深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及其突發(fā)事故的處理

何建波 王 俊 張省華 徐 龍

上海綠地建筑工程有限公司 上海 200063

1 工程概況

1.1 一般概況

背景工程為人防地下車(chē)庫(kù)，位于昆山市花橋鎮(zhèn)，為地下2層框架結(jié)構(gòu)，地庫(kù)大面積開(kāi)挖深度為9.20 m，集水井開(kāi)挖深度為10.20 m。

1.2 周邊環(huán)境

本地庫(kù)地處場(chǎng)地內(nèi)部，距離周邊市政管線和市政道路較遠(yuǎn)，在基坑開(kāi)挖范圍以外。地庫(kù)結(jié)構(gòu)外墻距用地紅線尚遠(yuǎn)，但基坑四周鄰近在建的號(hào)房共計(jì)11棟，為14～34層高層住宅樓，地庫(kù)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)距號(hào)房最近為1.50 m，最遠(yuǎn)的距離基坑邊31 m。待地庫(kù)開(kāi)挖時(shí)周邊號(hào)房已經(jīng)結(jié)構(gòu)封頂，且周邊號(hào)房底板底標(biāo)高為-4.70 m及-6.70 m，地庫(kù)的挖深標(biāo)高為-9.30 m，最大高差4.60 m，因此地庫(kù)周邊的環(huán)境保護(hù)主要是針對(duì)在建住宅樓及其工程樁。

1.3 地質(zhì)情況

擬建場(chǎng)地屬長(zhǎng)江三角洲濱海平原相地貌類(lèi)型，為古河道沉積區(qū)，土層主要由雜填土、黏性土、淤泥質(zhì)土、粉土及砂土等組成。地下水淺水位年變化幅度約1 m，常年最高淺水位埋深0.50 m，承壓水主要賦存于⑨層細(xì)砂層中，埋深約70 m，故本場(chǎng)地承壓水對(duì)工程建設(shè)無(wú)影響。

1.4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)概況

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為：外排止水帷幕采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)排圍護(hù)樁采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30的φ800 mm鉆孔灌注樁，再加2道強(qiáng)度等級(jí)為C30的鋼筋混凝土支撐。同時(shí)，考慮到施工道路、挖土操作面及混凝土澆筑等情況，故在第1道支撐上布置棧橋板，如圖1所示，其中陰影部分為棧橋。

圖1 第1道支撐平面及土方開(kāi)挖流程

1.5 主要施工難點(diǎn)

本工程為地下2層車(chē)庫(kù)，基坑深、地下水位高，基坑四周11棟高層住宅已完成結(jié)構(gòu)封頂且局部距基坑較近，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)圍護(hù)支撐體系、止水帷幕體系、高層建筑物監(jiān)測(cè)等存在一些難以解決的問(wèn)題。

2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程施工

2.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式

基坑外排采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁止水，內(nèi)排采用φ800 mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，另加2道鋼筋混凝土支撐?；訃o(hù)施工的場(chǎng)地平面布置如圖2所示，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖3所示。

2.2 基坑圍護(hù)樁施工

1）水泥土攪拌樁施工。止水帷幕采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁，樁間搭接0.85 m（打一套一），水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.O 42.5，水泥用量為25%，水灰比1∶0.5。采用一噴一攪方式，攪拌頭提升速度控制在1 m/min以?xún)?nèi)，注漿泵出口壓力控制在0.40～0.60 MPa。樁與樁搭接時(shí)間不應(yīng)超過(guò)24 h，若超過(guò)24 h，則第2根樁在施工時(shí)要增加注漿量20%左右，同時(shí)減慢提升速度；如因相隔時(shí)間太長(zhǎng)，致使無(wú)法搭接的，則要在外側(cè)補(bǔ)1～2根攪拌樁，以確保將來(lái)基坑開(kāi)挖時(shí)不至于大量漏水。攪拌樁施工完成28 d后，方可進(jìn)行基坑開(kāi)挖。

圖2 基坑圍護(hù)施工平面布置示意

圖3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意

2）圍護(hù)鉆孔灌注樁施工。鉆孔灌注樁樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土保護(hù)層厚35 mm，鉆孔灌注樁采用的水泥強(qiáng)度等級(jí)不得低于P.O 42.5，嚴(yán)禁采用快硬性水泥，不同品牌、強(qiáng)度等級(jí)、廠家的水泥不得用于同一根樁內(nèi)。鋼筋籠主筋采用焊接，搭接長(zhǎng)度為雙面焊5d，單面焊10d，主筋接頭間距不小于1 m，同一截面鋼筋接頭不得大于總根數(shù)的1/2。鋼筋籠必須采用兩點(diǎn)起吊，確保垂直度。試件采用邊長(zhǎng)10 cm的試模制作，每根樁不少于1組，采用標(biāo)養(yǎng)。

3）格構(gòu)柱及立柱樁施工。格構(gòu)柱所有鋼構(gòu)件采用的鋼材均為Q235，所有焊縫均為滿焊，焊縫高10 mm，焊條型號(hào)為E43型。立柱樁采用鉆孔灌注樁，立柱樁φ850 mm，施工要求同圍護(hù)鉆孔灌注樁，內(nèi)插格構(gòu)鋼立柱，格構(gòu)柱插入立柱樁內(nèi)長(zhǎng)度不小于2 m，插入時(shí)嚴(yán)格控制頂端標(biāo)高，防止格構(gòu)柱頂?shù)陀诘?道支撐底面。格構(gòu)柱錨入第1道支撐梁內(nèi)500 mm處，垂直度控制在1/200內(nèi)，中心偏差值為-10～+10 mm。穿過(guò)底板的立柱樁在底板中需加焊止水片，防止地下水滲入。

4）壓密注漿施工。由于水泥土攪拌樁與鉆孔灌注樁之間的間隙存在土體，此部分砂性土及粉性土容易在開(kāi)挖和降水過(guò)程中流失，造成水泥土攪拌樁折斷，從而使止水帷幕局部失效而引起滲漏，因此在攪拌樁與灌注樁之間的間隙處采用壓密注漿的形式進(jìn)行填充。壓密注漿漿液的水泥（P.O 42.5級(jí)）∶水=1∶0.5，注漿管分層厚度為0.50 m，注漿流量為6～8 L/min，單點(diǎn)注漿量為30 L。

2.3 降水施工

本工程基坑降水采用真空深井泵降水結(jié)合輕型井點(diǎn)降水。按設(shè)計(jì)要求，深井泵按每350 m2布置1口，基坑內(nèi)共設(shè)置37口井；輕型井點(diǎn)降水沿基坑周邊均勻布置，分3次降水，每次12套，共36套（圖4）。

圖4 深井降水平面布置示意

2.4 土方開(kāi)挖、支撐施工

土方開(kāi)挖流程為：設(shè)備進(jìn)場(chǎng)→平整場(chǎng)地→深井降水→深井降水預(yù)降7 d后開(kāi)始第1層土方開(kāi)挖，開(kāi)挖至基坑標(biāo)高-1.65 m→圈梁、第1道鋼筋混凝土支撐、棧橋施工→混凝土養(yǎng)護(hù)→第2層土方開(kāi)挖至第2道支撐底標(biāo)高-6.30 m→第2道鋼筋混凝土支撐和混凝土圍檁施工→開(kāi)挖第3層土方至基坑底標(biāo)高-9.30 m（其中包括電梯井深坑部位挖土）。

開(kāi)挖原則：基坑土方開(kāi)挖共分3層進(jìn)行，土方開(kāi)挖總體流向?yàn)橛晌飨驏|，按照后澆帶進(jìn)行分段，共分為6個(gè)流水段；后段土體開(kāi)挖須待前段支撐或底板強(qiáng)度達(dá)到80%以上；第2層土方開(kāi)挖須在第1道支撐全部完成7 d后；第3層土方開(kāi)挖須在第2道支撐全部完成7 d后，且開(kāi)挖進(jìn)度與底板施工需同步進(jìn)行，開(kāi)挖長(zhǎng)度不能超過(guò)底板澆筑段50 m。

由于支撐分段施工，每次澆筑支撐混凝土要記錄日期，確保下道土體開(kāi)挖時(shí)，支撐混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求[1,2]。

3 基坑施工遇到險(xiǎn)情及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警的處理

3.1 基坑漏水處理

3.1.1 第1次堵漏

在31#房處施工開(kāi)挖到第2道支撐底標(biāo)高時(shí)，圍護(hù)壩體出現(xiàn)1個(gè)φ30 cm的缺口，發(fā)生大量漏水的情況，水流又大又急，搶險(xiǎn)人員無(wú)法在里側(cè)進(jìn)行封堵，只能把已開(kāi)挖的土體回填，回填范圍以透水部位為中心半徑為10 m的范圍內(nèi)，并進(jìn)行壓實(shí)。再?gòu)脑邏盒龂姌恫课挥秒p液注漿進(jìn)行加固，深度為至坑底以下2 m。坑外加固完成，隔天再將回填土體開(kāi)挖，在原來(lái)滲漏點(diǎn)處插入導(dǎo)流管，并在其周邊利用快硬水泥進(jìn)行封堵，最后再將引流管進(jìn)行結(jié)扎。

3.1.2 第2次堵漏

在開(kāi)挖第3層土體時(shí)，同一個(gè)部位，在標(biāo)高-8.00 m處又出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，再次回填后，經(jīng)研究決定仍采用坑外雙液注漿。由于此處坑外地下障礙物較多，一般的取孔機(jī)打不下去，故借用檢測(cè)中心鉆心取樣的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行打孔，深度至坑底以下2 m。經(jīng)過(guò)2 d的注漿，監(jiān)理也進(jìn)行了旁站，本次注漿充分、到位，再開(kāi)挖時(shí)未見(jiàn)滲漏現(xiàn)象。

此處土體挖至坑底標(biāo)高-9.30 m后，為了防止此處再發(fā)生滲漏現(xiàn)象，故在鉆孔灌注樁上進(jìn)行植筋，做1道長(zhǎng)10 m、厚300 mm的鋼筋混凝土擋墻，位于坑底以下500 mm、坑底以上1 500 mm處。

3.2 支撐軸力超報(bào)警值的處理

隨著第2層土體的開(kāi)挖，基坑西段第1道支撐的CL2、CL4、CL5三個(gè)軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不斷上升，其中，CL2軸力一度突破4 500 kN，設(shè)計(jì)報(bào)警值為3 000 kN。在監(jiān)測(cè)報(bào)告所反映出的軸力不斷上升過(guò)程中，多次同設(shè)計(jì)匯報(bào)此情況，催促設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)算，并出書(shū)面文件將2道支撐的軸力報(bào)警值提高至5 500 kN，此后支撐軸力均未超過(guò)5 500 kN。

3.3 立柱樁上浮及支撐裂縫處理

1）在第2層土體開(kāi)挖后，監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示第1道支撐①～⑧軸立柱樁上浮變化量比較明顯，在35 mm上下浮動(dòng)。雖未達(dá)到報(bào)警值，但此時(shí)我們也高度警惕，并及時(shí)與設(shè)計(jì)取得聯(lián)系，經(jīng)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)查看后進(jìn)行復(fù)核，并將立柱樁上浮35 mm報(bào)警值調(diào)整為40 mm，同時(shí)加強(qiáng)立柱上浮監(jiān)測(cè)及周邊號(hào)房的監(jiān)測(cè)。

2）在第3層土體開(kāi)挖后，第1道支撐立柱樁上浮變化量繼續(xù)增加，尤其是①～ 20 軸變化量最大，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值，最高為50.20 mm。在此期間也發(fā)現(xiàn)多處上浮較大的立柱樁與支撐梁交界處兩側(cè)有頭發(fā)絲粗細(xì)的細(xì)小裂縫，圍檁梁與支撐梁交界處也發(fā)現(xiàn)細(xì)小裂縫，深度最大的達(dá)20 cm，后由建設(shè)單位組織各參建方一起對(duì)此細(xì)小裂縫進(jìn)行查看研究，認(rèn)為此類(lèi)裂縫可能為伸縮裂縫，可待進(jìn)一步觀察，如深度不增加就不會(huì)產(chǎn)生大的影響。同時(shí)設(shè)計(jì)也作出書(shū)面要求，如立柱樁連續(xù)3 d超過(guò)報(bào)警值需采取加載措施，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)就地取材的原則，在立柱樁兩側(cè)支撐梁壓砂袋或臨時(shí)堆載整捆鋼筋，加載質(zhì)量每延米300 kg，應(yīng)盡快將鋼筋吊入基坑內(nèi)反壓在立柱樁周邊，并且加快澆筑底板混凝土，以確保立柱樁不再上浮。目前，底板已完成，立柱樁上浮情況也已穩(wěn)定。

3.4 深井降水廢棄后的降水處理

在深井降水因?yàn)V頭堵塞而被廢棄的情況下，經(jīng)研究決定采取二級(jí)輕型井點(diǎn)降水。先在標(biāo)高-1.65 m處布置深6 m的輕型井點(diǎn)降水，降水7～10 d后進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖到標(biāo)高-6.30 m后，在支撐部位再布置深3 m的輕型井點(diǎn)降水，降水2～3 d，滿足支撐施工要求后拔除，再更換深6 m的輕型井點(diǎn)降水，其他位置直接布置深6 m的輕型井點(diǎn)降水，通過(guò)采取上述方法保證降水滿足施工要求。實(shí)際效果比較理想，能滿足施工要求。

3.5 挖土進(jìn)度超過(guò)基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度的處理

第3層土方開(kāi)挖先定出原則：必須在第2道支撐全部完成7 d后，且開(kāi)挖進(jìn)度與底板施工須同步，開(kāi)挖長(zhǎng)度不能超過(guò)底板澆筑段50 m。采取此原則一是能確保底板施工有一定的工作面，二是能使基坑圍護(hù)的變形量不至于過(guò)大，三是萬(wàn)一基坑出現(xiàn)險(xiǎn)情能及時(shí)利用未挖土體及時(shí)回填。

但在實(shí)際挖土過(guò)程中，由于挖土進(jìn)度快，底板施工慢，導(dǎo)致挖土量超過(guò)以上原則范圍。經(jīng)多方責(zé)令要求挖土單位停止挖土，同時(shí)加快基礎(chǔ)底板施工進(jìn)度，確保了基坑及施工的安全。

3.6 高層住宅樓沉降及垂直度監(jiān)測(cè)的處理

本基坑工程監(jiān)測(cè)需對(duì)1個(gè)單元住宅樓設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、對(duì)2個(gè)單元的住宅樓設(shè)8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有本期標(biāo)高、本期沉降、變化速率及累計(jì)沉降等?；颖O(jiān)測(cè)從圍護(hù)樁開(kāi)始施工時(shí)就進(jìn)行檢測(cè)，直至澆筑地下車(chē)庫(kù)最后1塊頂板混凝土。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，本期最大沉降為1.10 mm，累計(jì)沉降最大值16.80 mm，兩者均未達(dá)到2 mm、20 mm的報(bào)警值。

4 實(shí)施效果

目前，地下車(chē)庫(kù)已投入使用多年，11棟住宅樓也交付入住多年。通過(guò)對(duì)地下車(chē)庫(kù)的查看，地庫(kù)外墻內(nèi)側(cè)沒(méi)有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，11棟住宅樓的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)也在規(guī)范允許范圍內(nèi)。因此，本工程實(shí)施效果良好，達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)，可供類(lèi)似反施工程序（正常施工程序是先基坑后主體）的房地產(chǎn)項(xiàng)目基坑圍護(hù)工程借鑒[3,4]。