深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】深基坑；支護(hù)；設(shè)計(jì)；施工

0.工程概況

某建筑住宅項(xiàng)目為一棟雙塔樓聯(lián)臺(tái)建筑工程，北塔樓地上22層，地下2層，地下室基底標(biāo)高-5.2m，；南塔樓地上7層，設(shè)半地下車庫(kù)，框架結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，半地下車庫(kù)基底標(biāo)高-2.9m。由于工程基坑面積大（基坑總面積約3600m2），場(chǎng)地東側(cè)有舊樓房，南側(cè)、西側(cè)為已建成住宅樓房，北側(cè)為交通要道，故需要進(jìn)行基坑支護(hù)。

1.場(chǎng)地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1地質(zhì)條件

支護(hù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)主要為第四系沖淤積物，自上而下分別為：

（1）雜填土黏性土混碎磚石、混凝土碎塊等雜物，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.5m～5.0m分布全場(chǎng)。

（2）中砂：呈灰黃—— 土黃色，石英顆粒多在0.3mm～0.55mm之間，含細(xì)粒土和少量石英細(xì)礫。

（3）粉砂：呈土黃、灰黃色，飽和，中密，少部分上部稍密，局部密實(shí)或松散。

（4）中砂：呈灰黃——土黃色，局部灰白色，石英顆粒多在0.25mm～0.5mm之間，含細(xì)粒土和少量石英礫石。

（5）粉砂：呈土黃灰黃色，含較多細(xì)粒土，質(zhì)純。

1.2水文地質(zhì)條件

該場(chǎng)地地下水為第四系孔隙水，屬潛水類型，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及地下水循環(huán)地下水埋渾0.9m～1.55m。由于中砂層富水性好，粉砂層厚度大，因此第四系孔隙水豐富，涌水量大。場(chǎng)地基巖裂隙水不豐富。

2.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇，一般應(yīng)先考慮本單位現(xiàn)有施工機(jī)構(gòu)，優(yōu)先考慮本工程基礎(chǔ)樁相同類型樁作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，如工程樁采用鋼筋混凝土灌注樁，則基坑支擴(kuò)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量選用這種樁型，其直徑可相應(yīng)選用較小直徑。當(dāng)基坑較深圍護(hù)樁布置允許時(shí)，應(yīng)盡量選用兩排支護(hù)樁。當(dāng)圍護(hù)樁要求達(dá)到防滲要求，基坑深度小于7cm，地表雜填土中磚瓦碎片含量較多時(shí)，不宜單獨(dú)選用水泥攪拌樁。

3.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則及方法

3.1基坑支護(hù)方案的選擇原則

（1）安全可靠。支護(hù)結(jié)構(gòu)要滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定和變形的要求，確保基坑施工及周圍環(huán)境的安全；

（2）經(jīng)濟(jì)合理。在支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠地前提下，從造價(jià)、工期及環(huán)境保護(hù)等方面經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定具有明顯優(yōu)勢(shì)的方案；

（3）便利施工。在安全經(jīng)濟(jì)合理的原則下，要考慮施工的可能性和方便施工。

3.2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分為兩類：（1）承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或基坑底失穩(wěn)、管涌導(dǎo)致土體或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，內(nèi)支撐壓屈失穩(wěn)，支護(hù)樁墻錨桿抗拔失效等；（2）正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的表形已破壞基坑周邊環(huán)境的平衡狀態(tài)并產(chǎn)生了不良影響，如引起周邊相鄰的建筑物傾斜、開裂；道路沉降、開裂；周邊的地下管線沉降變形開裂等。

4.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該包括下列內(nèi)容：（1）支護(hù)體系的方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和選型；（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定和變形計(jì)算；（3）基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算；（4）基坑降水或止水帷幕設(shè)計(jì)以及圍護(hù)墻的抗?jié)B設(shè)計(jì)；（5）基坑開挖與地下水變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對(duì)基礎(chǔ)樁、鄰近建筑物和周邊環(huán)境的影響；（6）基坑開挖施工方法的可行性及基坑施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)要求。

5.基坑支護(hù)的施工流程

深基坑支護(hù)的施工流程一般包括：施工前準(zhǔn)備、支護(hù)樁的施工、聯(lián)系梁的施工、錨桿的施工、土方開挖。支護(hù)樁一般采用人工挖孔樁，然后用鋼筋混凝土做護(hù)壁。聯(lián)系梁施工時(shí)，先開挖基槽，經(jīng)驗(yàn)收合格后，進(jìn)行抗?jié)B墻混凝土的澆筑，最后再對(duì)聯(lián)系梁施工。基坑挖至錨桿標(biāo)準(zhǔn)高度后，開始進(jìn)行鉆孔、制作錨頭、穿錨索、注漿，安裝聯(lián)系梁，穿外錨具，然后錨固，最后進(jìn)行錨桿試驗(yàn)。土方開挖要采用分層開挖，對(duì)挖出的土方要隨時(shí)挖出隨時(shí)運(yùn)走，把土清理干凈。在施工整個(gè)流程中，需要對(duì)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握工程情況，確保安全并對(duì)后來(lái)工作提供決策指導(dǎo)。

6.本項(xiàng)目基坑護(hù)坡的技術(shù)難點(diǎn)分析

6.1基坑大土質(zhì)差

該工程屬大型深基坑。上部2.5～4.0m內(nèi)均為雜壤土，土質(zhì)屬中軟地層，這樣無(wú)論是土釘護(hù)坡還是護(hù)坡樁護(hù)坡都有一定的施工難度。

6.2地下障礙物的存在

由于本工程位于舊城區(qū)內(nèi)，地下各種廢棄管和人防等地下障礙物的位置、埋深、走向、數(shù)量不詳，造成地下水滲漏，其位置水量不清。

6.3地下水的存在

由于本場(chǎng)區(qū)槽深內(nèi)存在大量上層滯水，盡管采用了深井井點(diǎn)降水措施，但因該滯水主要來(lái)自廢棄的各種地下管線，其位置深度走向及水量不清，勢(shì)必造成護(hù)坡面存在局部滲水，這就要求車工程護(hù)坡時(shí)必須采用封堵和導(dǎo)排措施相結(jié)合方可確保邊坡的安全。

6.4服務(wù)期限長(zhǎng)

由于該建筑物地下結(jié)構(gòu)面積大、工序多，且屬于邊施工、邊設(shè)計(jì)，護(hù)坡的服務(wù)期相對(duì)較長(zhǎng)。同時(shí)本工程支護(hù)體系面臨雨季考驗(yàn)，這就要求其護(hù)坡體系要絕對(duì)安全可靠。

7.基坑支護(hù)方案的確定

7.1一次支護(hù)

（大面積開挖至-3.2-4.8m）：采用雙排φ550@350深層攪拌樁帷幕防滲措施，東側(cè)及北側(cè)樁長(zhǎng)16.5m，南側(cè)及西側(cè)樁長(zhǎng)14m。南側(cè)采取天然放坡開挖的支護(hù)措施，并在坡面掛@300鋼筋網(wǎng)噴c20混凝土80mm厚以保持坡面穩(wěn)定。東側(cè)、西側(cè)和北側(cè)垂直開挖采取土釘墻噴錨網(wǎng)支護(hù)措施，土釘間距1100×1100mm，土釘長(zhǎng)度9m～12m，傾角15度，噴錨網(wǎng)為掛φ6@200鋼筋網(wǎng)噴c20混凝土100mm厚。

7.2二次支護(hù)

采用單排灌注樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)置樁頂冠梁、角撐和對(duì)撐，東側(cè)和北側(cè)的灌注樁為1000@1200，樁長(zhǎng)16.5m，入土深度9m，南側(cè)和西倒的灌注樁為φ800@1000，樁長(zhǎng)15m，入土深度7.5m。此外，在擋土樁外圍增設(shè)單排φ550@350深層攪拌樁帷幕的防滲措施，樁長(zhǎng)11.6m。

8.支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

8.1深層攪拌樁施工

深層攪拌樁采用PH-5型樁機(jī)施工，嚴(yán)格控制樁位、垂直度，漿液配比，出漿口壓力保持在0.3Mpa～0.4Mpa等工序過(guò)程，以確保成樁的質(zhì)量。

8.2灌注樁施工

該支護(hù)工程設(shè)計(jì)為大孔徑灌注樁，采用螺旋鉆進(jìn)成孔、汽車吊分段安放鋼筋籠和導(dǎo)管法水下灌注混凝土。嚴(yán)格控制成孔、清孔，鋼筋籠制作、安放，混凝土配制、灌注等工序過(guò)程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以確保成樁的質(zhì)量。

8.3土釘墻、噴錨網(wǎng)施工

噴錨網(wǎng)施工分段分層進(jìn)行，嚴(yán)格控制涅凝土配比、水灰比；鋼筋網(wǎng)片制作、安裝，噴頭工作風(fēng)壓保持在0.1Mpa～0.12Mpa（下轉(zhuǎn)第220頁(yè)）（上接第119頁(yè)）為宜；土釘墻施工嚴(yán)格控制威孔傾角，土釘頭與墊板的聯(lián)結(jié)、注漿漿液的灰漿比、木灰比、注漿工藝等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

8.4冠梁、角撐及對(duì)撐施工

先開挖冠梁角撐及對(duì)撐的基槽，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后，再進(jìn)行冠粱施工，待冠梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行角撐及對(duì)撐的施工，角撐及對(duì)撐均采用355×10鋼管。

8.5土方開挖

根據(jù)本工程基坑的深度和現(xiàn)場(chǎng)條件，采用分層開挖，隨挖隨外運(yùn)，及時(shí)進(jìn)行土釘墻，噴錨網(wǎng)的施工，土方開挖至-4.8m。

9.支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測(cè)

為保證施工質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，需對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)及施工監(jiān)測(cè)，主要內(nèi)容有：（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、擋土樁深度位移觀測(cè)；（2）深層攪拌樁驗(yàn)收試驗(yàn)；（3）土釘錨桿抗拔試驗(yàn)；（4）基坑周邊土體沉降觀測(cè)；（5）周邊建筑物的沉降，傾斜觀測(cè)；（6）樁身質(zhì)量檢測(cè)；（7）對(duì)撐軸力監(jiān)測(cè)。從檢測(cè)及監(jiān)測(cè)的結(jié)果來(lái)看，各現(xiàn)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)所允許的范圍之內(nèi)。

10.支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)

（1）水平變形觀測(cè)。a.沿基坑周邊布設(shè)水平位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)8個(gè)，每組基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)通視；b.在護(hù)坡樁樁頂或冠梁上布設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)20個(gè)，采用小角法觀測(cè)；c.水平位移觀測(cè)應(yīng)在基坑開挖前測(cè)得初始值，且不應(yīng)少于兩次，自基坑開挖開始至挖到基坑底標(biāo)高后一個(gè)月內(nèi)每周觀測(cè)一次，此后至基坑回填期間每?jī)芍苡^測(cè)一次。

（2）沉降變形觀測(cè)。a.沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)不少于3個(gè)，距離降水井不小于200m；b.在基坑周邊已有建筑設(shè)置沉降觀測(cè)60個(gè)，沉降觀測(cè)等級(jí)為二等水準(zhǔn)；c.沉降觀測(cè)應(yīng)在基坑降水前測(cè)得初值，且不應(yīng)少于兩次，自基坑降水開始至降到設(shè)計(jì)水位后一個(gè)月內(nèi)每周觀測(cè)一次，此后至降水結(jié)束每?jī)芍苡^測(cè)一次，直至沉降穩(wěn)定。

11.結(jié)語(yǔ)

在城市鬧市區(qū)高層建筑的深基坑施工工程中，應(yīng)因地制宜，基坑圍護(hù)方案應(yīng)進(jìn)行方案比較，加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)基坑周邊環(huán)境特點(diǎn)選擇支護(hù)方案。降水引起的地面沉降比較復(fù)雜，不能單靠理論計(jì)算的手段解決。該地區(qū)的地下水呈逐年上升趨勢(shì)，本工程又采取了降水措施，對(duì)于粉土層中的降水引起的地面沉降應(yīng)作為繼續(xù)深入研究的課題。 [科]