浅析某大厦深基坑支护结构施工技术

摘 要：本文结合工程实例，对深基坑支护技术进行了探讨。

关键词： 深基坑 降水方案 施工技术 监测和控制

1．工程概况

某大厦一期工程主体结构为一幢2层裙楼和两幢20层主楼，主楼和裙楼地下为地下车库和设备用房，地下1层。基坑面积约为18900m2，开挖深度为16．95m。本工程内容主要为基坑土方开挖、基坑支护结构、基坑降水等。

岩土工程报告显示地浅层为杂填土，厚度约为7．1O～13．00m，主要由建筑垃圾、碎石、炉碴、生活垃圾、粘性土等组成，硬杂质含量约30％，呈稍湿～ 湿～ 饱和、稍密状态。第2层为淤泥质土，厚度约为2．2～7．4m，黑灰色～灰褐色～黄褐色，成分混杂，包括淤泥质粉土、淤泥质粉细砂、淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土等多种软弱土层，混有少量的石英岩碎石及圆砾，土层下部圆砾明显增多。

有腥臭味，呈饱和～湿、软塑状态。第3层为砂砾石，厚度约为1．40～6．70m，灰褐色～灰黑色～黄褐色，以石英岩圆砾为主，夹中粗砂及石英岩卵石。呈饱和、稍密状态。第4层为中风化石英岩，黄褐色～灰白色，层状结构，岩体较完整，岩体基本质量等级为III级。本场地地下水赋存于杂填土层中下部及砂砾石层中，与海水连通，涌水量大，水位随潮汐变化。地下水属潜水类型，略具承压性，地下水位稳定水位埋深为4．8～7．2m，水位变化幅度1～2m。

2．基坑支护及降水方案

2．1基坑支护方案

基坑AB、BC、EF段上部10m 范围内1：1放坡至标高-9．200m位置，下部采用机械钻孔桩一预应力管式锚杆支护结构，基坑其余各段放坡至坑底。坡面喷混凝土

锚杆采用专用钻机直接将地质钻杆钻入地层，共计248根，管径

锚固段与自由段交界处设置止浆装置。注浆浆液采用32．5MPa普通或矿渣硅酸盐纯水泥浆，强度等级M30。采用高压注浆工艺 终止注浆压力≮3．5MPa。腰梁采用普通热轧槽钢[25b。注浆体强度达到15MPa时方可进行张拉，锚杆按设计预应力锁定，超张拉10％～20％，并持荷3min。

2．2降水方案

采用管井降水及基坑明排降水相结合的降水体系，沿场地四周设置47个降水井，间距为20m，井深为21m，井孔直径为600mm，井管直径为400mm。采用深水潜水泵抽水。基坑内设临时排水沟、集水坑，开挖至基坑底后在基坑周边设排水盲沟，并利用邻近深坑排水。

3．基坑开挖施工方案和技术措施

3．1总体施工方案

基坑开挖在总体上采用以液压反铲挖掘机为主，以抓铲、铲运机为辅的方法，先中区，后四周的流程，考虑时空效应，分层分区进行。不同的土质、不同标高采用不同的开挖方法，挖土和边坡支护结构相配合施工，均衡作业。挖土分3层进行，土方以水平运输为主，局部地区采用抓斗垂直运输出土。

根据本工程的工期要求，工程施工总体三阶段为：①完成基坑四周47个降水井、排水和地面第一排垂直土钉、第一层土方(标高+0.800 ．4．200m)开挖外运及相应的边坡混凝十锚喷。②完成标高-4．20m 至砂砾层上表面土方外运及255根支护钻孔桩灌注桩施工，同时完成相应的边坡混凝土锚喷。③挖运砂砾层、风化岩部分和248根锚杆的施工及相应的边坡混凝土锚喷，以及基底排水盲沟等。

3．2各分项工程技术措施

3．2．1降水工程

在施工放线后，即进行周边降水井及排水沟施工。降水井数量47个，井孔径为600mm，井深为21m，井距为20m，嵌入中风化石英岩3．8～4．8m。采用16台CZ-30冲击钻机进行降水井施钻。

降水井成孔后，将护壁泥皮清洗干净，立即下设钢筋笼、回填滤水层，即在钢筋笼的外侧包裹两层lmmx lmm沙网、一层10mmx 10mm钢网滤层，为防止细颗粒流失，卵石滤层的粒径

在降水井的外侧设一圈排水沟，四周排水沟施工采用人工开挖，兼做场地地下物的探沟，沟深为1．5m，宽为0．5m，粘土砖砌筑，沟壁厚为240mm，沟内用防水砂浆抹面。排水沟通过道路或场地的部分设钢筋混凝土盖板。在每个转角处设一座1.5m×1.5m ×2.2m(深)分隔式沉淀池。在降水井中通过潜水泵将地下水抽入排水沟内，经过沉淀后，再由水泵通过管道排入市政排水系统内。

基坑边缘至围墙处均做成200mm的C20混凝土硬化路面，路面设坡向为1％横坡排水沟。排水沟施工顺序：人工挖土方一垫层混凝土一地沟墙砌砖一沟内防水砂浆抹面一过道部分钢筋混凝土盖板。

深井井点降水施工程序为：井位放样做井口、安护简钻机就位、钻孔回填井底砂滤层吊放钢筋笼回填管壁与孔壁间的过滤层安装抽水控制电路试抽降水井正常工作。

3．2．2 挖土工程

第一次挖土采用分层挖土法，挖土深度5m(标高+0.8～-4.2m)，工程量22.3万m3，采用8台WY160B型反铲挖掘机进行挖土，120台太脱拉148S1自卸车排土至毛营子弃土场。挖土时先在中间开挖第Ⅰ部分。基坑边缘预留宽15m的降水井施工作业面，降水井施工完后，即清走泥浆，并按照设计坡度刷整边坡；挖运第Ⅱ部分土方，完成一段(约20m)即进行坡面土钉墙和喷混凝土施工。

第二次挖土采用盆式挖土法，为了确保钻孔灌注桩的孔内水头及便于施工，在AB、BC、EF段预留宽25m的灌注桩施工平台及坑内交通通道，场地中间部分按盆式挖土法施工，采用明排降水，基坑内设排水沟、集水井，与管井降水共同形成基坑降水体系。第Ⅲ层挖土至砂砾层上表面，工程量为38.6万m3 ，采用4台WYl60B型反铲挖掘机进行挖土，60台太脱拉148S1自卸车排土。

灌注桩完成后，挖运第Ⅳ层土，工程量为5万m3，，将施工作业平台标高降至-9.2m，进行混凝土冠梁施工，随后挖运第V层土，工程量为2．5万m3，，将施工作业平台标高降至-1 1．7m(锚杆以下500mm)，进行锚杆施工。

第Ⅵ层土砂砾层部分，土方量16．2万m3，采用分层挖土法施工，采用4台WY160B型反铲挖掘机进行挖土，60台太脱拉148 SJ自卸车排土，最后土方将集中从西南角的坡道退出，剩余土方采用抓斗垂直运输出土。

基底为坚硬岩石，采用微差爆破，岩石爆破的装药点与支护结构的净距离>2．0m。基底严禁超挖，如超挖，采用混凝土填平。在基坑的西南角和西北角各预留一处排土1：10坡道，坡道宽为12m，坡度一直到基坑底部标高位置，在经过淤泥质土层时采用毛石换填。

挖至第Ⅵ层土时，即将西南角的排土坡道挖除，车辆均从西北角的坡道进出，挖至坡道时采用2台ZL-50装载机和1台挖掘机配合将坡道土运至基坑边，用2台抓斗挖掘机将土体运至地面装车运走，最后用l台50t吊车将基坑内设备吊出基坑，完成所有土方开挖工程。

3．2．3 土钉墙工程

土钉随着坡面的形成而进行，一般坡面长度够20m即进行土钉埋设及喷混凝土坡面防护。土钉埋设采用直埋式。喷混凝土采用ZP-Ⅶ型喷射机，选用9 m3空气压缩机输送混凝土干料，喷射水压力>O．2MPa，分两层进行。

土钉墙施工顺序：机械挖坡人工修整边坡埋设混凝土厚度控制标及泄水孔喷第一层混凝土埋植土钉绑钢筋网喷第二层混凝土。

3．2．4 钻孔灌注桩工程

第一层杂填土挖运后。在AB、BC、EF段预留宽25m的施工平台及坑内交通通道，灌注桩总计255根，桩径为0．8m间距为1．5m，嵌入中风化石英岩深度2．78～3．78m，采用43台钻机钻孔(18台SZ-5O反循环钻机和25台CZ-30冲击钻机孔。

灌注桩完成后，将施工作业平台标高降至-9．2m，进行混凝土冠梁施工。钻孔灌注桩施工顺序：井位放样做井口、设钢护筒钻机就位施钻清孔下钢筋笼浇注水下混凝土凿桩头绑冠梁钢筋浇筑冠梁混凝土。

3．2．5 预应力锚杆工程

灌注桩冠梁施工后，再将施工作业平台标高降至-11．7m，进行预应力锚杆施工，锚杆数量248根，长度为15～18m，采用5台YTM一87型锚杆钻机进行钻孔预应力锚杆施工顺序：测量、放线定位钻机就位接钻杆校正孔位调整角度钻孔钻至设计深度压力注浆上腰梁张拉锁定。

4．基坑工程的监测与控制

监测内容有：① 灌注桩顶部冠梁水平位移；② 灌注桩倾斜检测：③ 邻近建筑物和道路水平位移及沉降；④地下水位监测。

4．1灌注桩顶部冠粱水平位移监测

在每段钻孔灌注桩项部冠梁纵向每间隔5～8m布设一个监测点，即J1～J75共75个测点。测站点设在基坑开挖深度两倍距离以外的冠梁监测点延长线上，CZ1～CZ3共3个。测站点采用长1～1．5m的15mm钢筋打入地下，地面用混凝土防护。基坑开挖初期，每隔2～3d监测一次。随着开挖进程的增加可1d观测1次，当位移较大时，每天可观测1～2次。

4．2灌注桩倾斜检测

根据灌注桩的受力特点及周围环境等因素，拟在A―A轴、E―E轴灌注桩的外侧布设测斜管，每个轴设3个测斜管，即CX1～CX6,共计6个。测斜管埋置深度一般为2倍基坑开挖深度。

用高精度测斜仪进行监测，并根据围护结构在各开挖施工阶段倾斜变化，推算出围护结构沿深度方向各测点水平位移随时间的变化曲线，正式测试前应对测斜孔进行连续观测，取其稳定值作为初读数。

4.3邻近建筑物和道路水平位移、沉降的检测

外墙设A1～A5，计5个观测点，外墙设A6～A10，计5个观测点。在邻近道路上设F1～F24，共24个观测点。邻近建筑物和道路水平位移和沉降观测的控制点在基坑边2．5～3．0倍开挖距离以外，水平位移控制点后方向可更远一些，该工程设CZ4～CZ9共6个测站点。水平方向位移观测采用小角度法，沉降观测用精密水准仪测量。

4．4地下水位监测

在四周的降水井的外侧布置水位观测井，SW1～SWl1共设11个。观测井内设水位计。用以监测坑外地下水位的波动情况。在各类监测中设预警值，例如水平、垂直位移>5mmPd或累计值>80mm 时须及时报警，以便快速处理。

5．结语

深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程，施工单位应按先设计、后施工的程序施工，并尽量做到边施工、边监测，还要遵循‘分层开挖，先撑后挖，随挖随撑，对称均衡，限时限量”的原则，杜绝盲目施工和野蛮施工的现象，加强对整个深基坑施工过程的控制，保证工程顺利、安全地完成。