建筑深基坑工程施工與安全監測技術分析

廣東省水利水電第三工程局有限公司 523710

摘要：隨著城市人口超飽和，建筑空間擁擠和城市綠地減少，導致我國高層建筑如雨后春筍拔地而起，同時地下空間的開發和利用也在不斷的擴大，在深基坑支護工程中，由于設計不合理，或施工不當，或自然災害等原因，深基坑工程事故頻頻發生，已造成嚴重損失，制約著中國建設事業的發展，引起社會各界廣泛關注。所以，本文結合建筑工程實際案列，對深基坑支護施工期間的安全技術作一探討。

關鍵詞：基坑工程；深基坑支護；基坑監測

我國截止2014年，按照人口統計，城市化率達到了約54%，也就是說還有約一半的農村人口。高層建筑的不斷增加，深基坑施工也將越來越多。而且可以預見，越來越多的深基坑將在建筑群中的空地開挖，深基坑工程施工與安全監測尤其重要。重點放在深基坑支護與安全監測，施工期間密切監測周邊建筑物的變化，及時消滅安全隱患。

1、工程概況

陽西縣城西湖人防工程項目位于西湖公園內，設置一層地下室，平時作為地下商業街及停車庫，戰時作為人防二等人員掩蔽所及人防物資庫工程；地面標高約12.4m～14.7m；地下車庫建基面標高8.2m，基本位于第四系殘積土層；基坑開挖平面近似長方形，長約178m，寬約134m，總面積約19464m2，深度4.2m～6.5m，周長約598m。

2、工程地質

本基坑位于陽西縣城西湖公園內，地勢從西北向東南傾斜，西北和東南高，中部低。場地地面標高為12.4m～14.7m之間。根據鉆孔揭露，工程地質從地面至地下由人工填土、第四系沖淤積土、第四系殘積土和早志留世侵入的片麻狀中細粒黑云母二長花崗組成。

3、水文地質

地質鉆孔資料顯示，地下水穩定水位埋深為0.00m～2.70m，標高為9.92m～13.31m。本場地地下水類型可分為上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水三種；本場地內地下水環境類型為Ⅲ類，地層滲透性為B類。

4、基坑安全等級

本工程基坑深度4.2m～6.5m，設計基坑使用年限自基坑開挖起不超過1年。根據《建筑深基坑工程施工安全技術規范》JGJ 311-2013的規定，基坑工程施工安全等級為二級。

5、基坑支護類型

本基坑支護劃分為四段，分別為AB段、BC段、CD段和DA段，其中BC段為懸臂灌注樁+三軸攪拌樁（帷幕止水），其他三段為土釘墻+三軸攪拌樁（帷幕止水），其平面布置詳見圖6.5-1，結構剖面詳見圖5-1、5-2。

圖5-1 BC段基坑支護結構斷面圖

圖5-2 AB、CD、DA段基坑支護結構斷面圖

5.1 基坑支護工程量見表1。

表1

序號工程項目單位數量備注

1混凝土灌注樁（800）m3520BC段

2三軸水泥攪拌樁（850）m10500四周

3混凝土冠梁（800*800）m385四周

4土釘m17100四周

5網噴砼（含泄水孔、插筋）m24430-

6圍護欄桿m610四周

7排水溝m610四周

8降水井個20-

9集水井個12-

10沉砂池個4-

5.2 基坑頂外圍臨時排水及地表水控制

為防止基坑外圍地表水流進基坑內，施工現場設置連續、順暢的臨時排水系統，沿基坑頂周邊設置截水溝，溝中水經沉沙井沉淀后排入市政排水渠。水溝穿過道路等設施部位采用埋管或加蓋板，大門口位置設洗車槽，安裝加壓泵、高壓水槍，供沖洗駛離現場的車輛。其中截水溝尺寸為300mm×300mm，在基坑四個轉角處設沉砂池，長寬高均為600mm；截水溝與沉砂池均用磚砌、水泥砂漿抹面，截水溝按1%排水坡度排入沉砂池。截水溝及沉砂池平面布置圖祥見圖6.5-1。

6、總體施工程序

本工程基坑開挖與支護施工總體施工程序為：前期準備→測量放線→探明施工區地下管線→管線遷移或保護→施工道路填筑→攪拌樁施工→灌注樁施工→降水井、坡頂截水溝、抽排水→第一層土方開挖→第一層噴砼護坡→第二層土方開挖→第一排土釘噴錨→第三層土方開挖→第二排土釘噴錨→第四層土方開挖→第三排土釘錨噴→第五層土方開挖→第四排土釘錨噴→第六層土方開挖（至設計基底）→錨噴護腳。

6.1 攪拌樁施工

（1）本工程止水帷幕采用單排水泥攪拌樁，設計直徑為850mm，中心距為600mm，搭接寬度為250mm，平均樁長8.5m。

（2）攪拌樁采用兩攪兩噴的施工方法，為了保證質量和止水效果，擬采用4臺三軸攪拌機同時作業，每兩臺攪拌樁機為一組，分別同時從AD邊和BC邊的中點向相反方向的路線施工推進，環向閉合，保證樁與樁之間的連接時間不長于24h，最后將基坑周邊圍成一個封閉的止水帷幕。

（3）施工方法

1）施工放樣：根據設計圖紙樁位，測量定出樁位中心軸線。

2）開挖溝槽：采用挖掘機開挖溝槽，根據設計圖紙，定出攪拌樁樁位。

3）樁機就位：攪拌樁機及配套設備安裝就位，移動調平主機，墊實、校正樁機水平，使鉆桿與孔位成一鉛垂線。

4）噴漿鉆進攪拌：按設計水灰比配置水泥漿。

5）噴漿提升攪拌：攪拌頭自樁底反轉勻速提升噴漿攪拌至地面。

6）移動樁機：把樁機設備移到下一個孔位，重復3～5進行下一攪拌樁施工。

4 檢查驗收

1）施工過程檢查內容包括水泥規格及用量、外加劑用量、水泥漿液密度、攪拌軸的提升速度及轉速、成樁時間、成樁速度等。至少應做到每日一查，發現問題應及時處理。

2）工程完工后對所施工的攪拌樁進行抽樣檢測，檢測結果應滿足允許偏差標準；

3）成樁后3d，抽檢取總樁數的1%且不小于3根，進行輕便觸探檢驗；

6.2 灌注樁施工

（1）本工程于BC區段采用灌注樁（懸臂）支護，直徑為800mm，中心距為1000mm，平均樁長7.7m，嵌固深度不少于4.5m。

（2）本工程采用兩臺旋挖樁機，分別從B、C兩點開始相向推進，施工工藝流程如下：泥漿制備→測量定位→樁機就位、調整垂直度→鉆孔→清孔驗收→放置鋼筋籠→混凝土澆注→施工結束，轉入下一根灌注樁施工。

（3）混凝土澆注：初灌時要有足夠的初灌量，確保導管一次埋深1.0m以上。經計算初灌混凝土量為0.51m3。混凝土采用泵送的方式，澆注過程中，控制導管在砼里的埋深在2m～6m之間，防止拔空與埋管，終孔前勤測砼面高程，保證砼超灌長度及樁頂質量。

6.3 鋼筋土釘及噴射混凝土施工

（1）土釘：斜坡面處采用單排長1m的鋼筋φ16@1000mm，插入角度為45°；垂直面處采用直徑25mm的三級鋼筋，鉆孔施工孔徑100mm，插入角度為15°。鋼筋網：采用φ8@200mm×200mm，搭接長度為300mm。噴射混凝土：采用100mm厚C20細石混凝土。

（2）現場擬采用4臺混凝土噴射機分別在AB、BC、CD、AD同時作業，其工藝流程為：①放坡開挖至▽13.5m，設置坡頂截水溝、修整邊坡、掛網噴砼、設置坡面排水孔→②土方開挖至▽12.5m，埋設噴射混凝土厚度控制標志并噴射第一道面層→③第一層土釘施工（包括鉆孔→清孔→插筋→注漿等）→④綁扎、固定鋼筋網、設置加強筋→⑤噴射第二層混凝土至設計厚度→⑥重復②～⑤步驟進行下一層施工，直至坑底設計標高。

（3）施工方法

1）根據施工圖紙定出孔位并作出標記及編號。成孔工藝采用干成孔方法，斜坡面采用手風鉆鉆孔，直立面采用錨桿鉆機鉆孔。在易塌孔的土體中鉆孔時采用套管成孔或擠壓成孔。成孔過程中由專人做成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出土體的特征、成孔質量、事故處理等，若發現有較大的偏差要及時修改土釘的設計參數。

2）土釘施工采用先插桿后注漿的施工方法，插入土釘鋼筋前先進行清孔檢查，在鋼筋上每2～3m間距安裝一對中定位支架，以保證鋼筋處于孔位中心且注漿后其保護層厚度不小于25mm。

3）注漿采用水泥砂漿低壓注漿的方式，采用底部一次注漿，注漿壓力為0.4MPa，注漿導管底端距孔底250mm～500mm處，孔口采用灌漿塞進行封閉灌漿，適當加壓，注漿滿后保持壓力3～5分鐘，待灌漿結束后及時封閉進、回漿管。

4）噴射混凝土之前，先按設計要求綁扎、固定鋼筋網。噴射混凝土擬采用濕噴方式進行，配合比通過試驗確定。噴射混凝土的射距保持在0.6m～1.0m范圍內，螺旋移動噴槍并使射流垂直于壁面。混凝土面層接縫部位做成45°角斜面搭接。面層噴射混凝土終凝后2h噴水養護，養護時間為3～7天。

6.4 基坑開挖

圖6.5-1 基坑降排水平面布置圖

本基坑工程土方開挖約99600m3。根據基坑支護設計方案，基坑開挖將嚴格執行先支后挖的原則進行，平面上分區、高度上分層臺階式開挖。

基坑采用分區、分層開挖。平面上分為四區，分別是I、II、III、IV區，施工次序為：I區→II區→III區→IV區，豎向開挖層厚從上到下依次為1.2m、1.0m、1.2m、1.2m、1.2m、0.7m，基坑邊沿水平方向每開挖9m，豎向開挖每完成一層即開始錨噴支護。分層開挖詳見圖5-1、5-2。

基坑開挖采用PC200挖掘機挖土，15t自卸汽車運輸土料到指定渣場堆放。

6.5 基坑降水與排水

本工程基坑降水采用管井法降水，沿基坑內邊沿每25m設置1個降水井，通過潛水電泵將降水井內的水抽排至坑頂排水溝，經沉沙池沉淀后排入市政排水渠。坑內降水在基坑開挖前20天進行，降水井內的水位降至基坑面以下0.5m。根據基坑涌水量的情況，每天安排專門人員負責基坑的降排水工作，密切注意基坑的水位，并隨著基坑土方開挖的進度逐層拆除管井。

7、施工監測

基坑施工前，由建設方委托具備相應資質的第三方對基坑工程實施現場監測。監測單位應編制監測方案，監測方案需經建設方、設計方、監理方等認可，必要時還需與基坑周邊環境涉及的有關管理單位協商一致后方可實施。本基坑工程施工過程中主要監測項目與監測頻率見表2。

表2

序號項目符號數目監測目的監測頻率

基坑開挖期間底板施工完后

1支護結構

頂部位移WY31監測支護結構頂部位移1次/1天前7天，1次/天；

澆注7～14天，1次/2天；

澆注14～28天，1次/3天；澆注﹥28天，1次/5天

2測斜監測CX14監測支護結構傾斜1次/1天

3水位監測SW13監測地下水位變化1次/1天

4周邊地表

沉降CJ15監測周邊土體位移變化1次/1天

7.1 監測方法

本工程基坑監測采用儀器與巡視檢查相結合的方法。基坑工程施工期間，每天委派專人進行巡視檢查，巡視檢查以目視為主，輔以錘、釬、量尺、放大鏡等工器具以及攝像、攝影等手段進行，并應做好巡視記錄、與儀器監測數據進行綜合分析，如發現異常情況和危險情況，應及時通知有關各方。

7.2 監測報警值

監測報警值詳見表3。

表3

監測項目報警值（mm/d）控制值（mm/d）

支護結構頂部水平位移4050

支護結構測斜4050

地下水位8001000

周邊地表豎向位移4560

7.3信息處理

監測完畢，將實際測值與允許值進行比較，預測變形發展趨向，及時向有關部門匯報。若發現位移變化較大，立即向設計和業主等部門報告，并提供報表。監測結果正常，則在監測結束后規定時間內提供報表。監測工作結束后提交完整的監測報告，以達到信息化施工的目的。

8、結束語

眾所周知，深基坑支護工程是建筑工程項目施工作業實施期間所存在的最大問題，同時也是工程作業的難點所在。深基坑支護工程施工的質量將對整個建筑工程的施工質量、工程造價、以及建設工期產生決定性的影響。除需要關注施工期間，支護方案的靈活選擇與施工以外，還需要從安全性角度入手，做好對施工現場的安全保障工作，根據安全監測技術確保現場人員能夠及時響應各種安全事故，提高施工期間的安全性水平。文章從以上角度入手，結合建筑工程深基坑支護施工案例展開分析，望能夠對實際工作的開展有一定參考價值。