探讨深基坑支护工程施工方案
时间：2022-09-21 10:05:32
摘要:随着社会的不断发展和土地资源日益短缺，建筑物均趋向高层（30层或以上），相应地，地下空间也得到充分利用。因此深基坑的地基基础尤为重要。文章依据工程案例，并结合本人多年的工作经验，对深基坑支护工程的施工方案进行一定探讨。
中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：
引言
基坑支护方法多种多样,实际工程中究竟采用哪种支护方法,应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素,做到因地制宜,因时制宜,合理设计、精心施工、严格监控。
1 工程概况
某综合商住楼建筑工程项目位于城市中心地带,主楼30层,地下室两层,拟采用预制管桩基础,框架结构,设计地坪标高110.40m,基坑开挖深度为-10.00 m。基坑边缘周长约189 m。基坑东、西、北侧分布多条给水管道,管径0.1 m~0.7m,场地东侧临街为民房。作为深基坑,开挖施工时必须严格控制基坑周边变形,安全施工,避免产生不良的社会影响。
2 场地周边环境及工程地质条件根据勘察资料, 本工程场地地貌单元属河道冲积阶地, 人工填土及淤泥质土厚度大,西侧100多米即为河道，场地内地层性状描述如下: ①杂填土 ②淤泥质粉质粘土 ③粉质粘土 ④圆砾 ⑤残积粉质粘土 ⑥强风化泥质粉砂岩 ⑦中风化泥质粉砂岩。
场地内地下水有赋存于人工填土中的上层滞水及下伏圆砾层中的潜水,上层水量一般,圆砾层中潜水量较大,与河道水有一定的水力联系。基坑支护工程必须考虑该层地下水对基坑开挖及日后桩基础施工的不利影响。
3 基坑支护设计3.1 基坑支护方案的选择
综合分析基坑地理位置、土质条件、开挖深度及周边环境,该基坑开挖深度较大,为10.00m;位于市中心,场地周边环境较狭小,无放坡开挖条件,场地东、西、北侧都有供水管道及地下管网通过,一但发生土体失稳,对经济和社会影响较大。软弱土埋深达12.0m,为当地少见的软弱土基坑;地下水位较高,且基坑底部有强透水性地层分布。
综合以上因素,以经济合理,确保安全的原则,本次基坑设计采用较为成熟的钻孔灌注桩和锚杆联合支护方式,结合高压摆喷墙止水帷幕。在多家单位的方案比选中,否定了基坑内支撑、超前锚管土钉墙及桩间内嵌旋喷止水桩等方案。3.2 支护的结构设计
在工程设计计算中,根据朗肯土压力理论,按悬壁结构考虑,采用等值梁法和按桩底固定法求得桩最小嵌固深度为8.40 m,进入中风化岩层1m。本工程采用深埋结构计算法,综合考虑基坑周边地层所能提供的锚固力,经过多次试算,最后确定实际的钻孔桩嵌固深度为8.40m,采用双排锚杆拉结。
由于采用经典土压力法所求的土压力偏大或按等值梁法求最大弯矩一般偏于安全。本工程采用弹性土压力模型核算桩体最大弯矩、剪力及变形，求得基坑内侧桩的最大弯矩为1162 knm,基坑外侧桩的最大弯矩为301 knm,基坑内侧桩的最大剪力为-530 knm,基坑外侧桩的最大剪力为305 knm。由于是临时支护工程,本着节约安全的原则,工程桩采用φ1000钻孔灌注桩,按弯矩图及等效截面法进行配筋,按距桩顶(底)距离2.0, 4.0, 8.0m分别采用6φ25、10φ25、18φ25非均匀配筋。根据计算结果,坑壁最大位移为s=29.61 mm,满足周边管线对变形的控制要求。3.3支护方案与止水帷幕
采用钻孔灌注护壁桩与锚杆联合支护体系。护壁桩桩径φ1000 mm,桩间距1.80 m,桩芯砼标号C25。在护壁桩间采用两排锚杆,孔径φ130,入射角35°,锚杆采用锚具锚于2×20槽钢压梁上,锁定荷载50 kn。第一排锚杆拉于-2.00 m处,锚杆长22.0m,自由段长7.5 m,采用2φ32粗螺纹钢筋为拉杆,设计轴向抗拉力400 kn。第二排锚杆位于-5.00 m处,锚杆长16.0 m,自由段长6.0m,采用1φ32粗螺纹钢筋为拉杆,设计轴向抗拉力190kn。
4 基坑开挖及护壁施工技术4.1 基坑施工
根据基坑设计方案,施工顺序为先施工隔水帷幕,再进行钻孔灌注桩及圈梁施工,待其达至初凝强度后,方进行分层土方开挖,并随之分层喷锚及锚杆、压梁等施工,各道工序紧密衔接。
第一排锚杆倾角较大,施工时该排锚杆遇圆砾层发生垮孔,锚杆平均长度只为18.0 m,未达到方案要求的22.0m。及时对该排锚杆进行了抗拔试验,其平均抗拔力仅为10.0t,远低于方案要求的400kn（40t）。故重新返工至符合要求。
现场开挖情况,地下水稳定水位为-5.2m,原勘察结果中的-2.0m水位实际为填土上层中的滞水水位。根据场地开挖到-5.5m的地层出露情况,基坑东侧粉质粘土在开挖至-4.8m时已经出露,与原勘察结果偏差较大。故组织设计、勘察、建设、监理等有关单位到开挖现场查勘，经取土体样品试验后，符合土质力学要求，顺利开挖至坑底标高。
4.2 雨季挖土施工技术措施4.2.1 根据基础大底板的后浇带分布情况,将基坑分为8个施工区域,每层土的开挖顺序为先东、西两边,后中间,并大体上由南向北推进,最后在基坑北边中部收头。4.2.2 雨季施工基底土层常出现橡皮土,采取临时铺一层碎石,进行夯击将表层土挤紧。4.2.3 基坑挖土时出现流砂,必须采取以下紧急预案措施,防止边坡塌方。首先,在局部流砂土体采取抛石块增加土压重,减少动水压力,并采取快速施工。其次,也可在此土体部位采用井点降水,使动水压力方向朝下,使土体保持无水状态,然后快速施工,穿过流砂土置。4.2.4 雨季土方开挖，在施工前要进行安全技术和重大危险源情况交底,落实安全责任制度和责任人。4.3 变形观测
本次施工在坑缘共设置变形及沉降观测点20个。在整个施工期间，进行连续观测和数据记录，特别在土方开挖及雨季施工加密观测,及时将观测结果反馈给建设和设计单位,按土方变形量控制基坑开挖的安全。据观测结果,桩身位移沿深度方向基本上呈线性变化;钻孔桩位移量基本处于稳定状态,与计算结果基本吻合。
4.4泥浆管理和土渣处理
4.4.1本工程采用膨润土泥浆，泥浆的作用是通过泥浆的静水压力防止槽壁坍塌或剥落，维持挖成的孔形不变。同时，由于膨润土的高度稳定性，使泥浆还有悬浮岩屑的作用。实践证明，泥浆质量的好坏对钻孔桩的施工质量有着密切关系。在对泥浆的再生处理及废泥浆的处理时，如果管理不善，会造成现场泥泞，污染环境，从而影响到施工进度等。
4.4.2根据现场情况，在中部布置1个泥浆池，尺寸为：6m×5m×2.5m，内分三个小池，平面布置以满足泥浆的循环供应。
4.4.3通过循环或混凝土置换从槽内排出的泥浆，按其恶化程度，进行舍弃或再处理，废弃的泥浆和渣土按环保要求弃于容许地点。
4.4.4泥浆用离心泵重复循环拌合。膨润土的溶胀时间按出厂说明使用，先预先储备一定数量的泥浆，使之充分溶胀后再开始成槽。
5 施工现场及周边设施的保护措施
5.1采取有效措施保护施工现场周围的地下管线。尤其在重型车辆出入口处，加厚覆盖土和做加固措施。施工现场及周围不得随意开挖，如地下管线被损坏，及时会同有关部门处理并积极配合。
5.2现场废水需经沉淀后方排入市政管网，避免堵塞管道。
5.3高层施工影响到地下周围道路安全的，搭设安全保护措施（如人行道双层安全防护棚、护线架等）
5.4做好施工组织管理，维持现场及周围道路畅通、整洁，保护好周围绿化、道路等设施。
5.5遵守地方政府和有关部门对施工场地交通、施工噪声、施工现场环境卫生和场外污染等管理规定并办理有关报批手续。
6结语
综上所述,本基坑支护工程施工受厚层淤泥质土开挖难度大影响,工期较长,施工跨越了整个雨季,期间河道最高水位曾高于场地地面标高,但由于排水通畅,止水效果良好,基坑土开挖过程中地面干燥,施工中无险情及不良现象发生。场地内作了常规的土体变形观测,对基坑顶变形和水位作了观测,而未作专业监测,建议类似软土基坑应作好桩、锚杆、土体内力监测,以便能够直接反映基坑变形受力等情况,对基坑支护安全性作出直观的评价,指导设计方案的优化,节约工程造价。
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