大型房屋建筑項(xiàng)目中地下室基坑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

歐杰寧

（廣東湕森工程有限公司，廣東 江門 529000）

時代在發(fā)展，社會在進(jìn)步，城市規(guī)劃也不斷地向著現(xiàn)代化邁進(jìn)，城市由房屋組成，也是最值得關(guān)注的。在大型房屋建筑項(xiàng)目工程中，地下室基坑施工具有較大的風(fēng)險，如果缺乏安全措施會嚴(yán)重威脅施工人員的安全，也會對施工工程造成經(jīng)濟(jì)上的損失，基坑支護(hù)技術(shù)是保障基坑施工安全的一項(xiàng)技術(shù)，值得相關(guān)人員去深入探討研究并實(shí)施。

1 基坑支護(hù)工程的特點(diǎn)

1.1 臨時性

由于基坑支護(hù)工程能夠維持基坑的安全穩(wěn)定，在基坑工程中處于核心地位，完成了基坑支護(hù)工程，就完成了一大半的工作。基坑支護(hù)是一種臨時性的工作，臨時性的特點(diǎn)造就了它需要充分考慮它的作用價值和安全問題，既要保證安全，又要有經(jīng)濟(jì)性的一面。切合實(shí)際地使用創(chuàng)新技術(shù)，充分發(fā)揮管理水平，能夠讓工程變得更加安全可靠。

1.2 復(fù)雜性

基坑支護(hù)工程的環(huán)境因素導(dǎo)致了它具有高難度的施工，地下環(huán)境、水質(zhì)條件都是導(dǎo)致它的復(fù)雜性的原因[1]。同時，基坑支護(hù)工程涉及工程技術(shù)、理論力學(xué)、材料科學(xué)等多種學(xué)科，是建筑工程技術(shù)中最具挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的技術(shù)之一。加之巖土力學(xué)特性的變化性，造成勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或者不能反映其動態(tài)變化的數(shù)據(jù)，給基坑工程的設(shè)計(jì)帶來較大的難度和風(fēng)險。如果開挖點(diǎn)選取不準(zhǔn)確，很容易引發(fā)坍塌事故，漏水事故等，威脅施工人員的安全，也對周邊建筑造成傷害。

1.3 規(guī)模性

基坑支護(hù)工程正向大深度、大面積方向發(fā)展，基坑支護(hù)工程的規(guī)模大多較大，尤其在大型成片建筑工程中，其規(guī)模性也相應(yīng)增加了其技術(shù)復(fù)雜性[2]；大規(guī)模的基坑支護(hù)工程相伴的往往是大體積混凝土澆筑、大模板施工、大跨度支撐、大跨度腳手架等需要重點(diǎn)控制的施工技術(shù)環(huán)節(jié)，其風(fēng)險和施工難度也相對加大。

2 工程概況

廣東某商業(yè)開發(fā)項(xiàng)目，擬建2F地下室，施工現(xiàn)場的詳細(xì)數(shù)據(jù)為：絕對標(biāo)高1.5 m，場地整平的標(biāo)高為-1.1 m，地下室的底板頂標(biāo)高為-7.5 m，基坑設(shè)計(jì)開挖深度8.7～8.9 m。基坑周長約為460 m，面積約為16 000 m2，基坑周邊環(huán)境空曠，無永久性建筑物，無未探明管道線路，可利用施工作業(yè)空間大，具體如圖1所示。基坑的安全等級被評為一級，設(shè)計(jì)的使用年限為一年。

圖1 BIM模型基坑平面圖

3 基坑支護(hù)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

本工程為商業(yè)開發(fā)項(xiàng)目，建設(shè)工期緊張，從勘測資料反映，現(xiàn)場地質(zhì)條件復(fù)雜。流塑性淤泥質(zhì)土較厚，滲透系數(shù)較大，工程性質(zhì)較差，存在坑底管涌、隆起、流沙的工程事故風(fēng)險。通過對本項(xiàng)目的地質(zhì)條件、安全性、成本、施工工期、資源配置、施工質(zhì)量等相關(guān)因素綜合分析、整合后，基坑支護(hù)方案擬采用二級放坡，土釘掛網(wǎng)噴漿，型鋼水泥土攪拌墻 （SMW工法），內(nèi)鋼管斜拋撐加盆式開挖組合形式對現(xiàn)場進(jìn)行施工。

4 基坑支護(hù)施工技術(shù)

4.1 施工順序

本基坑支護(hù)工程的施工環(huán)節(jié)如下：現(xiàn)場施工放線→水泥攪拌樁的加固→內(nèi)插H型鋼抗滑體施工→坡體上土方挖掘→土釘掛網(wǎng)噴漿→養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后分層、分段開挖土方至基坑底→待負(fù)二層地下室底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，施工鋼管斜撐→挖除預(yù)留反壓土方，施工負(fù)二層周邊地下室、負(fù)二層側(cè)壁及負(fù)一層地下室底板→待負(fù)一層地下室底板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，砂土回填并壓實(shí)并施工換撐板→拆除鋼管斜撐，施工負(fù)一層地下室側(cè)壁及頂板→待負(fù)一層地下室頂板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，砂土回填并壓實(shí)→拔出型鋼回收→砂土回填至±0.00 m，完成坑施工。

4.2 單軸水泥仁攪拌樁施工

（1） 攪拌樁應(yīng)長度應(yīng)確保不小于基坑斷面設(shè)計(jì)圖紙要求，攪拌樁采用P.042.5普通硅酸鹽水泥。攪拌樁現(xiàn)場抽芯樣28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8 MPa。

（2） 攪拌樁施工場地事先應(yīng)予以平整，必須清除地上、地下一切障礙物。表層填土含砼塊、塊石，應(yīng)挖槽予以挖除后換填素土。

（3） 攪拌樁樁位偏差不超過5 cm，樁徑允許偏差為4%，垂直度允許偏差1%。水泥標(biāo)號不應(yīng)小于42.5，水灰比0.5，水泥摻入量18%，水泥用量不少于160 kg/m。

4.3 汽軸水泥仁攪拌樁施工方法

（1） 針對本工程項(xiàng)目土質(zhì)情況和施工特點(diǎn)，施工使用漿噴，選用漿噴式多軸深層攪拌機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場施工。

（2） 三軸水泥土攪拌樁施工過程中應(yīng)連續(xù)作業(yè)，每條樁體施工時間相隔時間應(yīng)控制在24 h以內(nèi)，施工前和施工完畢后的搭接要符合設(shè)計(jì)要求并進(jìn)行強(qiáng)化。

（3） 深層攪拌樁樁位水平偏差不大于50 mm，垂直偏差不大于1。水泥標(biāo)號不應(yīng)小于42.5，水灰比1.5～2.0，水泥摻入量20%。

（4） 施工過程中注意對攪拌樁位置、長度、提升速度等指標(biāo)進(jìn)行記錄，科學(xué)分配施工作業(yè)段，盡量減少施工各段的時間間隔，間隔時間超過正常值時，要進(jìn)行補(bǔ)樁或其他強(qiáng)化樁體措施。

4.4 H型鋼水泥土攪拌墻 （SMW工法）

本項(xiàng)目選用三軸水泥攪拌樁Φ850@600、型鋼規(guī)格選用H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，用插二跳一型施工方法，插入比約為1：1.2。水泥攪拌樁的強(qiáng)度主要以控制水泥漿的質(zhì)量和鉆桿速度來進(jìn)行控制，不同的土質(zhì)情況有不同的特點(diǎn)，噴漿的使用應(yīng)該謹(jǐn)慎。施工作業(yè)前，必須向施工人員做好技術(shù)交底。攪拌器的深層樁位置不能在水平方向上＞50 mm，垂直度偏差值應(yīng)＜1/250。水泥的標(biāo)號應(yīng)該≥42.5，水泥灰應(yīng)該有合適的比例，一般在1.5～2.0之間，水泥占20%左右。施工過程中無論是攪拌樁的位置，還是它的長度、速度，都應(yīng)該得到有效記載，合理分配好時間，減少時間的間隔。一旦發(fā)現(xiàn)時間的間隔超過了一定的標(biāo)準(zhǔn)，要進(jìn)行及時的補(bǔ)救，并且對樁體進(jìn)行再一次的強(qiáng)化施工。水泥攪拌樁成型后應(yīng)進(jìn)行樁身完整性檢測。

在插入H型鋼時，必須做到垂直不斜，控制插深，嚴(yán)防錯位、插偏、扭歪，由于H型的鋼筋要在攪拌樁第一次凝結(jié)前插入，并且在插入的上一步要調(diào)整好位置，調(diào)整導(dǎo)向裝置。樁頂要無偏差達(dá)到100 mm，垂直偏差＜1/150。在回收鋼時還要注意清理它的污垢，并且在上面均勻地涂上減少摩擦的試劑。

4.5 掛網(wǎng)噴漿施工

因本工程面層土體松散，遇水容易塑化、形變。因此通過掛網(wǎng)噴射混凝土面層，提高了土體的整體剛度，彌補(bǔ)了土體抗拉、抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)。減少坡面受到雨水或其他因素的影響。選取直徑16 mm，長度0.8 m的短釘，間距為2 m，鋼筋網(wǎng)的選取要用Φ6.5@250 mm×250 mm的，混凝土的噴射應(yīng)該等級高于C20，厚度在100 mm。

4.6 盆式土方開挖和斜拋撐組合施工

土方開挖的順序嚴(yán)格遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則[3]。本基坑采用盆式開挖方式，在基坑中心開挖土方，盡可能地保留基坑周邊的反壓土。開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行基樁承臺、底板和底板砼牛腿作業(yè)，待混凝土構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，安裝鋼管斜撐。挖除預(yù)留反壓土方并進(jìn)行地下室主體結(jié)構(gòu)的施工，待主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到80%后，拆除鋼管斜撐，并進(jìn)行回填，具體如圖2所示。

圖2 內(nèi)斜撐工法作業(yè)圖/mm

作業(yè)期間，應(yīng)注意施工縫設(shè)置止水帶，并應(yīng)密切注意基坑位移監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)[4]。采用盆式土方開挖和斜拋撐組合施工，各工況在時間和空間上聯(lián)系緊密，對項(xiàng)目部協(xié)調(diào)安排能力是一種考驗(yàn)，但該施工方法極大地減少了內(nèi)支撐的設(shè)置和拆除費(fèi)用，為施工作業(yè)面騰出巨大的空間，方便了土方開挖運(yùn)輸和地下室主體施工，為工程項(xiàng)目贏得了施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。

5 基坑施工監(jiān)測技術(shù)措施

5.1 基坑監(jiān)測目的

由于本工程項(xiàng)目基坑為一級基坑，屬于施工中重點(diǎn)監(jiān)測范疇，要保證基坑開挖、支護(hù)、地下管線、基坑周邊建筑物的安全，施工中必須全過程密切實(shí)施基坑監(jiān)測工作，通過信息化方式進(jìn)行工程監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)施工的安全和可控。

5.2 監(jiān)測內(nèi)容

（1） 樁頂?shù)拇怪焙退轿灰萍吧顚铀轿灰票O(jiān)測 （樁身測斜）；（2） 坑外土體測斜 ；（3） 地下水位 ；（4） 坑外地面沉降；（5） 周邊道路水平、豎向位移。

本項(xiàng)目聘請了具備資質(zhì)的第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)對基坑工程進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測時間由土方開挖至負(fù)一層頂板成型后15 d。從基坑監(jiān)測總結(jié)報(bào)告中的“土體水平位移曲線圖”和“沉降觀測歷時變化曲線圖”反映，基坑水平位移以及垂直位移變形小于0.1 mm/d，本基坑處于安全、穩(wěn)定、可控的狀態(tài)。

6 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際工程案例，對房屋建筑的地下室基坑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)行研究現(xiàn)代基坑支護(hù)工程是一種多元化手段。因?yàn)橹ёo(hù)的空間大、且周期長。實(shí)際施工中可視周邊具體的環(huán)境條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、進(jìn)度等因素綜合考慮，采用多種支護(hù)方法相結(jié)合的方式對大基坑進(jìn)行安全支護(hù)。