基于建筑工程深基坑施工技術探討

黎應良

摘 要：文章通過工程案例，介紹本工程地質及水文地質情況，針對該基坑結構復雜形式、開挖深度深等特點，詳細分析基坑施工技術及質量控制。

關鍵詞：建筑工程；深基坑；施工技術；質量控制

隨著社會經濟的高速發展，超大規模的高層建筑大量涌現。為滿足抗震結構設計，基礎本身要求有一定的埋置深度，同時為滿足利用地下室，建造地下車庫、商場、倉庫和人防設施等功能的要求，高層建筑的基礎埋置深度不斷增大。 從發展趨勢看，高層建筑越來越高，向地下發展越來越深，給深基坑安全施工提出了嚴峻的挑戰。下文分析某工程的深基坑施工技術。

1 工程概況

文章工程建筑高8-15層，為框架結構，基坑周邊道路下管線眾多。場地大致呈長方形，東西長約150m，南北寬 90m，用地面積約為 11000m2，新建建筑面積約52000m2，其中地上建筑面積34000m2（東側地上15層，西側地上8層），地下建筑面積18000m2（地下3層）。本工程設3層地下室，基坑安全等級為一級，開挖深度 14.45m，電梯井處深約16.9m。支擋結構為800mm（1000mm）厚地下連續墻+3道鋼筋混凝土水平內支撐，地下連續墻兼做止水帷幕，工程樁采用鉆孔灌注樁。由于該工程周邊環境極其復雜，基坑南側距離用地比較短。基坑東側距紅線最近僅1.8m，紅線外路下有通訊、雨水、電力、污水等市政管線。基坑西側有辦公樓（磚混6～7層，φ377沉管灌注樁樁基礎）及1幢磚混7層住宅樓：條形基礎埋深 1.5m，距基坑12.8m；東北側為24層的大廈：地下1層，鉆孔灌注樁基礎，持力層為強風化凝灰巖或中風化泥質粉砂巖。

2 工程地質及水文地質情況

2.1 工程地質

根據土層的沉積年代、沉積環境、巖性特征及物理力學性質，同時結合野外鉆探，將勘察深度范圍內的地基土劃分為7個層次及分屬于各層次的亞層，其中涉及本基坑的主要為①-0雜填土、①粉質粘土、②-1淤泥質粉質粘土、②-2粘質粉土、③淤泥質粉質粘土。基坑底部位于③淤泥質粉質粘土層中。

2.2 水文地質

場地淺部地下水屬孔隙潛水，水位埋藏較淺，勘察期間測得穩定地下水位埋深在0.60～1.90m，一般年變化幅度在1.00～1.50m。底部基巖所含的基巖裂隙水水量貧乏，且埋深較大，對本工程無影響。

3 基坑施工

3.1 圍護結構方案

（1）根據基坑開挖深度、地質條件和周邊環境因素，基坑圍護結構采用剛度大、強度高且抗滲性能好的地下連續墻，厚度為800mm和1000mm，插入比為1∶2，并輔以三軸攪拌樁做止水帷幕。

（2）西北側緊鄰建筑物，在該部位采用1000mm厚地下墻，其墻趾要求進入強風化巖層。地下連續墻采用“二墻合一”（即圍護結構兼作地下室外墻）作為擋土結構兼防滲帷幕。

（3）墻段間采用十字形鋼板抗剪防水接頭。為減少地下墻后期沉降和開挖過程中墻頂隆起或下沉，在地下連續墻內預埋墻底注漿管，待連續墻施工結束后注漿加固墻底土層，防止下沉并提高墻體承載力。

（4）由于基坑坑底位于③淤泥質粉質粘土中，為防止土方開挖過程中對基底的過分擾動影響基坑及周邊環境，坑內被動區采取三軸攪拌樁進行加固處理。

（5）考慮到淺層布有粘質粉土層，為便于挖土，根據基坑規模，在坑內設置 22口自流深井疏干。

3.2 基坑施工流程

（1）進行場地修整及調查，查明地基淺層障礙物的種類、分布及深度，場地內外管網分布情況，四周圍墻的結構類型及基礎形式等，并對淺層障礙物進行清理以保證圍護墻（工程樁）成墻（樁）的質量，對場地內外管網及建筑物等采取保護措施或拆除、遷移。

（2）施工工程樁、地下連續墻、加固樁、立柱樁和自流深井。

（3）降水至一定標高后，挖土至壓頂梁標高，施工第一道支撐和壓頂梁。

（4）待已施工完的壓頂梁和第一道支撐達到 80% 設計強度后，挖土至第二道支撐底標高，施工第二道支撐和圍檁。

（5）待已施工完的圍檁和第二道支撐達到 80% 設計強度后，挖土至第三道支撐底標高，施工第三道支撐和圍檁。

（6）待已施工完的圍檁和第三道支撐達到80% 設計強度后，挖土至坑底。

（7）坑底標高以上30cm及地梁、承臺等局部深處采用人工修土。

（8）施工主樓核心筒深坑。

（9）施工地下室基礎底板，基礎底板板混凝土達100% 強度后拆除第三道支撐。

（10）施工地下三層、地下二層樓板，待混凝土達到100%強度后，拆除第二道支撐。

（11）施工地下一層，待混凝土達 100%強度后拆除第一道支撐。

3.3 支撐體系選擇

由于地下室范圍與周邊建筑物及道路相距較近且開挖深度較大，土方主出入口僅有可能設于南側，第三層土方不具備自然放坡開挖條件，須增設臨時支護系統。調整后內支撐仍采用三道鋼筋混凝土支撐，但第一道內支撐改用棧橋形式。其中挖土棧橋現澆混凝土板厚 300mm，荷載控制為 55kN/m2，堆載棧橋采用現澆混凝土板，荷載控制為 30kN/m2，其余厚200mm。施工過程中，挖土棧橋上每跨內最多只允許有1輛施工機械，且此時在其全部鄰跨布置施工機械不得超過1輛。嚴禁2臺滿載設備停靠于同一跨度內，也不可上 50t 以上的履帶起重機或其他機械。第二、三道內支撐局部采用厚200mm混凝土板，與支撐梁現澆為一整體，電梯井位置設置壓頂梁。

3.4 挖土方案的選擇基坑設置3道內支撐（圖1），土方開挖分4層進行

（1）根據基坑的特點和周邊環境情況。考慮到臨時坡道放坡的角度控制和車輛的爬坡性能，前兩層土由出土車通過坡度為1∶7的運輸便道直接進入基坑裝土外運。

（2）第三、四層土方開挖時，因基坑深度較深無法滿足放坡要求，只能在第一層支撐設置的水平棧橋上挖土，通過PC120、PC60小型挖土機在基坑下將土駁運至棧橋下方，再用 PC360L長臂挖土機在棧橋上挖除基坑內土方。

4 技術措施

（1）本基坑形式不規則且開挖深度深，導致局部受力不平衡；特別是基坑各陰角部位受力情況復雜，為使各角部受力點的均衡，保證基坑安全開挖，在壓頂梁陰角位置采用200mm厚鋼筋混凝土加強板連接，以確保陰角位置支撐整體剛度。

（2）考慮到被動區加固體水泥摻量坑底

以上部分由原7% 提高到10%及粘質粉土層層厚分布不一等因素，經協商取消自流深井，但要求在開挖粘質粉土層時采用集水井形式，井深為開挖面下3m，隨開挖面降低而降低。

（3）由于第四層土方最小凈高僅1.75m，小型挖土機在有支撐板的位置處無法進行土方翻肚及駁運，為此將第三道混凝土支撐板全部取消，支撐主梁寬度各增加200mm，梁頂和梁底主筋各增加1根，次梁截面不作調整，以確保支撐體系的整體剛度和穩定性。

（4）為確保土方開挖的時空效應，結合電梯井位置處三軸攪拌樁的取芯檢測強度結果28d 無側限抗壓強應大于0.9MPa的要求，取消兩處電梯井的壓頂梁施工，并要求加快該處墊層及擋墻的施工速度。

5 基坑施工監測及變形分析

為保證施工安全和開挖順利，減少基坑開挖過程中對周邊環境的影響，進行全過程監測，并實行動態管理和信息化施工。監測內容包括地下連續墻外側的深層土體位移、地下水位位移、支撐軸力、周邊建（構）筑物、周邊管線及道路等監測項目（表1）。

（1）本基坑深層土體水平位移基本朝向基坑內側，呈凸鼓形，局部段出現了“踢腳”狀況。最大變形部位為基坑東側CX3處，變形量為33mm，主要原因是由于該部位工程樁的影響，導致地下連續墻內側槽壁加固未施工，在地下連續墻施工過程中，槽壁塌方及混凝土超方嚴重，影響支撐澆筑時間，導致變形量相對較大。其余各測斜孔的最大位移值均在25mm 內，小于設計值。

（2）混凝土支撐軸力測點 Zh1-Zh8中，在基坑西南側 Zh8 位置處支撐軸力普遍較大，其中第一道混凝土支撐軸力為6800kN，主要原因是由于該部位未設置棧橋加強板，且還受兩邊側向土壓力的影響。

（3）由于基坑西北側增加了地下連續墻的入土深度，在整個基坑施工過程中，西北側房屋靠近基坑最近處最大變形值僅為28mm，其他部位變形值均小于25mm。滿足設計要求。

（4）在圍護結構施工及土方開挖階段，周邊的地下管線及地表沉降值均小于30mm，地表最大沉降量為靠近基坑大門西側D4位置，沉降量為25mm，滿足設計及規范要求。

6 結語

該工程應根據基坑工程的特點，對圍護結構的受力、變形及周邊環境變化進行監測，以了解施工的動態信息，從而對圍護結構和基坑邊坡的穩定性進行評價，同時對基坑周邊地下水位、地下管線和建筑物的沉降、變位等進行監控，了解和控制基坑施工對周邊環境的影響情況，進行施工日常管理。對設計和施工方案的合理性進行評價，為優化施工組織提供可靠信息并指導后續施工。

參考文獻

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