基于建筑工程深基坑施工技術(shù)探討

黎應(yīng)良

摘 要：文章通過工程案例，介紹本工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，針對(duì)該基坑結(jié)構(gòu)復(fù)雜形式、開挖深度深等特點(diǎn)，詳細(xì)分析基坑施工技術(shù)及質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：建筑工程；深基坑；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，超大規(guī)模的高層建筑大量涌現(xiàn)。為滿足抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)本身要求有一定的埋置深度，同時(shí)為滿足利用地下室，建造地下車庫、商場(chǎng)、倉庫和人防設(shè)施等功能的要求，高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度不斷增大。 從發(fā)展趨勢(shì)看，高層建筑越來越高，向地下發(fā)展越來越深，給深基坑安全施工提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。下文分析某工程的深基坑施工技術(shù)。

1 工程概況

文章工程建筑高8-15層，為框架結(jié)構(gòu)，基坑周邊道路下管線眾多。場(chǎng)地大致呈長(zhǎng)方形，東西長(zhǎng)約150m，南北寬 90m，用地面積約為 11000m2，新建建筑面積約52000m2，其中地上建筑面積34000m2（東側(cè)地上15層，西側(cè)地上8層），地下建筑面積18000m2（地下3層）。本工程設(shè)3層地下室，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，開挖深度 14.45m，電梯井處深約16.9m。支擋結(jié)構(gòu)為800mm（1000mm）厚地下連續(xù)墻+3道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐，地下連續(xù)墻兼做止水帷幕，工程樁采用鉆孔灌注樁。由于該工程周邊環(huán)境極其復(fù)雜，基坑南側(cè)距離用地比較短。基坑?xùn)|側(cè)距紅線最近僅1.8m，紅線外路下有通訊、雨水、電力、污水等市政管線?；游鱾?cè)有辦公樓（磚混6～7層，φ377沉管灌注樁樁基礎(chǔ)）及1幢磚混7層住宅樓：條形基礎(chǔ)埋深 1.5m，距基坑12.8m；東北側(cè)為24層的大廈：地下1層，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，持力層為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r或中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)土層的沉積年代、沉積環(huán)境、巖性特征及物理力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)結(jié)合野外鉆探，將勘察深度范圍內(nèi)的地基土劃分為7個(gè)層次及分屬于各層次的亞層，其中涉及本基坑的主要為①-0雜填土、①粉質(zhì)粘土、②-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②-2粘質(zhì)粉土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?；拥撞课挥冖塾倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土層中。

2.2 水文地質(zhì)

場(chǎng)地淺部地下水屬孔隙潛水，水位埋藏較淺，勘察期間測(cè)得穩(wěn)定地下水位埋深在0.60～1.90m，一般年變化幅度在1.00～1.50m。底部基巖所含的基巖裂隙水水量貧乏，且埋深較大，對(duì)本工程無影響。

3 基坑施工

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案

（1）根據(jù)基坑開挖深度、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境因素，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用剛度大、強(qiáng)度高且抗?jié)B性能好的地下連續(xù)墻，厚度為800mm和1000mm，插入比為1∶2，并輔以三軸攪拌樁做止水帷幕。

（2）西北側(cè)緊鄰建筑物，在該部位采用1000mm厚地下墻，其墻趾要求進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層。地下連續(xù)墻采用“二墻合一”（即圍護(hù)結(jié)構(gòu)兼作地下室外墻）作為擋土結(jié)構(gòu)兼防滲帷幕。

（3）墻段間采用十字形鋼板抗剪防水接頭。為減少地下墻后期沉降和開挖過程中墻頂隆起或下沉，在地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋墻底注漿管，待連續(xù)墻施工結(jié)束后注漿加固墻底土層，防止下沉并提高墻體承載力。

（4）由于基坑坑底位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，為防止土方開挖過程中對(duì)基底的過分?jǐn)_動(dòng)影響基坑及周邊環(huán)境，坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)采取三軸攪拌樁進(jìn)行加固處理。

（5）考慮到淺層布有粘質(zhì)粉土層，為便于挖土，根據(jù)基坑規(guī)模，在坑內(nèi)設(shè)置 22口自流深井疏干。

3.2 基坑施工流程

（1）進(jìn)行場(chǎng)地修整及調(diào)查，查明地基淺層障礙物的種類、分布及深度，場(chǎng)地內(nèi)外管網(wǎng)分布情況，四周圍墻的結(jié)構(gòu)類型及基礎(chǔ)形式等，并對(duì)淺層障礙物進(jìn)行清理以保證圍護(hù)墻（工程樁）成墻（樁）的質(zhì)量，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)外管網(wǎng)及建筑物等采取保護(hù)措施或拆除、遷移。

（2）施工工程樁、地下連續(xù)墻、加固樁、立柱樁和自流深井。

（3）降水至一定標(biāo)高后，挖土至壓頂梁標(biāo)高，施工第一道支撐和壓頂梁。

（4）待已施工完的壓頂梁和第一道支撐達(dá)到 80% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖土至第二道支撐底標(biāo)高，施工第二道支撐和圍檁。

（5）待已施工完的圍檁和第二道支撐達(dá)到 80% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖土至第三道支撐底標(biāo)高，施工第三道支撐和圍檁。

（6）待已施工完的圍檁和第三道支撐達(dá)到80% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖土至坑底。

（7）坑底標(biāo)高以上30cm及地梁、承臺(tái)等局部深處采用人工修土。

（8）施工主樓核心筒深坑。

（9）施工地下室基礎(chǔ)底板，基礎(chǔ)底板板混凝土達(dá)100% 強(qiáng)度后拆除第三道支撐。

（10）施工地下三層、地下二層樓板，待混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后，拆除第二道支撐。

（11）施工地下一層，待混凝土達(dá) 100%強(qiáng)度后拆除第一道支撐。

3.3 支撐體系選擇

由于地下室范圍與周邊建筑物及道路相距較近且開挖深度較大，土方主出入口僅有可能設(shè)于南側(cè)，第三層土方不具備自然放坡開挖條件，須增設(shè)臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)。調(diào)整后內(nèi)支撐仍采用三道鋼筋混凝土支撐，但第一道內(nèi)支撐改用棧橋形式。其中挖土棧橋現(xiàn)澆混凝土板厚 300mm，荷載控制為 55kN/m2，堆載棧橋采用現(xiàn)澆混凝土板，荷載控制為 30kN/m2，其余厚200mm。施工過程中，挖土棧橋上每跨內(nèi)最多只允許有1輛施工機(jī)械，且此時(shí)在其全部鄰跨布置施工機(jī)械不得超過1輛。嚴(yán)禁2臺(tái)滿載設(shè)備?？坑谕豢缍葍?nèi)，也不可上 50t 以上的履帶起重機(jī)或其他機(jī)械。第二、三道內(nèi)支撐局部采用厚200mm混凝土板，與支撐梁現(xiàn)澆為一整體，電梯井位置設(shè)置壓頂梁。

3.4 挖土方案的選擇基坑設(shè)置3道內(nèi)支撐（圖1），土方開挖分4層進(jìn)行

（1）根據(jù)基坑的特點(diǎn)和周邊環(huán)境情況?？紤]到臨時(shí)坡道放坡的角度控制和車輛的爬坡性能，前兩層土由出土車通過坡度為1∶7的運(yùn)輸便道直接進(jìn)入基坑裝土外運(yùn)。

（2）第三、四層土方開挖時(shí)，因基坑深度較深無法滿足放坡要求，只能在第一層支撐設(shè)置的水平棧橋上挖土，通過PC120、PC60小型挖土機(jī)在基坑下將土駁運(yùn)至棧橋下方，再用 PC360L長(zhǎng)臂挖土機(jī)在棧橋上挖除基坑內(nèi)土方。

4 技術(shù)措施

（1）本基坑形式不規(guī)則且開挖深度深，導(dǎo)致局部受力不平衡；特別是基坑各陰角部位受力情況復(fù)雜，為使各角部受力點(diǎn)的均衡，保證基坑安全開挖，在壓頂梁陰角位置采用200mm厚鋼筋混凝土加強(qiáng)板連接，以確保陰角位置支撐整體剛度。

（2）考慮到被動(dòng)區(qū)加固體水泥摻量坑底

以上部分由原7% 提高到10%及粘質(zhì)粉土層層厚分布不一等因素，經(jīng)協(xié)商取消自流深井，但要求在開挖粘質(zhì)粉土層時(shí)采用集水井形式，井深為開挖面下3m，隨開挖面降低而降低。

（3）由于第四層土方最小凈高僅1.75m，小型挖土機(jī)在有支撐板的位置處無法進(jìn)行土方翻肚及駁運(yùn)，為此將第三道混凝土支撐板全部取消，支撐主梁寬度各增加200mm，梁頂和梁底主筋各增加1根，次梁截面不作調(diào)整，以確保支撐體系的整體剛度和穩(wěn)定性。

（4）為確保土方開挖的時(shí)空效應(yīng)，結(jié)合電梯井位置處三軸攪拌樁的取芯檢測(cè)強(qiáng)度結(jié)果28d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)應(yīng)大于0.9MPa的要求，取消兩處電梯井的壓頂梁施工，并要求加快該處墊層及擋墻的施工速度。

5 基坑施工監(jiān)測(cè)及變形分析

為保證施工安全和開挖順利，減少基坑開挖過程中對(duì)周邊環(huán)境的影響，進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)，并實(shí)行動(dòng)態(tài)管理和信息化施工。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地下連續(xù)墻外側(cè)的深層土體位移、地下水位位移、支撐軸力、周邊建（構(gòu)）筑物、周邊管線及道路等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（表1）。

（1）本基坑深層土體水平位移基本朝向基坑內(nèi)側(cè)，呈凸鼓形，局部段出現(xiàn)了“踢腳”狀況。最大變形部位為基坑?xùn)|側(cè)CX3處，變形量為33mm，主要原因是由于該部位工程樁的影響，導(dǎo)致地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)槽壁加固未施工，在地下連續(xù)墻施工過程中，槽壁塌方及混凝土超方嚴(yán)重，影響支撐澆筑時(shí)間，導(dǎo)致變形量相對(duì)較大。其余各測(cè)斜孔的最大位移值均在25mm 內(nèi)，小于設(shè)計(jì)值。

（2）混凝土支撐軸力測(cè)點(diǎn) Zh1-Zh8中，在基坑西南側(cè) Zh8 位置處支撐軸力普遍較大，其中第一道混凝土支撐軸力為6800kN，主要原因是由于該部位未設(shè)置棧橋加強(qiáng)板，且還受兩邊側(cè)向土壓力的影響。

（3）由于基坑西北側(cè)增加了地下連續(xù)墻的入土深度，在整個(gè)基坑施工過程中，西北側(cè)房屋靠近基坑最近處最大變形值僅為28mm，其他部位變形值均小于25mm。滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及土方開挖階段，周邊的地下管線及地表沉降值均小于30mm，地表最大沉降量為靠近基坑大門西側(cè)D4位置，沉降量為25mm，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

6 結(jié)語

該工程應(yīng)根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力、變形及周邊環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以了解施工的動(dòng)態(tài)信息，從而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)基坑周邊地下水位、地下管線和建筑物的沉降、變位等進(jìn)行監(jiān)控，了解和控制基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響情況，進(jìn)行施工日常管理。對(duì)設(shè)計(jì)和施工方案的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為優(yōu)化施工組織提供可靠信息并指導(dǎo)后續(xù)施工。

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