深基坑围护结构设计及施工技术

[摘要]：本文介绍了沙洲街道社区服务中心工程深基坑围护结构设计及施工技术，该工程深基坑面积大，深度深，周边施工环境复杂，施工难度大。

[关键词]：深基坑组合支撑土方开挖基坑监测

1.工程概况

沙洲街道社区服务中心工程总建筑面积59526.71m2，由主楼、裙楼、附楼三幢建筑组成，基坑开挖深度为10.15m，基坑周边长度约为421.37m，基坑面积约为9956.43m2。

2.工程地质、周边环境情况

（1）场地地下水属潜水型，整个覆盖层均为含水层。

（2）基坑主要位于②~2淤泥质粉质粘土层。

（3）基坑周边环境复杂，管线较多，有大直径自来水管和地铁车道，车站。

3．基坑围护设计

本工程基坑土质情况较差，周边环境复杂，经多方研究讨论，并请专家论证，最后形成具体方案如下：

（1）Ф1100@1300钻孔灌注桩加两层钢筋混凝土内支撑作为支护结构；

（2）基坑四周采用单排三轴深搅桩作为止水帷幕；

（3）基坑东侧4.2m范围和南侧8m范围内满布三轴深搅坑内加固桩；

（4）基坑内布设22口降水井，33口减压井，基坑外布置22口观测井兼作回灌井。

4．基坑围护体系的施工

4.1三轴深搅桩施工

本基坑支护工程基坑四周采用三轴深搅桩作为止水帷幕，三轴深搅采用三轴深层搅拌桩叶片直径650，桩中心间距900mm，套接一孔施工，使用32.5级普通硅酸盐水泥，其设计掺入量为20%，水灰比为1.0～1.2，设计要求28天无侧限抗压强度大于1.0MPa。

4.1.1施工控制要点

（1）施工过程中，相邻搭接桩体施工间隔时间不得超过24小时。

（2）如果现场施工时已出现冷接头的情况，则在已施工的桩位上进行重复施工，然后将在冷接缝处进行套接施工或采用旋喷桩加固处理。

4.2 钻孔灌注桩（支护桩、立柱桩）施工

4.2.1施工控制要点

（1）桩位一次性测放完毕，开钻前进行复测。支护钻孔灌注桩遵循“跳打”的原则。

（2）在钻孔过程中，泥浆面应保证稳定在护筒埋设深度范围内，并不得低于护筒下口，避免泥浆面上下浮动冲刷孔壁而引起塌孔。

（3）施工时采用粘土造浆。要求泥浆粘度≤28S，含砂率小于6%，胶体率不小于95%。成孔时，粘土层中泥浆比重控制在1.05~1.15；粉土夹粉砂层中泥浆比重控制在1.1~1.3；卵石层中泥浆比重控制在1.3~1.5；终孔泥浆比重控制在1.2~1.3。成孔过程中泥浆要正常循环，泥浆池要定期清理。

（4）钢筋笼每隔4m对称安装4个ф50mm预制砼保护块。

（5）采用25t吊车起吊钢构柱，保证钢构柱垂直度；成桩后立柱垂直度应满足不大于1/300，立柱顶标高与设计标高偏差小于30mm。

（6）钻孔灌注桩采用塌落度控制在18~20cm之间的商品混凝土。混凝土灌注过程中，导管埋深宜控制在3~5m，必须连续施工。浇注混凝土面距桩顶约5m处，将塌落度减少至14~16cm，确保桩顶浮浆不致太高。

4.3顶圈梁、围檩及钢筋混凝土水平支撑梁施工

基坑土方首次开挖至-2.6m时，将桩顶面清洗干净，进行钢筋混凝土顶圈梁施工。

（1）施工过程中通过人工和机械配合将桩间土清除干净。

（2）混凝土施工结束后，须等到混凝土达到设计强度时，方可进行基坑土方大开挖。

5．降水井施工

5.1施工控制要点

（1）施工现场落实“三通一平”，并备好泥浆，钻孔机具完好；配齐滤料、管材和滤网，按沉放顺序堆放在孔位附近；备好抽水设备，并布置好排水系统。

（2）按照设计的井位平面布置图进行布孔，平面偏差≤5cm。

（3）钻机就位前场地应平整夯实，钻机架设必须平正牢固，钻头、磨盘和孔位三对中。

（4）采用回旋式钻机钻孔，钻孔直径应保证大于800mm；孔身垂直度偏差应小于1/500。

（5）到设计孔深后应清孔换浆，泥浆含砂率不大于5%；孔底沉渣厚度不得大于300mm。

（6）清孔换浆后应立即安装井管，井管与井管焊接缝必须合缝，第一节井管底部应采用钢板封底口，井管上端口应高出地面至少500mm。

（7）填料前应将孔内泥浆适当稀释，滤料必须经过筛选、冲洗，滤料砂径在1~3mm；在井管周围必须连续、均匀、适速投放，填充量不得小于95%；至设计标高时，应压实滤料，改用优质粘土填充至施工作业面，并压实和封闭填料口。

（8）下管填料完成后应立即进行洗井，采用活塞法洗井，洗井应自上而下，分段进行。

（9）封井应间隔封堵；局部封堵后，对未封堵的井进行观测；满足条件后逐一封堵。

（10）在浇灌垫层前，先清除垫层以下降水井砼滤管外壁，内插Ф273×5钢管，其顶高出底板面50mm，其下端与降水井搭接长度1000mm。钢管外侧缠绕麻丝，并用油膏封死；在底板范围内焊在钢管外侧焊两道止水翼环，分别位于底板顶面下、底面上150mm。

（11）降水井封井时，于底板顶面下80mm处将钢管切断，用早强水泥：砂为1：1干拌砂浆浇到垫层部位。再用与底板同强度的素砼塞满后焊钢顶盖板，最后用微膨胀砼浇平。

6．土方开挖

根据现场的实际情况，确定基坑土方开挖分三个阶段组织施工。由东向西分三个区域。

6.1第一阶段土方开挖

（1）本阶段土方开挖由地表至-2.6m。

（2）开挖顺序：土方开挖由北向南退挖。先修筑场内汽车运土道路，将基坑一区和三区范围内的水平支撑工作面土方挖出，开始进行支护结构施工。一区和三区土方开挖结束后，由北向南整体退挖二区土方，最后收尾放在基坑南侧的出土口。

6.3第二阶段土方开挖

（1）本阶段土方由-2.6m挖至-7.2m。待第一层圈梁和支撑封闭后，混凝土强度达到70%后，才能开始第二阶段的土方开挖。

（2）第二阶段土方开挖先同时施工一区和三区。

（3）一区和三区角撑外土方可采用阶梯式由北向南开挖方式退挖，土方临时坡比不应小于1:3。开挖方式先挖至-4.9m，然后再开挖至-7.2m，直至退挖至出土口。

（4）将土方开挖-7.2m标高时，及时进行第二层撑施工。再按相同的方式开挖第二区。

6.4第三阶段土方开挖

（1）本阶段土方由-7.2m挖至基坑底标高。待第二层圈梁和支撑封闭后，同时混凝土强度达到70%后，才能开始第三阶段的土方开挖。

（2）第三阶段土方开挖同第二阶段类似。此阶段土方机械直接开挖至基坑底标高，并随挖随分块浇筑混凝土垫层，挖土后36小时内必须完成该区域的垫层施工。

6.5土方开挖收尾工作

每个区域土方收尾放在各区域出土口处，土方退挖至出土口时，多余机械可先行爬出基坑，最后土方采用加长臂挖掘机收尾施工。

7．施工监测

7.1支护结构本身的水平位移监测：

沿圈梁顶每隔15.0m设置一个水平位移观测点，共布设30个。根据监测报告：基坑南侧支护桩顶水平位移监测点D15累计位移量最大，为7.5 mm，远小于0.5%H的支护结构变形控制标准。

7.2周边道路、地下管线的沉降变形监测：

临近基坑道路每隔15m设一个沉降观测点，共设置20个。根据监测报告，道路沉降监测点R11、R18 累计沉降量最大，为8.2mm，小于15mm的累计沉降量的报警值。

7.3 基坑内支撑立柱桩的沉/隆监测：

在基坑内支撑立柱桩顶间隔布设沉/隆监测点，共布设40个。根据监测报告，立柱桩沉/隆量最大点为LZ34，其值为6.3mm （下沉）。从总的变化量来看，立柱桩是稳固可靠的。

7.4基坑内支撑轴力监测：

在第一道、第二道的钢筋混凝土支撑上选择了13个支撑断面进行支撑轴力的监测。根据监测报告，支撑轴力最大值8-8′，为1340.8 KN，小于设计值的80%的报警值（2527.2 KN）。

7.5支护结构体外侧的地下水位监测：

在基坑支护结构外侧布设22口水位观测井作为地下水位监测孔，随着基坑内外降水、土方开挖的不断加深和地下室的施工对基坑外地下水位的变化发展情况进行监测。

8．施工体会

8.1通过本工程的施工实践，证明本基坑的支护方案是完全可行的，通过该基坑的施工初步尝试到了组合式支护结构体系的优越性，它在施工场地狭窄、周边环境复杂的实际情况下，在基坑较深的部位充分利用了钢筋混凝土支撑刚度好、位移小、经济的特点，有效地降低了工程造价，缩短了工期，取得了较为显著的成效。

8.2考虑到基坑施工所面临的难题，在基坑支护的设计和施工方案中都预先做好了相应的技术措施。对于地铁车道、地铁站及地下管线的保护工作是重中之重，先后在挖土顺序、支撑形成、支撑拆除等方面都进行了慎重考虑。结合监测数据，加强对其沉降监测。

8.3土方开挖和支撑形成必须紧密交替进行，这对于基坑稳定和周边环境安全有着很重要的影响。采取合理的挖土方案，严格按照程序实施挖土，及时形成支撑，做到土方随挖完、随支撑，无支撑土体的暴露时间尽量缩短。在每块区域最后一层土体开挖完成后，为了减少坑底土移及破坏原状土，须立即施工砼垫层和基础底板，以在坑底形成坚固的支撑体系。