工民建中深基坑開(kāi)挖與支護(hù)施工技術(shù)分析

鄭寶霞

【摘要】我國(guó)近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，工民建施工大規(guī)模建設(shè)，深基坑施工不斷增多。本文針對(duì)工民建中深基坑施工開(kāi)挖和支護(hù)主流技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，以施工實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明，提升新時(shí)期深基坑施工技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】工民建;深基坑開(kāi)挖和支護(hù);施工應(yīng)用;特性;措施

1、引言

我國(guó)在新時(shí)期下國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)得到充分發(fā)展，工民建在近幾年發(fā)展迅猛，成為城鄉(xiāng)建設(shè)重大支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著大量高層建筑投資建設(shè)，深基坑施工在工民建中越來(lái)越常見(jiàn)，在不同的地下空間中進(jìn)行深基坑的開(kāi)挖和支護(hù)困難較多，施工現(xiàn)場(chǎng)中不可預(yù)見(jiàn)性風(fēng)險(xiǎn)因素多，施工單位除了選擇安全系數(shù)高、施工工藝合理的開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)業(yè)的深基坑監(jiān)測(cè)也十分重要。因此，工民建中對(duì)深基坑的開(kāi)挖和支護(hù)的作業(yè)不同工藝，需要施工單位熟練運(yùn)用并不斷改進(jìn)工藝，以保障深基坑的施工質(zhì)量。

2、深基坑開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)時(shí)代特征

深基坑開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)在不同施工環(huán)境中需要對(duì)應(yīng)的工藝，當(dāng)前主要的技術(shù)特點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：

2.1開(kāi)挖基坑施工深度不斷擴(kuò)大

近年來(lái)城市建設(shè)規(guī)劃不斷擴(kuò)展，高層建筑投資建設(shè)大量增加，工民建廠房也在擴(kuò)大，地下空間利用功能擴(kuò)展性越來(lái)越強(qiáng)，在有限的城市空間中發(fā)展多種功能的綜合體，工民建工程產(chǎn)品利用綜合最大化，導(dǎo)致開(kāi)挖和支護(hù)的技術(shù)難度不斷增加。

2.2深基坑開(kāi)挖技術(shù)難度大

在新時(shí)期實(shí)施深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，施工開(kāi)挖與相鄰地鐵、密集型商場(chǎng)、高大建筑物、保護(hù)性歷史文物距離過(guò)近，遇上開(kāi)挖土質(zhì)復(fù)雜時(shí)如粘土、淤泥、回填砂、石塊和建筑垃圾等復(fù)雜地質(zhì)及地下水豐富的情形，開(kāi)挖過(guò)程中在超深情況下如何采取多種形式技術(shù)措施降低對(duì)周?chē)ㄖ锏恼Ｓ绊?，控制超挖、防范基坑周邊建筑出現(xiàn)失穩(wěn)等，這類(lèi)施工環(huán)境極大地增加了開(kāi)挖和支護(hù)的技術(shù)難度。

2.3開(kāi)挖、支護(hù)技術(shù)需要聯(lián)合多種不同手段

深基坑與普通基坑相比，既要考慮對(duì)周邊道路、建筑、管線(xiàn)的影響，也要考慮到土質(zhì)物理性能、降排水手段等多種因素，從安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡(jiǎn)便進(jìn)行整體研究，僅靠單一技術(shù)手段難以完全達(dá)到開(kāi)挖、支護(hù)技術(shù)最佳效果，通常需要聯(lián)合多種形式手段才能滿(mǎn)足施工要求和滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。

2.4施工條件受自然環(huán)境、氣候影響大

施工開(kāi)挖深基坑往往面積范圍比較大，工民建高層建筑開(kāi)發(fā)規(guī)模通常連成一片施工，深基坑深度過(guò)大時(shí)很容易受惡劣氣候影響，容易出現(xiàn)周?chē)ㄖ虻缆烦两颠^(guò)大、地下水流失過(guò)多的現(xiàn)象，一旦遇上惡劣的天氣如連續(xù)不斷的暴雨、大雪、臺(tái)風(fēng)等情況，深基坑內(nèi)部的土體成分極易出現(xiàn)變化，支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)危險(xiǎn)性急劇增加，需要施工單位及時(shí)采取防范性基坑坍塌的加固應(yīng)急措施。因此，如何在復(fù)雜自然環(huán)境和長(zhǎng)時(shí)間暴露在不同氣候變化的基坑保持周?chē)ㄖ飳?shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定，成為施工單位需要面對(duì)的重要技術(shù)性難題。

3、深基坑開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)實(shí)例應(yīng)用

工民建深基坑開(kāi)挖和支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用較廣泛，常用支護(hù)方法有土釘墻、排樁支撐、水泥深層攪拌樁、鋼筋混凝土樁、錨噴支護(hù)、鉆孔灌注樁擋墻等，下面以舜宇路北側(cè)、中山北路西側(cè)地塊工業(yè)研發(fā)用房項(xiàng)目（一期）地下室基坑工程為實(shí)例說(shuō)明深基坑開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)綜合應(yīng)用。

3.1工程概況

項(xiàng)目總建筑面積為149218.7m2，一期建筑面積56624.5m2。主要建筑物包括1幢10F小高層辦公樓、3幢5F多層辦公樓、8幢2～3F辦公樓及地下室。

基坑形狀不規(guī)則，基坑?xùn)|西向長(zhǎng)約250m，南北寬約78m，開(kāi)挖面積約為14683.8m2，圍護(hù)延長(zhǎng)約706m?；油谏顬?.5-6.0m;電梯井1.70m，墊層厚度按300mm計(jì)算。場(chǎng)地上部淺層孔隙潛水賦存于地表下雜填土及下伏粘性土中，雜填土層土體松散，粘性土層透水性較差?；涌拥字饕獮榈?-1層，該層土為淤泥質(zhì)黏土層。

3.2基坑特點(diǎn)情況分析

施工單位項(xiàng)目部組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員針對(duì)基坑勘察報(bào)告進(jìn)行初步分析，基坑挖深6.0m，安全等級(jí)定為二級(jí)。場(chǎng)地周邊環(huán)境較狹隘，南側(cè)鄰近舜宇路，地下室側(cè)壁距離紅線(xiàn)最近約9.0m，場(chǎng)地周邊有大量重要的電纜管線(xiàn)及主干道路，地下室東側(cè)和北側(cè)均有架空220V高壓線(xiàn)，地下室側(cè)壁距離管線(xiàn)最近約118.3米，基坑對(duì)周?chē)姓缆纷冃我筝^高，要做好防失穩(wěn)和防沉降保護(hù)措施，基坑附近注意高位工程樁保護(hù)。

地下室基礎(chǔ)開(kāi)挖施工時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)提前做好基坑隔水。第2-1層的淤泥質(zhì)黏土是基坑內(nèi)部土體重要影響層（圖1），直接影響到基坑的整體穩(wěn)定性，也會(huì)導(dǎo)致基坑底部土層隆起，且土層透水性不佳，需要采取降排水措施。基坑選用預(yù)應(yīng)力管樁或鉆孔灌注樁施工完成后，其孔隙承壓水往往會(huì)沿樁土界面上升，在樁基周?chē)纬沙鏊c(diǎn)，對(duì)樁的承載性能及基礎(chǔ)施工會(huì)有一定影響。見(jiàn)圖1

3.3深基坑支護(hù)綜合性為基礎(chǔ)出發(fā)點(diǎn)制定技術(shù)方案

項(xiàng)目部技術(shù)部門(mén)制定深基坑支護(hù)方案以安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用、施工簡(jiǎn)捷為基礎(chǔ)出發(fā)點(diǎn)綜合考慮支護(hù)系統(tǒng)技術(shù)方案，熟悉并深入理解工程地質(zhì)勘察報(bào)告、圖紙、氣候、出入土路線(xiàn)、地下管線(xiàn)等資料，驗(yàn)算后確定支護(hù)系統(tǒng)。

項(xiàng)目部根據(jù)不同支護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行分析對(duì)比，比選不同的支護(hù)工藝如下：

（1）大放坡支護(hù)施工工藝

選擇大放坡支護(hù)工藝，施工無(wú)需另外設(shè)置支撐系統(tǒng)，直接挖土施工方便，施工時(shí)間較短且速度快，直接開(kāi)挖支護(hù)工程成本造價(jià)低，大放坡施工對(duì)基坑周邊環(huán)境條件要求高，本工程基坑地下室周?chē)植驾^多的高位工程樁，現(xiàn)場(chǎng)不具備大面積卸土放坡環(huán)境，因此大放坡工藝方案不適宜采用。

（2）土釘墻施工工藝

常規(guī)深基坑選擇土釘墻施工工藝較多見(jiàn)，土釘墻施工工藝按照基坑坡度、開(kāi)挖深度需要提前做好基坑排水設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)地下管線(xiàn)保護(hù)，土釘墻現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)噪音小，工程投入成本少，無(wú)需特別支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置，挖土簡(jiǎn)單，施工方便，支護(hù)速度快。本工程基坑坑底主要為第2-1層，該層土構(gòu)成為淤泥質(zhì)黏土層，土質(zhì)條件差，加入開(kāi)挖地下室分布的工程樁為高位，地下管線(xiàn)保護(hù)難度要求高。因此，要確?；痈呶还こ虡斗€(wěn)定性和安全性，不考慮采用土釘墻施工工藝。

（3）排樁支撐（或樁錨）施工工藝

排樁支撐（或樁錨）施工工藝主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)基坑控制失衡變形能力較強(qiáng)，在土質(zhì)條件較差可適用，對(duì)周邊建筑物及市政道路影響比較小，放坡條件不高可以大大節(jié)省施工開(kāi)挖場(chǎng)地。工藝缺點(diǎn)施工工序較多，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)不方便，施工時(shí)間較長(zhǎng)，投入勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備多，工程成本較大。本工程土質(zhì)淤泥質(zhì)黏土層為主，土質(zhì)差，開(kāi)挖深度難度不大，從現(xiàn)場(chǎng)施工安全性和工程投入成本綜合考慮，本工程可采用排樁支護(hù)施工工藝。

綜合多種施工工藝分析，保證基坑施工開(kāi)挖期間周邊道路、管線(xiàn)及基坑內(nèi)外工程樁安全前提下盡可能節(jié)省控制工程成本，保證施工機(jī)具投入條件下選擇SMW工法樁+內(nèi)支撐支護(hù)形式，有利于控制基坑變形，而且應(yīng)用這種支護(hù)方式在附近周?chē)貐^(qū)大量實(shí)施應(yīng)用效果較好，技術(shù)比較成熟容易控制基坑質(zhì)量。

3.4 SMW工法樁施工工藝應(yīng)用

本工程深基坑支護(hù)采用φ650@450三頭水泥攪拌樁，內(nèi)插H型鋼的SMW樁，嵌固深度12.5m，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，抗滑安全系數(shù)Kh = 1.861滿(mǎn)足設(shè)計(jì)安全要求。水泥攪拌土的試塊每隔24h每臺(tái)樁機(jī)均要做一組。按照試驗(yàn)室比例進(jìn)行水泥漿配制，完成后的使用時(shí)間不超過(guò)2h，前后搭接施工的相鄰攪拌樁施工時(shí)間時(shí)不能超過(guò)10h，控制連續(xù)澆灌時(shí)間，避免出現(xiàn)施工中間停頓造成水泥攪拌樁施工冷縫現(xiàn)象。

成樁采用二次攪拌二次噴漿工藝，提前開(kāi)挖溝槽接收返流水泥漿液，開(kāi)挖前基坑內(nèi)部預(yù)降水直接達(dá)到坑底，對(duì)上行提升和下行鉆進(jìn)的水泥漿灌入量進(jìn)行精密計(jì)算，泥土攪拌過(guò)程中下沉或提升速度不能過(guò)快，控制在0.5m/min左右，避免造成水泥樁攪拌不均勻現(xiàn)象。

針對(duì)SMW工法容易出現(xiàn)的質(zhì)量通病，項(xiàng)目部配備經(jīng)驗(yàn)豐富的SMW工法專(zhuān)業(yè)勞務(wù)隊(duì)伍和精心保養(yǎng)的水泥攪拌機(jī)械設(shè)備，科學(xué)實(shí)施預(yù)防質(zhì)量通病控制措施：控制好的水泥漿液的配合比符合質(zhì)量要求，澆灌攪拌水泥樁時(shí)間連續(xù)不間斷，制作完成的攪拌樁2h內(nèi)插入已均勻涂好減摩劑的H型鋼，注意控制H型鋼平整度、垂直度指標(biāo)，控制樁中心偏位在40mm以?xún)?nèi)，型鋼拔出后的空隙及時(shí)回填灌漿，基坑開(kāi)挖后及時(shí)設(shè)置支撐。

3.5基坑挖土施工

基坑內(nèi)開(kāi)挖到底板墊層標(biāo)高后，挖掘機(jī)在基坑四周挖到5m寬時(shí)，設(shè)計(jì)標(biāo)高200—300mm后的12h內(nèi)馬上進(jìn)行墊層澆筑，待達(dá)到一定強(qiáng)度后使用剛性支撐再進(jìn)行局部地梁施工。開(kāi)挖過(guò)程中注重實(shí)施信息化現(xiàn)場(chǎng)基坑變形、沉降監(jiān)測(cè)，專(zhuān)人定時(shí)記錄并及時(shí)反饋。

3.6基坑內(nèi)部降水、排水控制

基坑內(nèi)部設(shè)置自流管井降水。排水由坑外和坑內(nèi)組成，坑外排水注意避免雨水大量流入基坑，設(shè)置大功率潛水泵，坑外排水間隔15m磚砌排水井，排水蓄溝沿基坑四周連通，坑內(nèi)排水間隔15m磚砌集水井，排水盲溝連通后用水泵排出積水。

結(jié)語(yǔ)：

隨著我國(guó)工民建施工項(xiàng)目不斷增加，深基坑作業(yè)逐漸成為常見(jiàn)施工任務(wù)，施工單位依照現(xiàn)場(chǎng)具體情況科學(xué)篩選深基坑開(kāi)挖和支護(hù)施工工藝，針對(duì)不同施工環(huán)境綜合應(yīng)用實(shí)施專(zhuān)業(yè)化基坑支護(hù)，保證現(xiàn)場(chǎng)降排水設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，注重基坑變形科學(xué)監(jiān)測(cè)，做好現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理預(yù)案，不斷提升深基坑施工技術(shù)應(yīng)用水平。

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