建筑工程中深基坑支護(hù)安全控制的實(shí)例分析

李建鋒，張磊，代天恩

（西安華潤(rùn)置地發(fā)展有限公司，西安710061）

1 引言

如今高層建筑越來(lái)越受人們的歡迎，使得深基坑支護(hù)技術(shù)獲得了空前的發(fā)展機(jī)遇。在城市快速發(fā)展的進(jìn)程中，建筑物之間的間距越來(lái)越小，基坑邊緣與現(xiàn)有建筑物之間的距離非常近，這就使得基礎(chǔ)工程的施工難度越來(lái)越大，給四周環(huán)境造成了不同程度的影響。

2 工程概況

某大廈建筑面積為15 560 m2，地下1 層建筑的高度設(shè)置為4 m，建筑物的總高度達(dá)到了200 m，其基礎(chǔ)形式以樁筏為主；外墻基礎(chǔ)梁墊層底部是基坑挖掘深度計(jì)算的邊緣，四周承臺(tái)墊層底部是局部計(jì)算的邊緣。大廈的用地面積達(dá)到了18 000 m2，大廈包含的高層建筑物共5 棟，分別為高層建筑3 棟，超高層澆筑2 棟，同時(shí)還包括地下室、裙樓和單層或多層商業(yè)建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)是5 棟高層建筑的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型，樁基礎(chǔ)是其基礎(chǔ)的主要形式；裙樓、單層或多層商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)型為框架結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)是其基礎(chǔ)的主要形式。

3 基坑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 基坑壁穩(wěn)定性

在地下室基坑挖掘施工的過(guò)程中，遇到的主要地層類(lèi)型為第四系上更新統(tǒng)沖積、洪積（Q3a1+p1）層、上更新統(tǒng)沖積（Q3al）層、人工填積（Q4ml）層、全新統(tǒng)沖積（Q4al）粉質(zhì)黏土等?；油诰蚴┕こ霈F(xiàn)臨空面以后，上部的雜填土?xí)芯植康魤K滑落的問(wèn)題出現(xiàn)，在地下水的影響下，給基坑造成了嚴(yán)重的影響。在垂直挖掘擬建場(chǎng)地的基坑時(shí)，坑壁的穩(wěn)定性較差，需要使用截排水、支護(hù)和放坡等措施來(lái)提升基坑的穩(wěn)定性和安全性[1]。

3.2 基坑抗承壓水突涌穩(wěn)定性

在仔細(xì)分析場(chǎng)地內(nèi)承壓水頭情況以后，發(fā)現(xiàn)承壓水水位的埋深能夠達(dá)到3.5 m。地表面正負(fù)零標(biāo)高22.5 m 被設(shè)定為基坑頂面，承壓水頭處于基坑底面上部，基坑底部以下是含水層或卵石層，容易出現(xiàn)基坑底部突涌的問(wèn)題。

4 基坑支護(hù)安全管理

4.1 總體方案

在工程項(xiàng)目施工時(shí)，四周建筑物和基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性發(fā)揮著十分重要的作用?；庸こ痰奶卣骱椭ёo(hù)要點(diǎn)表現(xiàn)為：

1）基坑工程的特征。3 層地下室結(jié)構(gòu)的承臺(tái)深度設(shè)置為12 m，在設(shè)計(jì)單體結(jié)構(gòu)電梯井深度時(shí)，其深度要保持在16 m左右?；油诰蚴┕ど疃缺容^深，四周環(huán)境比較復(fù)雜，施工場(chǎng)地比較狹窄。

2）基坑支護(hù)重點(diǎn)。在基坑支護(hù)施工時(shí)，需要做好基坑四周市政管線和坑內(nèi)工程樁的保護(hù)工作，確?；悠麦w的穩(wěn)定性滿(mǎn)足相關(guān)要求。

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要高度關(guān)注基坑挖掘施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、挖掘深度和場(chǎng)地環(huán)境等信息。大廈的施工地點(diǎn)為高架橋旁邊，土質(zhì)條件非常復(fù)雜，屬于深基坑的范疇，在施工過(guò)程中，要給予高度的重視，并采取積極措施不斷提升深基坑支護(hù)的施工質(zhì)量和施工效果，確保整個(gè)工程項(xiàng)目能夠在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)完工。

4.2 支護(hù)樁體系

在詳細(xì)分析深基坑施工技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)基坑四周的地形比較復(fù)雜，與市政管線的距離比較近。在一級(jí)基坑挖掘施工時(shí)，使用的主要技術(shù)為鉆孔灌注樁聯(lián)合1 層或2 層內(nèi)支撐技術(shù)形式。在設(shè)計(jì)支護(hù)方案時(shí)，采取的主要形式為內(nèi)支撐+排樁+上部放坡形式，使基坑支護(hù)的安全性、穩(wěn)定性滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

鉆孔灌注樁是主要的支護(hù)樁類(lèi)型，布置區(qū)域?yàn)榛拥乃闹?，將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護(hù)樁頂部，強(qiáng)度等級(jí)要達(dá)到C30，平面支撐梁是內(nèi)支撐的主要構(gòu)件，包含冠梁、局部角撐梁和頂撐梁，鋼格構(gòu)是內(nèi)支撐立柱上部的主要形式，混凝土灌注樁φ800 mm 是下部結(jié)構(gòu)的主要形式。

4.3 地下水控制方案

4.3.1 上層滯水治理

雜填土中分布有上層滯水，挖掘施工時(shí)，地下水以間歇式的方式向外滲出，導(dǎo)致基坑內(nèi)會(huì)有積水出現(xiàn)。上層滯水的具體情況如圖1 所示。將排水溝設(shè)置在坡頂和溝底，將泄水孔設(shè)置在坡面位置處。

圖1 上層滯水圖示

1）截水溝設(shè)置在坡頂或坡底，具體形式為磚砌。

2）硬化場(chǎng)地內(nèi)的地面，使用C15 混凝土完成硬化施工任務(wù)。

3）PVC 泄水管在坡面上的間距為2 m。

4）將大量集水坑設(shè)置在基坑中，使四周地表水全部匯集到基坑中，使用潛水泵將積水排除干凈。

4.3.2 承壓水治理

詳細(xì)分析地勘報(bào)告后發(fā)現(xiàn)，承壓水水頭高程為17.6～18.1 m，承壓水穩(wěn)定水位為18 m。挖掘基坑時(shí)，將承壓含水層擊穿，發(fā)現(xiàn)基坑底部會(huì)出現(xiàn)承壓水突涌的問(wèn)題，所以，要全面考察下部承壓水對(duì)基坑挖掘造成的影響。

經(jīng)過(guò)全面的分析后，決定采取深層降水的方式進(jìn)行基坑承壓降水，在對(duì)上層滯水進(jìn)行排放時(shí)，借助泄水孔、集水坑和排水溝來(lái)完成排放任務(wù)。

4.4 深基坑結(jié)構(gòu)施工安全管理

4.4.1 基坑支護(hù)

該工程項(xiàng)目的正負(fù)零設(shè)置為22.5 m，與地面整平標(biāo)高值保持一致，在計(jì)算基坑挖掘深度時(shí)，需要計(jì)算到外墻基礎(chǔ)梁墊層底部，四周需要計(jì)算到承臺(tái)墊層底部，大面積的挖掘深度設(shè)置為12 m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。在設(shè)置支護(hù)方案時(shí)，采取內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式，顯著提升基坑支護(hù)工程的安全性和穩(wěn)定性。在綜合分析四周環(huán)境和地質(zhì)報(bào)告信息后，將該基坑劃分為7 個(gè)支護(hù)段開(kāi)展施工任務(wù)。

1）地面整平標(biāo)高值。地面整平標(biāo)高值設(shè)置為21.7 m，在計(jì)算基坑挖掘深度時(shí)，需要計(jì)算地下室底板墊層底部標(biāo)高，基坑內(nèi)承臺(tái)墊層的標(biāo)高為16.9 m，坑中深度為5 m，普通挖掘施工深度為11.3 m，基坑安全等級(jí)設(shè)置為一級(jí)。使用的支護(hù)方案為內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式。

2）處理其他斷面。對(duì)于其他斷面來(lái)說(shuō)，地面整平標(biāo)高值設(shè)置為22.5 m，在計(jì)算基坑挖掘深度時(shí)，一定要計(jì)算到基坑四周外墻基礎(chǔ)梁墊層底部位置，將基坑的安全等級(jí)設(shè)置為一級(jí)，使用的支護(hù)方式為內(nèi)支撐、排樁與上部放坡相結(jié)合的方式。

鉆孔灌注樁是支護(hù)樁的主要形式，其具體施工過(guò)程如圖2所示，中心距設(shè)置為13 m，樁徑設(shè)置為1 000 mm，順著基坑四周完成布置任務(wù)，使用的混凝土型號(hào)為C30。在支護(hù)樁的施工過(guò)程中，具體要求為：（1）灌注樁能夠承擔(dān)的偏差值為軸線偏差，要控制在5 cm 以?xún)?nèi)，垂直度偏差要控制在0.5%以?xún)?nèi)；（2）排樁孔底沉渣的厚度要保持在15 cm 以?xún)?nèi)，立柱樁孔底部沉渣厚度要保持在5 cm 以?xún)?nèi)；（3）預(yù)埋件位置的偏差值要保持在2 cm 以?xún)?nèi)；（4）使用機(jī)械連接或者是焊接的方式處理樁身鋼筋籠接頭，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制支護(hù)樁鋼筋的長(zhǎng)度、規(guī)格和數(shù)目，主筋搭接長(zhǎng)度要保持在10 d（d 為鋼筋直徑）以?xún)?nèi)，同一截面接頭面積要保持在50%以?xún)?nèi)；（5）在灌注施工的過(guò)程中，需要超灌50 cm 左右，在施工全部完成以后，將樁頂浮漿全部清理干凈，使樁頭的質(zhì)量滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；（6）混凝土的充盈系數(shù)大于1；（7）在檢測(cè)支護(hù)樁時(shí)，需要對(duì)樁體的強(qiáng)度和完整度進(jìn)行嚴(yán)格的審查，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)在樁側(cè)及時(shí)完成補(bǔ)樁施工。

圖2 鉆孔灌注樁施工過(guò)程圖示

3）設(shè)置支護(hù)樁樁頂冠梁。將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護(hù)樁頂部，強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C30，顯著提升支護(hù)樁整體的強(qiáng)度和剛度[2]。

4）設(shè)置內(nèi)支撐梁。內(nèi)支撐構(gòu)件為平面支撐析架，主要組成部分為冠梁、局部角撐梁和頂撐梁，使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。具體施工要求為：（1）支撐標(biāo)高的允許誤差要控制在3 cm以?xún)?nèi)；（2）支撐水平位置的允許誤差也要控制在3 cm 以?xún)?nèi)；（3）鋼筋混凝土支撐的尺寸設(shè)置為+8 mm、-5 mm；（4）支撐兩端的標(biāo)高差要保持在2 cm 以?xún)?nèi)。

5）設(shè)置內(nèi)支撐立柱及立柱樁。鋼格構(gòu)是立柱上部結(jié)構(gòu)的主要形式，下部使用的混凝土灌注樁必須要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在鋼筋混凝土底部與立柱樁連接位置處設(shè)置鋼板止水帶，使地下室底板滲水問(wèn)題得到高效的處理。具體施工要求為：（1）立柱樁與立柱平面位置的允許誤差要控制在1 cm 以?xún)?nèi)；（2）立柱的垂直度誤差要控制在1/300 左右；（3）樁的垂直誤差要控制在1/200 左右。

6）噴射面層混凝土施工。噴射面層混凝土施工時(shí)，具體要求為：將鋼板網(wǎng)掛設(shè)在支護(hù)樁、平臺(tái)和坡面中間，并將土釘設(shè)置好，C20 護(hù)面的噴射厚度要保持在7 cm 左右。

4.4.2 地下水治理

1）在挖掘基坑以前，采取表面硬化的措施處理坡頂1 m以?xún)?nèi)的區(qū)域，反坡是該硬化層的主要形式。

2）使用機(jī)制磚和水泥砂漿完成集水井和排水溝的施工任務(wù)，涂抹的水泥砂漿厚度為2 cm，使用素混凝土墊層澆筑溝底，厚度為5 cm，從而使溝內(nèi)的水能夠被及時(shí)排放出去。

3）降水井的數(shù)量為11 個(gè)，井管口徑為25 cm，鉆孔口徑為50 cm，井的深度設(shè)置為22 m，單井出水量能夠達(dá)到8 m3/h。

4）在對(duì)大街一側(cè)進(jìn)行處理時(shí)，在支護(hù)樁外側(cè)設(shè)置止水帷幕，止水帷幕的主要材質(zhì)為三管高壓旋噴樁，使用32.5 號(hào)水泥完成澆筑施工。具體參數(shù)要求為：水泥漿水灰比設(shè)置為1.0，噴射水和噴射漿的壓力分別設(shè)置為20～40 MPa 和2～3 MPa。在使用旋噴樁施工以前，要事先將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作完成好，使其各項(xiàng)參數(shù)得以確定，確保搭接量與樁徑滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

高層建筑施工時(shí)，深基坑施工技術(shù)發(fā)揮著重要作用。施工時(shí)，要將支護(hù)工程施工放在核心位置，確保整個(gè)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。做好深基坑支護(hù)工程的安全控制措施和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，為高層建筑工程項(xiàng)目的順利完成做好充分的準(zhǔn)備工作，使各種質(zhì)量問(wèn)題得到高效處理，促使整個(gè)工程項(xiàng)目能夠保質(zhì)保量地完工。