深基坑施工技術(shù)實(shí)踐探究

廖永新

摘要：隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑施工越來(lái)越多，深基坑工程施工主要包括基坑支護(hù)體系施工和土方開(kāi)挖，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。本文結(jié)合深基坑工程實(shí)際，對(duì)其施工技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：深基坑工程;施工技術(shù)

1 工程概況

本工程由六星級(jí)酒店及5A級(jí)寫(xiě)字樓組成，地下室為2層，六星級(jí)酒店地上20層，建筑總高度94.4 m。5A級(jí)寫(xiě)字樓地上42層，建筑總高度180 m，基礎(chǔ)采用后注漿鉆孔灌注樁，主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

1.1深基坑設(shè)計(jì)概況

本工程基坑長(zhǎng)148 m，寬97 m，開(kāi)挖面積約14 356 m2，開(kāi)挖深度約11.85 m，局部深度18.15m，土方量約1.75×105 m3。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系由垂直擋土結(jié)構(gòu)和水平支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成，其中垂直擋土結(jié)構(gòu)由支護(hù)樁和被動(dòng)區(qū)加固高壓旋噴樁兩部分組成，支護(hù)樁作為基坑擋土結(jié)構(gòu)，水泥土深層攪拌樁形成止水帷幕。水平支撐結(jié)構(gòu)由內(nèi)撐和錨土釘掛網(wǎng)噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)組成。

1.2巖土工程條件

根據(jù)勘察報(bào)告資料，場(chǎng)區(qū)地層簡(jiǎn)述如下：①-1雜填土;①-2素填土;②粉質(zhì)粘土夾粉土;③-1粉土夾粉細(xì)砂;③-2粉質(zhì)粘土夾粉土;④-1粉砂夾粉土;④-2細(xì)砂;⑤砂礫石;⑥-1粉砂巖泥巖互層（強(qiáng)風(fēng)化）;⑥-2粉砂巖泥巖護(hù)層（中風(fēng)化）。

1.3水文地質(zhì)條件

本場(chǎng)地分布有上層滯水和孔隙承壓水兩種類(lèi)型地下水。

上層滯水主要賦存于①-1雜填土和①-2素填土層中，無(wú)統(tǒng)一水面，大氣降水、地表水和生產(chǎn)、生活用水滲入是其主要的補(bǔ)給來(lái)源?？辈炱陂g測(cè)得其穩(wěn)定水位埋深為0.5-1.8m。

孔隙承壓水主要賦存于（3-1）粉土夾粉砂（4-1）粉細(xì)砂夾粉土、（4-2）細(xì)砂、（5）卵石類(lèi)土中，與江水具有水力聯(lián)系，其上覆粘性土層及下伏基巖為相對(duì)隔水層。根據(jù)區(qū)域資料，承壓水位豐水季節(jié)絕對(duì)高程為22.0 m左右，本場(chǎng)地承壓水水頭高度年變化幅度在3.0-5.0m之間。

2 主要施工技術(shù)

2.1鉆孔灌注支護(hù)樁施工

支護(hù)樁采用灌注樁，成孔工藝為正循環(huán)鉆孔灌注：樁徑1200 mm，樁中心距1500 mm，數(shù)量為367根，有效樁長(zhǎng)為25-27m，沿基坑周邊布置，砼強(qiáng)度為C30。支護(hù)樁頂設(shè)置1 400 mm×1 000mm鋼筋混凝土冠梁，與水平支撐形成整體支護(hù)體系。

2.2主要工藝要求

（1）支護(hù)樁定位。為避免孔口坍塌，保證樁位準(zhǔn)確，本工程挖設(shè)泥漿槽，采用全站儀測(cè)試的方法進(jìn)行定位，具體施工方法如下：

1）在原有場(chǎng)地放出排樁中心線(xiàn)，用反鏟挖掘機(jī)沿排樁中心線(xiàn)挖設(shè)1 400 mm寬、1 500 mm深的泥漿槽。

2）成槽后，利用全站儀對(duì)樁位中心點(diǎn)放線(xiàn)，中心點(diǎn)確認(rèn)后，將18 mm的鋼筋打入土中，施工過(guò)程中不得隨意破壞，并隨時(shí)復(fù)核。

（2）泥漿護(hù)壁。根據(jù)地質(zhì)條件，上部土層采用自然造漿，正循環(huán)鉆探工藝成孔。正循環(huán)鉆機(jī)工作時(shí)，土屑通過(guò)鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。

（3）成孔要求。

1）鉆孔開(kāi)鉆時(shí)要緩慢勻速進(jìn)行，當(dāng)鉆孔超過(guò)1.5-2 m時(shí)，采用正常速度鉆進(jìn)，鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中應(yīng)保持足夠的鉆壓力，以保證成孔垂直度。

2）鉆進(jìn)終孔后，在下放鋼筋籠之前進(jìn)行第一次清孔，待孔內(nèi)返出漿液中無(wú)泥塊泥皮可視為一次清孔完畢。在鋼筋籠下放后進(jìn)行第二次清孔，利用灌注水下混凝土的導(dǎo)管作為吸泥管，使用高壓風(fēng)作動(dòng)力將孔內(nèi)泥渣抽排出孔。

3）對(duì)于支護(hù)樁位置出現(xiàn)木樁及紅砂巖的，采用沖擊鉆成孔的方式完成施工。

4）相鄰鉆孔采用跳花打法，砼澆筑3天后方可施工相鄰樁?；炷敛扇∷聺仓姆椒?，且混凝土粗骨料的粒徑不大于40 mm，坍落度應(yīng)控制在180±20 mm，隨時(shí)探測(cè)孔內(nèi)混凝土面位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，以避免導(dǎo)管提離混凝土面造成斷樁。

5）部分支護(hù)樁采用旋挖成孔工藝，現(xiàn)場(chǎng)采用回旋鉆配合造漿。

3 止水帷幕施工

止水帷幕設(shè)計(jì)采用單排三軸深層攪拌樁，有效樁長(zhǎng)19 m，樁端進(jìn)入坑底4.0 m左右。三軸攪拌樁直徑900 mm，間距600 mm，攪拌樁固化劑采用Psa32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥，摻入比為18%，水灰比為45%-55%。后期止水帷幕采用單軸雙排攪拌樁，單軸攪拌樁直徑500 mm，間距300mm，兩排樁體施工必須保持連續(xù)性。

3.1內(nèi)支撐的施工

內(nèi)支撐構(gòu)件主要采用冠梁、角撐梁、對(duì)頂撐梁邊析架一起形成鋼筋混凝土平面支撐析架。支撐梁截面：冠梁截面尺寸1 400 mm×1 000 mm，角撐與對(duì)頂撐截面尺寸分別為800 mm×900 mm，700 mm×800 mm和500 mm×700mm，采用立柱樁型鋼格構(gòu)柱支承水平支撐節(jié)點(diǎn)。

由于施工正值冬季，應(yīng)提高支撐結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，并添加早強(qiáng)劑，確保在下層土方開(kāi)挖之前，支撐混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在施工內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)墊層后，墊層面鋪設(shè)彩條布或塑料薄膜，再進(jìn)行內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工。格構(gòu)柱采用臨近的工程樁代替，以避免造成后期底板滲水。

3.2土釘掛網(wǎng)噴射混凝土施工

沿基坑四周布置，坡度為1：0.75。1.20 m長(zhǎng)22@1.5×1.2 m鋼筋土釘呈梅花型布置，土體面層鋪設(shè)6 @ 200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，噴射80 mm（±20 mm）厚的C20細(xì)石混凝土。在含水層、軟弱地層及基坑底部設(shè)置排水管，以便噴錨面層與土壁間滲流水及時(shí)排出。

考慮到基坑南側(cè)緊鄰高層住宅，在基坑內(nèi)某段12 m范圍內(nèi)進(jìn)行高壓旋噴樁被動(dòng)土加固，樁徑1000 @ 800，加固區(qū)內(nèi)側(cè)6m范圍內(nèi)樁長(zhǎng)為5 m，外側(cè)6m范圍內(nèi)樁長(zhǎng)為3m。由于支護(hù)樁間土體穩(wěn)定性差，為了保證地下階段施工安全，支護(hù)樁外側(cè)及樁間采用也土釘掛網(wǎng)噴射混凝土施工，有效防止了樁間土體脫落等情況造成的安全隱患。

3.3土方開(kāi)挖

本工程按基礎(chǔ)施工節(jié)點(diǎn)將土方劃分為三個(gè)區(qū)：I區(qū)（五星級(jí)酒店區(qū)域），II區(qū)（裙樓區(qū)域）和111區(qū)（寫(xiě)字樓區(qū)域），由Ⅱ區(qū)向Ⅲ區(qū)開(kāi)挖。土方開(kāi)挖共分三層開(kāi)挖：第一層開(kāi)挖至水平支撐墊層位置（-4.7m），第二層（I-2，II-2，Ⅲ-2）開(kāi)挖至-9.0 m，第三層（Ⅰ-3，Ⅱ-3，Ⅲ-3）裙樓部分大面開(kāi)挖至-11.55 m，塔樓部分開(kāi)挖至一16.55～-18.00 m。

為保證Ⅱ區(qū)土方開(kāi)挖后基坑的安全，需對(duì)Ⅲ區(qū)未挖土方向Ⅱ區(qū)放1：1的坡，以卸載Ⅲ區(qū)未挖土方對(duì)且區(qū)坑內(nèi)的土壓力。并對(duì)邊坡采用土釘掛網(wǎng)加固。同時(shí)在Ⅲ區(qū)分界面土方頂部增設(shè)一道磚砌隔擋，以防止Ⅲ區(qū)工程樁施工時(shí)，泥漿流入至Ⅱ區(qū)。

坑中坑開(kāi)挖深度為-16.55 m和-18.00 m，與底板相對(duì)開(kāi)挖高差為5 m和6.45 m。邊坡開(kāi)挖采用1：1比例放坡，護(hù)坡采用6.5@200鋼筋單層雙向綁扎成鋼筋網(wǎng)，采用1.2 m土釘加固，噴射150 mm厚砼加固。

水平支撐施工時(shí)，工區(qū)和且區(qū)水平支撐先平行施工，形成環(huán)形整體，以抵抗基坑周邊形變。三個(gè)區(qū)域第一層土方開(kāi)挖由水平支撐向坑內(nèi)施工，方便水平支撐的插入。

第一層土方首先開(kāi)挖，采用機(jī)械大開(kāi)挖，第二層土方開(kāi)挖需待角撐對(duì)撐混凝混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方可開(kāi)挖。

由于二層土方需在水平支撐下掏挖，因此開(kāi)挖時(shí)先沿水平支撐外側(cè)向下開(kāi)槽，并由水平支撐向基坑中心挖土運(yùn)出。

第三層土方繼續(xù)由小型挖掘機(jī)掏土并形成坑中坑后，逐漸退挖至出土坡道，最終由人工配合長(zhǎng)臂挖掘機(jī)挖除剩余坡道土方。

3.4基坑降水

地下水控制設(shè)計(jì)采用深井降水，井深35 m，共設(shè)計(jì)15口降水井，6口觀(guān)測(cè)井，均勻布置在整個(gè)基坑。對(duì)抽出的地下水采用400的鋼管進(jìn)行排水，統(tǒng)一排入市政排水系統(tǒng)。

由于基坑底粉質(zhì)粘土夾粉土及粉土夾粉細(xì)砂含水量大，現(xiàn)場(chǎng)在基坑底部設(shè)置800 mm×1000mm盲溝，每隔25 m設(shè)置一個(gè)2000 mm×2000mm×1500 mm的集水井，井內(nèi)設(shè)置泥漿泵。集水井和泥漿泵組成坑底降排水系統(tǒng)，以控制該層水量。

3.5基坑監(jiān)測(cè)

3.5.1監(jiān)控項(xiàng)目

基坑的安全與穩(wěn)定，集中體現(xiàn)在土體的變位和支護(hù)體系水平位移。隨著土方開(kāi)挖深度的增加和大面積降水的影響，邊坡周?chē)馏w會(huì)產(chǎn)生變化，動(dòng)態(tài)跟蹤變位監(jiān)測(cè)是基坑施工過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容?；邮┕て陂g每3天觀(guān)測(cè)一次，遇大雨或變形速率過(guò)大等情況時(shí)，加密觀(guān)測(cè)次數(shù)?；颖O(jiān)測(cè)發(fā)生異?；蚶塾?jì)達(dá)到監(jiān)控報(bào)警值，應(yīng)立即停止施工并通知相關(guān)施工方采用應(yīng)急措施。

3.5.2報(bào)警控制指標(biāo)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的報(bào)警控制指標(biāo)如表1所示。

序號(hào)

檢測(cè)項(xiàng)目

報(bào)警指標(biāo)

1

支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移

≤32 mm或連續(xù)3天位移速率大于5 mm/d時(shí)

2

承壓水位變化

0.5 m/d

3

煤氣管道變形

沉降或水平位移不應(yīng)超過(guò)10 mm，連續(xù)3天超過(guò)2 mm/d

4

供水管道變形

沉降或水平位移不應(yīng)超過(guò)30 mm，連續(xù)3天超過(guò)5 mm/d

5

立柱樁差異隆沉

立樁樁隆起或沉降不得超過(guò)10 mm，每天發(fā)展不超過(guò)2 mm

4 總結(jié)及體會(huì)

在工程基坑施工過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用綜合施工技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)了諸如支護(hù)樁施工協(xié)調(diào)、基坑降排水、側(cè)壁滲水處理等深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了一批技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)管理人員的綜合能力，為今后類(lèi)似施工工程提供了良好的組織和技術(shù)儲(chǔ)備。以下為施工中主要管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)措施的總結(jié)和體會(huì)。

4.1 支護(hù)樁施工協(xié)調(diào)

支護(hù)樁施工采用正循環(huán)鉆孔灌注樁，鉆進(jìn)等工序相對(duì)操作簡(jiǎn)單，針對(duì)性地控制定位、垂直度、鉆速、泥漿性能等，使其基本可處于受控狀態(tài)。支護(hù)樁施工控制的關(guān)鍵因素在于工序組織與資源保障的協(xié)調(diào)工作。例如，鋼筋工的充足配備影響鋼筋籠加工制作及入孔的進(jìn)度，泥漿車(chē)不到位影響泥漿的正常抽排，混凝土供應(yīng)影響灌樁進(jìn)度和連續(xù)性，場(chǎng)內(nèi)道路是否暢通，如果以上四項(xiàng)如無(wú)法保證，將會(huì)造成成孔后擱置時(shí)間較長(zhǎng)，直接導(dǎo)致樁孔縮徑和斷樁，嚴(yán)重影響樁身質(zhì)量。因此，必須做好施工準(zhǔn)備，規(guī)劃好鉆機(jī)、泥漿池和現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路的布置，保證各工種配備，使吊車(chē)、挖掘機(jī)、鎬頭機(jī)、泥漿車(chē)、汽車(chē)泵等輔助設(shè)備齊全，混凝土保證專(zhuān)人協(xié)調(diào)、連續(xù)供應(yīng)。尤其在旋挖機(jī)成孔時(shí)要按不同的地質(zhì)情況嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，保證泥漿供應(yīng)，且必須配備充足的自卸汽車(chē)，挖出的土方應(yīng)及時(shí)外運(yùn)，方可保證成樁質(zhì)量及作業(yè)面的寬敞。

4.2邊坡加固

本工程基坑頂部土體放坡卸載高度最大為4 m，土質(zhì)多為雜填土，邊坡易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，針對(duì)塌方部位采取清除塌方土體，然后花管注漿，再施工土釘掛網(wǎng)噴射混凝土施工。對(duì)易發(fā)生塌方的部位提前采用預(yù)壓鋼板樁和花管注漿，再進(jìn)行開(kāi)挖和土釘掛網(wǎng)噴射混凝土等方式進(jìn)行加固，以保證邊坡的安全。

4.3側(cè)壁滲水處理

基坑滲水帶出大量泥砂是導(dǎo)致基坑及周邊設(shè)施沉降變形的最主要因素，止水帷幕是防止基坑滲水的關(guān)鍵工序，保證止水帷幕的連續(xù)性是施工的重中之重。由于本工程臨近江，部分止水帷幕的缺陷造成基坑側(cè)壁出現(xiàn)兩處滲水點(diǎn)，水量較大且?guī)в心嗌?，該部位上層土體出現(xiàn)較明顯的沉降，因此在施工現(xiàn)場(chǎng)采取了截砂導(dǎo)水的處理方法。

在邊坡頂部采用48花管添加水玻璃注漿加固.深度深于滲水點(diǎn)3 m?？拥捉厣皩?dǎo)水.在滲水點(diǎn)處堆碼砂袋形成池狀，高度高于滲水點(diǎn)1m，砂池內(nèi)填埋瓜米石和中粗砂濾水保砂，直至泥砂不再上涌。在砂池上方距頂部20 cm處留設(shè)瀉水孔，池外設(shè)集水坑抽排。經(jīng)以上處理方案實(shí)施后，滲水量明顯減少且無(wú)泥砂，從而有效地控制了基坑側(cè)壁的滲水，使基坑沉降得到了有效的控制。

4.4換撐工藝選擇

本工程根據(jù)節(jié)點(diǎn)要求分區(qū)施工，且支護(hù)體系較復(fù)雜，水平支撐的置換相對(duì)困難。原設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土換撐板整體換撐的方案，由于等待混凝土強(qiáng)度的技術(shù)間歇期較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)要求。經(jīng)與業(yè)主和設(shè)計(jì)單位協(xié)商，確定在地下外墻防水施工完成后，采用C15防水混凝土回填至地下二層頂板標(biāo)高作為換撐，不僅施工便捷，整體性好，確保了基坑及周邊的安全和施工進(jìn)度，而且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。