某地下室開挖過程中的基坑支護(hù)設(shè)計及施工要點(diǎn)探討

李青

（上海綠地建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200083）

隨著我國城市化發(fā)展的不斷加快，城市匯集人口越來越多，為有效緩解企業(yè)及民生領(lǐng)域的用地矛盾，高層建筑成為了城市發(fā)展的必然選擇?？v觀我國建筑工程近年來的發(fā)展可知，高層建筑項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量的提升，同時增加了地下室基坑施工開挖深度。在加上建筑工程施工大都處于城鎮(zhèn)人口較多的區(qū)域，地下管線分布密集是這些區(qū)域共同的特點(diǎn)，正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，導(dǎo)致地下室基坑施工逐漸成為了一項(xiàng)高風(fēng)險工程。在此背景條件下，為防止基坑施工帶來的施工風(fēng)險，保證建筑工程施工效率，基坑支護(hù)技術(shù)隨之應(yīng)運(yùn)而生，并在應(yīng)用過程中給建筑工程帶來了諸多好處。

1 地下室開挖基坑支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)

隨著基坑支護(hù)技術(shù)在我國建筑工程中發(fā)揮的作用與占據(jù)的地位越發(fā)重要，我國研究人員隨之加大了對基坑支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用。目前，對于基坑支護(hù)技術(shù)而言，基坑支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)主要可體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）基坑支護(hù)技術(shù)在不斷發(fā)展中變得越發(fā)成熟，不僅施工步驟簡單，明了易操作，而且能夠達(dá)到很好的支護(hù)擋土效果，甚至不會對基坑周邊的地形造成不良破壞。

（2）在工程施工時，由于地下水體通常會對土層造成破壞，導(dǎo)致基坑支護(hù)效果不佳，所以，在基坑支護(hù)技術(shù)使用的時候，施工人員必須對水體進(jìn)行全面考慮。

（3）在基坑支護(hù)技術(shù)使用的過程中，除了需要對其水體進(jìn)行全面考慮之外，還需要對周圍建筑物防范措施進(jìn)行全面考慮，做好技術(shù)與監(jiān)控上的處理，只有這樣才能在最大限度上保證支護(hù)的安全性。

（4）相對其它施工技術(shù)，基坑支護(hù)技術(shù)不僅造價合理，而且發(fā)揮出的優(yōu)勢較為明顯，因此，基坑支護(hù)是保證建筑工程施工順利進(jìn)行的重要技術(shù)，有關(guān)人員需要對其加以重視。

2 地下室開挖基坑支護(hù)設(shè)計要點(diǎn)

2.1 設(shè)計思路

重視支護(hù)結(jié)構(gòu)理論和材料的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。正確的理論必須基于大量的實(shí)驗(yàn)研究。從基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)看，中國與發(fā)達(dá)國家之間的距離很大，還有很長的路要走。但是，由于中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的高層和超高層建筑已經(jīng)崛起，因此我們積累了大量的第一手建筑數(shù)據(jù)，但缺乏科學(xué)的測試數(shù)據(jù)來形成理論。

在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計時，要充分利用新技術(shù)、新理念，來進(jìn)行針對性設(shè)計，具體的事物要進(jìn)行具體的研究，不能將傳統(tǒng)的設(shè)計理念生搬硬套，要注重地下室基坑租戶結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念，當(dāng)前發(fā)展條件下，基坑的支護(hù)設(shè)計還并沒有一個科學(xué)的計算公式，基本都是依靠經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計的。地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與其他的施工設(shè)計存在著一定的區(qū)別，要改變以往的傳統(tǒng)觀念，將施工監(jiān)控所反饋的動態(tài)信息進(jìn)行深化設(shè)計。

2.2 常用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

基坑開挖施工的過程中，常規(guī)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有板樁支護(hù)鋼板樁、工字鋼樁襯板支護(hù)結(jié)構(gòu)、重力式擋墻、深層攪拌樁擋墻、鋼筋混凝土板樁、重力式擋墻、連續(xù)排樁、框架式或雙排樁、懸臂式組合排樁、排樁加深層攪攔樁止水、排樁加水泥旋噴樁止水、排樁加薄壁混凝土防滲墻、排樁或組合排樁加內(nèi)支撐支護(hù)、排樁或組合排樁加土層錨桿支護(hù)、土釘墻、地下連續(xù)墻（加內(nèi)支撐或土層錨桿）等。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)基坑的適用場地條件，工程地質(zhì)巖組特性、基坑挖深、排水和主要特點(diǎn)等一系列因素進(jìn)行綜合考慮，見表1。

3 基坑支護(hù)工程施工要點(diǎn)

3.1 基坑環(huán)境介紹

以朝暉路一號地塊項(xiàng)目基坑圍護(hù)設(shè)計與土方開挖施工為例，通過對該項(xiàng)目的深入調(diào)查可知，該項(xiàng)目位于上海市松江區(qū)泗陳公路以南，朝暉路以西地塊內(nèi)，上海綠地（控股）集團(tuán)擬在松江區(qū)泗涇鎮(zhèn)朝暉路一號地塊內(nèi)籌建1幢17層高層住宅及一座地下車庫等附屬建（構(gòu)）筑物，總用地面積6855.1m2，總建筑面積為15459.0m2?；油谏?.50～5.70m，局部深坑落深0.95～1.45m。

基坑?xùn)|側(cè)為已建辦公樓，基坑圍護(hù)外邊線與地埋高壓10kV電纜的最近距離約為3.081m；南側(cè)為市政道路；西側(cè)為西南名苑，基坑圍護(hù)外邊線與地埋高壓10kV電纜最近距離約為3.735m；北側(cè)為河道，基坑圍護(hù)外邊線與河道的距離約為13.795m。周邊道路下、已建建筑物旁均有一定的市政管線需要保護(hù)。

3.2 基坑工程地質(zhì)巖組

對朝暉路一號地塊項(xiàng)目基坑場地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，勘察的最大深度為75.45m，工程地質(zhì)勘察顯示地基土均屬第四紀(jì)沉積物。從其結(jié)構(gòu)特征、土性不同和物理力學(xué)性質(zhì)上的差異可劃分為6層和不同層次的亞層。

①層為填土，層底標(biāo)高-2.09～-1.42m，平均厚度1.96m，主要由粘性土夾少量碎石子組成。②層灰黃～蘭灰色粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-0.85～-0.28m，平均厚度1.14m，很濕，軟塑，高等壓縮性，土性自上而下漸變軟，韌性中等，干強(qiáng)度中等。③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-2.72～-3.24m，平均厚度3.49m，高等壓縮性，無搖振反應(yīng)，韌性中等，干強(qiáng)度中等。⑤1層灰色粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-7.95～-10.23m，平均厚度5.88m，壓縮性高，無搖振反應(yīng)，韌性中等，干強(qiáng)度中等。⑤2層灰色粉砂，層底標(biāo)高-11.06～-29.45m，平均厚度12.88m，稍密～中密，中等壓縮性，夾薄層粘性土。⑤3層褐灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-19.57～-20.43m，平均厚度8.66m，軟塑，中等壓縮性，土質(zhì)較均勻，韌性中等，干強(qiáng)度中等。

表1 常用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

3.3 基坑土方施工

（1）本基坑呈局部不規(guī)則長方形（內(nèi)邊86.8m×51m）形狀，開挖面積為3952m2，基坑外圈圍護(hù)周長約284m，基坑實(shí)際開挖深度為4.5～5.7m，土方總量約21000m3，基坑規(guī)模不大。

（2）按照圍護(hù)支撐設(shè)計情況，基坑土方分兩層開挖，并且遵循“分層、分塊、盡早形成支撐或底板”的原則，根據(jù)圍護(hù)設(shè)計要求，將各基坑每層土方分塊按次序進(jìn)行開挖。

（3）為了進(jìn)一步控制基坑在開挖過程產(chǎn)生圍護(hù)體變形及保證基坑工程的安全，施工中應(yīng)該有效的運(yùn)用時空效應(yīng)的規(guī)律，土方開挖和支撐的施工工序應(yīng)根據(jù)分區(qū)、分塊、對稱、平衡的原則制定，同時應(yīng)在施工過程中盡可能縮短圍護(hù)體無支撐暴露時間、寬度和深度。

（4）由于第一層土上表面有一些建筑垃圾，施工前對圍護(hù)樁及工程樁施工范圍內(nèi)表面清障，盡量挖除表面回填石塊，然后施工硬地坪，隨后應(yīng)在回填土范圍內(nèi)采用壓密注漿的方式對土體進(jìn)行加固處理后再進(jìn)行圍護(hù)樁的施工。待工程樁施工完畢后，然后進(jìn)行第一層土整體土方開挖，挖至支撐底（-2.55m）。

3.4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

朝暉路一號地塊項(xiàng)目基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分為水平支護(hù)結(jié)構(gòu)和豎向支護(hù)結(jié)構(gòu)。

水平支護(hù)結(jié)構(gòu)為混凝土壓頂梁結(jié)合一道預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐，局部采用鋼筋混凝土支撐，連通道采用型鋼H350×350×12×19對撐。

土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力，水平內(nèi)支撐的豎向受力構(gòu)件包括立柱和立柱下立柱樁。立柱及立柱樁采用臨時鋼立柱。預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐下立柱采用方鋼管300×10，挖土平臺立柱采用350×10，內(nèi)灌C30混凝土，混凝土支撐位置立柱采用灌注樁和格構(gòu)柱。

3.5 基坑排水方案

沿基坑設(shè)排水溝（排水溝寬為300mm，深為400mm），東、南面排水溝沿圍墻進(jìn)行設(shè)置，并與基坑南側(cè)總出口處排水溝系統(tǒng)相連，排水溝采用標(biāo)準(zhǔn)磚進(jìn)行砌筑，上面設(shè)置鋼筋蓋板（鋼筋蓋板采用20mm鋼筋制作）。在城市排水管網(wǎng)接口處設(shè)沉淀池，經(jīng)沉淀池后排入市政污水管網(wǎng)。場地大門出入口設(shè)循環(huán)池，對出場車輛進(jìn)行沖洗。做好基坑的開挖準(zhǔn)備，完成降水施工。在開挖前需要提前14d進(jìn)行預(yù)降水，降水后基坑內(nèi)水位應(yīng)低于開挖面下0.5～1.0m。

3.6 基坑總體施工流程

表層清障施工→水泥土三軸攪拌樁止水帷幕→鉆孔灌注圍護(hù)樁（工程樁）→土體加固→打設(shè)疏干井、預(yù)降水→開挖第一層土至支撐底（首層土底標(biāo)高為-2.55m，混凝土支撐區(qū)域開挖至-1.75標(biāo)高）→澆筑圍護(hù)壓頂圈梁施工、支撐并養(yǎng)護(hù)（包括棧橋）→挖第二層土至坑底并澆注墊層（包括坑中坑）→樁頂處理→樁基驗(yàn)收→澆筑大底板→安裝拋撐→支撐拆除→地下結(jié)構(gòu)施工。

4 結(jié)語

地下室開挖過程中的基坑支護(hù)作為一種地下地質(zhì)體的支穩(wěn)防護(hù)結(jié)構(gòu)，是確?；娱_挖工程能夠安全、順利實(shí)施的重要的保障工程。因此，各施工隊(duì)伍在進(jìn)行基坑開挖施工前應(yīng)先做好基坑支護(hù)設(shè)計工作，針對地質(zhì)巖組的特性差異，預(yù)想可能存在的問題，明確各處施工要點(diǎn)。只有在科學(xué)、適宜的設(shè)計方案指導(dǎo)下，才可以使基坑開挖工程的安全、順利實(shí)施得到保障，也對上部主體建筑在今后的順利施工提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。