深基坑支護技術在房屋建筑施工中的應用及案例分析

周 云 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

因國內市場經濟體制的建立，建筑行業也獲得了新的發展機遇與挑戰。行業競爭愈發激烈，故而建筑行業需要對工程建設質量做好全面維護，以確保企業的持續發展。我們國家人口眾多，地下建筑數量龐大，而地下工程中，深基坑支護屬于常用技術，需要予以全面研究，以使施工更加安全，空間結構更加堅固，建筑工程質量更優。

1 工程基本概況

1.1 項目概況

某商業房建項目占地15400m。其中2棟高層建筑分別為20層與35層，另有4、5層裙房建筑，地下室3層。建筑主體最高處達139.95m，基坑13.50m深，主樓段15.00m深，基坑有502.5m的周長。

1.2 附近環境

工程在鬧市區，自距紅線3.8m處開挖；西臨3層、12層學生宿舍，與3層建筑相距23m，與12層建筑相距13.8m，自距紅線7.8m處開挖，其北是拆遷后的空地，自距紅線3.9m處開挖，東臨未修完的規劃道路，自距紅線4.8m處開挖。場地附近地下管線眾多：南側管道包括雨污管道、電力管道、電信管道、消防管道、給水管道等；東側有雨污管道、電力管道等；西側距開挖線11.8m，有學生宿舍埋深6m的地下室一層。基坑附近環境整體相對復雜，基坑萬一失穩，造成的社會影響很大，其安全等級屬于一級。

1.3 地質狀況

場地位于岷江水系Ⅱ級階地，其高程約為496.32m～497.29m，地表有0.97m高差，較為平坦。地層分布為①厚0.3～4.6m的雜填土：主要成分是建筑垃圾。②厚0.4～3.0m的素填土：主要成分是黏性土，含少量植物根莖與磚石、碎瓦。③厚1.5～6.4m的粉質黏土，硬塑狀態。④厚0.3～3.5m的粉土，中密～密實。⑤厚0.2～3.0m的細砂：松散，分布在卵石層之間及之上。⑥粒徑4～8cm的卵石，呈亞圓形，主要是強～中等風化的石英巖、花崗巖以及灰巖等，骨架顆粒占比約55%～75%，大者超過20cm；可按密實度分為四個亞層：松散、稍密、中密和密實，層間夾有分布不規則、厚度差異較大的細砂透鏡體。其地下水是第四系孔隙潛水，含水層主要是砂與卵石，其滲透系數為15m/d，補給來自岷江水系與自然降水。

1.4 工程中的難、重點

①基坑的挖深為13.5m，主體基坑挖深達到15.0m。②工程在市中心的繁華位置，萬一產生異常，會造成極大社會影響。③場地的北、西距樓房較近，附近存在眾多既有管線，基坑一旦變形對環境影響較大。④東側正在施工的道路工程，存在會影響基坑的振動荷載。⑤場地砂層最厚可達3.0m，且上部有4～8m厚、具微膨脹性的黏土，施工時坡頂積水必須掌控好，以免地表水下滲。⑥卵石混黏性土在黏土層下方約3～5m處，因易卡鉆，無法展開錨索施工。⑦建筑主體基坑挖深15.0m，其集水坑、電梯井深達19.0m，而在深約17.0～18.0m處有含砂粒黏性土層，會形成一個隔水層，使基坑難以降水。⑧結合勘察報告與主樓結構來估算基底荷載，持力層現有承載力特征值滿足不了建筑的設計要求，其地基需進行相應處理，故而設計中應將地基處理期間對支護結構穩定性帶來的影響納入考慮。

2 支護設計

2.1 設計依據

為使基坑圍護結構變形可控、安全，不影響附近既有設施，且不對附近環境帶來負面影響，經方案比對，確定了在離既有建筑較近處，選擇樁+預應力錨索方案，以管井降水方式控制地下水。設計依據為《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120—2012），計算借助軟件 FSPW7.0完成，參數具體如下。

2.2 支護結構

①1-1剖面：直徑1.2m，間距2.5m，長19.5m的排樁，嵌固6.0m，樁間設置預應力錨索兩排，分別長20.0m與16.5m。②2-2剖面：與學生宿舍相鄰，因其有地下室一層，變形較為敏感，需以雙排樁+預應力錨索支護，排距2.5m，排樁直徑、間距及長度19.5m，嵌固段均與上同，設14.0m長的預應力錨索一排。

樁頂最大位移經計算為24.90mm，樁身最大彎矩為1287.16kN·m。抗傾覆系數為1.317，滿足大于1.25的要求。

2.3 降水

基坑共設計20個600mm井徑，27.5m深的降水井，管徑300mm，間距25.0m。

設計基坑支護的基本參數

圖1 剖面當中的位移與內力

3 支護施工

3.1 護壁樁

護壁樁選擇旋挖鉆成孔，做好施工準備后，設置鉆機進場通道與作業平臺，再通過放線定位樁孔；制作泥漿池、制備泥漿與鋼筋籠，接下來鉆機就位、開孔，并安裝鋼護筒；然后注入泥漿，接著是鉆進、排渣，直至成孔；清孔后，吊放鋼筋籠，確保沉渣厚度符合要求，將澆混凝土導管插入；水下澆混凝土，結束后拔出導管；按要求截樁頭并將冠梁中的鋼筋骨架綁扎好，最后是冠梁澆混凝土。用山河智能旋挖鉆機SWDM22，鉆孔時需注入優質泥漿，鉆機的攪拌可在鉆進期間，為孔壁制作泥皮，保證灌注樁孔壁不會在成孔時坍塌，使地面不會因孔壁坍塌而沉降。

3.2 預應力錨索

錨索成孔用的是HM90型錨固鉆機，其孔徑與孔深按設計要求予以控制，具體工藝見圖2。

圖2 預應力錨索施工流程

錨索孔徑150mm。開鉆前測好孔位與角度，控制孔位誤差在±5cm內。鉆入到設計深度后，以高壓風清孔。安錨索前，再用高壓風清一次孔，并檢查錨索編號使其與孔號保持一致。將注漿管隨錨索一并安入孔底，再向上拔約0.2m，保證其暢通性。

錨索注漿用M30強度，水灰比為0.4～0.5的水泥砂漿，以0.3～0.5MPa的壓力注漿，保證砂漿的飽滿性與密實性。用YDC240Q型千斤頂做預張拉，用YCW150型千斤頂來張拉錨索，油泵是ZB4-500型的。張拉前清理鋼絞線與腰梁，再將錨墊板、工作錨板與限位板先后套入。先按次序逐一用20kN力預張拉單根鋼絞線，預張拉后，安裝千斤頂與工具錨等，張拉錨索并將其鎖定在設計值。

3.3 挖方

分層分段挖方時，每層高度均在2m內，挖至錨索標高下方0.5m處時，展開錨索施工，張拉結束后再挖下一層。挖砂層時，各層高度在0.5m內，各段均在10m內。工程施工中遵循設計圖紙及施工要求；竣工后，經各項檢測，工程質量符合設計要求與相關規范。

4 基坑監測

4.1 目的

①將監測結果對比預測值，判斷之前施工工藝與參數符不符合預期，對參數進行優化，實現信息化控制。②將監測結果納入信息反饋中，優化相應措施，確保安全施工。

4.2 布置監測點

沿基坑四周設24個位移監測點，施工期間對支護結構位移情況做定期觀測，并實時進行反饋。報警極限值：水平方向30mm位移或0.3%的開挖深度，同時每天變化量在3mm內；豎向20mm位移或0.2%的開挖深度，同時每天變化量在2mm內。

4.3 監測頻率與結果

自挖方至基坑大面挖完需90d，后期使用中也做了變形監測，其結果如圖3。

圖3 水平位移監測曲線

經整理分析，可得監測結論如下：①從支護結構位移曲線來看，位移最終均變得穩定，最大變形為22mm，出現在BX-15點，各點變形均未達到報警極限。②支護結構的變形95%以上是在基坑開挖時出現的，水平位移在挖至基底時開始穩定。③支護中最嚴重的結構變形往往產生于基坑四周的中部。④給錨索施加固定預應力，可阻止支護結構變形。監測結果基本與設計預期一致，所有重點地段的變形均符合預期，附近道路與既有建筑物基本不受影響。

5 結語

筆者通過對本工程的研究，總結經驗如下：①在鬧市區，對基坑變形要求嚴格，結合地層特點，選擇護壁樁+預應力錨索做支護非常適宜，符合穩定性、經濟性要求；②支護結構產生的變形集中在基坑開挖期間，為控制變形量，開挖時應控制挖深、減少壁面暴露期，并及時向錨索施加預應力；③雙排樁的合理設置，可有效控制基坑支護中的結構變形問題。