深基坑圍護結構的設計與施工

中建二局第一建筑工程有限公司上海分公司 上海 200125

1 工程背景

1.1 工程概況

杭B-02項目工程位于浙江省杭州市拱墅區大關路以北，紫荊路以南。本工程地下車庫為框架剪力墻結構；建筑面積為38 692 m2，地上18 層，地下3 層，基坑深度從-15.15 m到-19.25 m不等。本工程±0.00 m相當于絕對高程5.25 m。

1.2 水文地質條件

本場地地勘深度范圍內的淺地下水類型主要為第四系孔隙潛水。孔隙潛水主要賦存于淺部粉質黏土和含砂（礫）粉質黏土中，具弱滲透性，其中潛水含水層厚度在5～12 m，故暫不考慮降水，基坑底部設明溝排水。

土層分布為：①雜填土，②黏質粉土，③1淤泥質粉質黏土，③2淤泥質粉質黏土，④粉質黏土，⑤粉質黏土，⑥粉質黏土，⑦粉質黏土，⑧1粉質黏土混粉砂，⑩1強風化鈣質砂巖，⑩2中等風化鈣質砂巖。

2 主要施工難點

本工程為多層地下室，基坑深、地下水位高，又因前期施工單位施工不完整，導致現場圍護支撐體系存在一些問題[1-3]。

3 施工總部署及施工順序

為施工方便，并減少土體開挖對周邊的影響，本工程分3 個區域進行施工，如圖1所示。

圖1 土方開挖流程

根據施工需要，將第1次土方開挖的區域分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區；挖土順序為：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ區。需分層開挖，每層開挖深度不超過15 m；Ⅰ區開挖時，應自東往西開挖，對Ⅰ區東南角問題圍護樁集中位置，應根據監測情況隨時采取砂包反壓措施。

4 基坑圍護結構

4.1 圍護結構設計

基坑西側和北側圍護樁采用φ1 200 mm的鉆孔灌注樁結合三軸水泥土攪拌樁3φ850 mm@600 mm，基坑東側和北側采用φ1 200 mm的鉆孔灌注樁結合φ700 mm C25素混凝土嵌樁。基坑內采用3 道內支撐。

針對目前現場情況，設計單位制定了一系列詳細的加固措施，具體如下：

1）全面徹查主筋未錨入壓頂梁的鉆孔灌注樁數量，局部加大壓頂梁截面，確保壓頂梁完全包裹鉆孔灌注圍護樁，即鉆孔灌注圍護樁主筋應全部錨入壓頂梁內。加固措施為：能滿足錨固長度要求的圍護樁主筋可直接加以利用；主筋露出長度雖不滿足錨固長度，但大于單面焊10d或雙面焊5d長度時，須焊接與主筋同直徑、同強度鋼筋，焊接后的鋼筋應滿足錨固長度要求，從壓頂梁底部割斷或主筋露出長度短，不滿足前兩者要求時，應在鉆孔灌注樁頂部植入與主筋同直徑、同強度鋼筋，植筋強度不得低于同直徑鋼筋受拉強度要求；原壓頂梁在露筋樁一側尺寸加大，確保露筋錨入在內。

2）第2道支撐南側和東側增加厚200 mm鋼筋混凝土板帶，相鄰圍護樁偏位大于200 mm時，在凸出的圍護樁位置加設支撐小梁。

3）在-12.65 m標高位置加設局部第3道支撐，由于圍護樁偏位嚴重，第3道支撐的圍檁制作要求同第2道支撐圍檁，確保填實圍檁與圍護樁之間的空隙。

4）鑒于鉆孔灌注圍護樁嚴重偏位，素混凝土嵌樁基本均與鉆孔樁呈相切或脫離狀態，未達到原圍護設計的相割搭接要求，止水帷幕作用大大削弱。圍護樁表面應設置φ6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網，并噴射厚90 mm C20混凝土。鋼筋網應通過植筋方式和圍護樁相連，鋼筋網上下兩端應錨入壓頂梁或圍檁中不小于300 mm。已施工完成的壓頂梁和圍檁位置，應采用植筋方式，確保鋼筋網的錨固。局部凹凸特別大的部位，應在相鄰圍護樁之間設置拉結筋φ25 mm，拉結筋豎向間距200 mm，兩端與圍護樁鋼筋焊接，并支模澆搗填實圍護樁之間的空隙[4,5]。

5）基坑南側和東側加設鋼格構斜向換撐，換撐一端和第2道支撐圍檁相連接，一端與底板鋼筋混凝土牛腿相連接。

6）在基坑東側和南側薄弱部位應增設測斜孔，加強監測。

7）未修補的爛樁，將樁內裹泥清除干凈，直至新鮮的混凝土界面，且將界面處鑿毛，再重新支模澆筑混凝土。修補爛樁前，根據爛樁部位選擇在坑內采取反壓措施，確保爛樁修補施工的安全。

8）根據現場實際情況，對圍護樁立面表面加固細化如下：圍護樁相對偏位300 mm以內，采用噴射混凝土；若相鄰圍護樁之間孔隙深度超過300 mm，增加φ12 mm@200 mm單層雙向植筋；圍護樁相對偏位300 mm以上，貼圍護樁增設C25混凝土墻結構，配筋改為φ12 mm@200 mm雙層雙向并錨入壓頂梁，拉結筋φ12 mm@400 mm梅花狀植筋。

9）抽水至基坑底部后，對后澆帶和被動區留土區域之間的土體邊坡采用鋼板樁加固處理，保證被動區留土的土體穩定性。

4.2 基坑圍護施工與措施

1）基坑抽水至第2道支撐底，每天控制抽水深度在500～600 mm之間，確保每天1 次基坑位移監測和基坑外周邊地下水位監測。監測控制值為：水平位移1 mm/d，地下水位500 mm/d。遇有圍護樁及止水帷幕表面有孔洞、漏水或任何緊急情況，立即按照實際情況采取相應應急措施。

2）抽水到第2道支撐梁底后，以第2道支撐梁為基礎，沿基坑南側和東側內邊搭設雙排腳手架（搭設參數：橫距0.9 m，縱距1.5 m，步距1.8 m，距離圍護樁300 mm，并隔1 跨設置1 道拋撐），作為基坑立面加固施工的操作平臺。操作平臺搭設的同時，開始流水作業，進行圍護樁立面的加固，包括植筋噴射混凝土和植筋澆筑混凝土加固。

3）二次抽水開始后，進行基坑南側和東側第2道支撐梁新增板帶的施工。針對第2道支撐梁下方土體高度不一且土質較差的情況，應先對淤泥土表面進行相應處理，再搭設鋼管支撐架體。

4）第2道支撐梁新增板帶施工的同時，對相鄰場地的被動區留土土體邊打入鋼板樁進行邊坡處理。

5）抽水完畢后，并待新增第2道支撐混凝土板、壓頂梁加固和爛樁修補的混凝土強度等級達到80%后，分區域分層開挖至第3道支撐底標高（-13.45 m），且僅開挖施工基坑西南側需要增加第3道支撐梁的位置，每層挖土深度不得超過1.5 m，嚴禁超挖。挖土的同時，開始穿插施工第3道鋼筋混凝土支撐梁和其對應的第2道支撐圍檁下方的鋼牛腿。如圖2所示。

圖2 圍檁的牛腿示意

6）第3道鋼筋混凝土支撐梁澆筑完成后，分區域分層依次進行跳挖至底板墊層底標高（-15.15 m）或筏板底標高（-16.25 m）。一個區域開挖至底板墊層底標高后，宜在6 h內完成該區域底板墊層和傳力帶的混凝土澆筑，不得超過12 h。

7）第3次土方開挖時，分區域依次使用液壓破碎機對承臺和筏板等位置的混凝土墊層進行破除，再進行土方開挖，開挖至指定標高后，宜在6 h內完成該區域墊層的混凝土澆筑，不得超過12 h。

8）進行樁基檢測和底板施工。底板施工時安裝鋼格構斜向換撐預埋件。

9）待基礎底板和傳力帶施工完成并達到設計強度時，南側采取砂包反壓措施后，拆除部分第3道支撐。

10）施工底板鋼格構斜向換撐，同時施工基坑南側保留的第2道支撐豎向支承措施。待鋼格構斜向換撐施工完成后，拆除第2道支撐，施工地下2層樓板及傳力帶。

11）施工地下1層樓板及傳力帶，待地下1層樓板及傳力帶達到設計強度后，拆除第1道支撐。施工地下室頂板結構，土方回填。

4.3 基坑監測

根據工程現場實際情況，基坑周圍不存在地下管網，故本工程基坑工程施工時，對于基坑監測的主要內容包括：測斜、水位和軸力。

基坑監測從基坑抽水開始，監測頻率為1 次/d，以后的監測頻率依照實際情況而定。

監測控制值為：

1）圍護結構側土體連續3 d水平位移增加值達到1 mm/d；

2）第1道支撐軸力：11 000 kN；

3）第2道支撐軸力：13 000 kN；

4）坑外水位一天變化達500 mm。挖土至坑底和支撐拆除期間應增加監測次數。如遇位移、沉降及其變化速率較大時，則應增加監測頻次。

5 結語

通過落實以上合理的施工部署及施工技術措施，成功解決了本工程圍護結構上遺留的毛病，并完成了深基坑施工；保證了工程質量與進度要求，為后期地下室結構施工打下了結實的基礎，為相關工程積累了經驗[6-8]。