建筑工程中深基坑支護安全控制的實例分析

李建鋒，張磊，代天恩

（西安華潤置地發(fā)展有限公司，西安710061）

1 引言

如今高層建筑越來越受人們的歡迎，使得深基坑支護技術(shù)獲得了空前的發(fā)展機遇。在城市快速發(fā)展的進程中，建筑物之間的間距越來越小，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算的邊緣，四周承臺墊層底部是局部計算的邊緣。大廈的用地面積達到了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)定性評價

3.1 基坑壁穩(wěn)定性

在地下室基坑挖掘施工的過程中，遇到的主要地層類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，上部的雜填土會有局部掉塊滑落的問題出現(xiàn)，在地下水的影響下，給基坑造成了嚴重的影響。在垂直挖掘擬建場地的基坑時，坑壁的穩(wěn)定性較差，需要使用截排水、支護和放坡等措施來提升基坑的穩(wěn)定性和安全性[1]。

3.2 基坑抗承壓水突涌穩(wěn)定性

在仔細分析場地內(nèi)承壓水頭情況以后，發(fā)現(xiàn)承壓水水位的埋深能夠達到3.5 m。地表面正負零標高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)基坑底部突涌的問題。

4 基坑支護安全管理

4.1 總體方案

在工程項目施工時，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要點表現(xiàn)為：

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

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

基坑支護設(shè)計時，要高度關(guān)注基坑挖掘施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、挖掘深度和場地環(huán)境等信息。大廈的施工地點為高架橋旁邊，土質(zhì)條件非常復雜，屬于深基坑的范疇，在施工過程中，要給予高度的重視，并采取積極措施不斷提升深基坑支護的施工質(zhì)量和施工效果，確保整個工程項目能夠在規(guī)定的時間之內(nèi)完工。

4.2 支護樁體系

在詳細分析深基坑施工技術(shù)和施工經(jīng)驗以后，發(fā)現(xiàn)基坑四周的地形比較復雜，與市政管線的距離比較近。在一級基坑挖掘施工時，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)計支護方案時，采取的主要形式為內(nèi)支撐+排樁+上部放坡形式，使基坑支護的安全性、穩(wěn)定性滿足相關(guān)標準。

鉆孔灌注樁是主要的支護樁類型，布置區(qū)域為基坑的四周，將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護樁頂部，強度等級要達到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，地下水以間歇式的方式向外滲出，導致基坑內(nèi)會有積水出現(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）硬化場地內(nèi)的地面，使用C15 混凝土完成硬化施工任務。

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

詳細分析地勘報告后發(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，將承壓含水層擊穿，發(fā)現(xiàn)基坑底部會出現(xiàn)承壓水突涌的問題，所以，要全面考察下部承壓水對基坑挖掘造成的影響。

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

4.4 深基坑結(jié)構(gòu)施工安全管理

4.4.1 基坑支護

該工程項目的正負零設(shè)置為22.5 m，與地面整平標高值保持一致，在計算基坑挖掘深度時，需要計算到外墻基礎(chǔ)梁墊層底部，四周需要計算到承臺墊層底部，大面積的挖掘深度設(shè)置為12 m，基坑安全等級為一級。在設(shè)置支護方案時，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)報告信息后，將該基坑劃分為7 個支護段開展施工任務。

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

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

鉆孔灌注樁是支護樁的主要形式，其具體施工過程如圖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，使用的混凝土型號為C30。在支護樁的施工過程中，具體要求為：（1）灌注樁能夠承擔的偏差值為軸線偏差，要控制在5 cm 以內(nèi)，垂直度偏差要控制在0.5%以內(nèi)；（2）排樁孔底沉渣的厚度要保持在15 cm 以內(nèi)，立柱樁孔底部沉渣厚度要保持在5 cm 以內(nèi)；（3）預埋件位置的偏差值要保持在2 cm 以內(nèi)；（4）使用機械連接或者是焊接的方式處理樁身鋼筋籠接頭，嚴格按照設(shè)計標準控制支護樁鋼筋的長度、規(guī)格和數(shù)目，主筋搭接長度要保持在10 d（d 為鋼筋直徑）以內(nèi)，同一截面接頭面積要保持在50%以內(nèi)；（5）在灌注施工的過程中，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)量滿足相關(guān)標準；（6）混凝土的充盈系數(shù)大于1；（7）在檢測支護樁時，需要對樁體的強度和完整度進行嚴格的審查，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，應在樁側(cè)及時完成補樁施工。

圖2 鉆孔灌注樁施工過程圖示

3）設(shè)置支護樁樁頂冠梁。將鋼筋混凝土冠梁設(shè)置在支護樁頂部，強度等級達到C30，顯著提升支護樁整體的強度和剛度[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，使用的混凝土強度等級為C30。具體施工要求為：（1）支撐標高的允許誤差要控制在3 cm以內(nèi)；（2）支撐水平位置的允許誤差也要控制在3 cm 以內(nèi)；（3）鋼筋混凝土支撐的尺寸設(shè)置為+8 mm、-5 mm；（4）支撐兩端的標高差要保持在2 cm 以內(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足設(shè)計要求，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 以內(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，具體要求為：將鋼板網(wǎng)掛設(shè)在支護樁、平臺和坡面中間，并將土釘設(shè)置好，C20 護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以內(nèi)的區(qū)域，反坡是該硬化層的主要形式。

2）使用機制磚和水泥砂漿完成集水井和排水溝的施工任務，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)的水能夠被及時排放出去。

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

4）在對大街一側(cè)進行處理時，在支護樁外側(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)場試驗工作完成好，使其各項參數(shù)得以確定，確保搭接量與樁徑滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

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