復(fù)雜環(huán)境及地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)施工技術(shù)

張道通

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司湖北分公司，湖北 武漢 430060）

0 引言

近幾年，基坑施工成為人們熱議的話(huà)題。一方面，隨著城市化的深入發(fā)展，建筑施工難度不斷增加，無(wú)論是特殊的地質(zhì)條件，還是復(fù)雜的外界環(huán)境，對(duì)施工人員而言，均是極大的挑戰(zhàn)。另一方面，高層建筑及超高層建筑成為建筑主流，此類(lèi)建筑對(duì)基坑支護(hù)的要求比傳統(tǒng)建筑更為嚴(yán)格。因此，圍繞支護(hù)形式與施工技術(shù)展開(kāi)討論具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 項(xiàng)目概況

本工程基坑平面呈不規(guī)則長(zhǎng)條形，支護(hù)周長(zhǎng)約1 451.7m，基坑開(kāi)挖面積約74534.8m2，開(kāi)挖深度為3.30～13.70m。該基坑工程安全等級(jí)為一級(jí)，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。本工程采用單排鉆孔灌注樁+錨索、灌注樁＋鋼支撐、掛網(wǎng)噴射混凝土的支護(hù)形式，局部坑中坑采用土釘墻支護(hù)形式。止水帷幕為三軸攪拌樁。典型剖面如圖1，2所示。

圖1 單排樁+錨索+三軸攪拌樁

圖2 單排樁+鋼斜撐+三軸攪拌樁

2 深基坑施工難點(diǎn)

2.1 地下管線多

本項(xiàng)目為老城區(qū)改造項(xiàng)目，項(xiàng)目西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)城市道路既有管線數(shù)量較多，主要有水泥供水管線、煤氣管和雨水管。這些管線給項(xiàng)目施工帶來(lái)不少影響。

2.2 東側(cè)地勢(shì)存在明顯高差

擬建場(chǎng)地為剝蝕殘丘與沖溝堆積地貌，東側(cè)、北側(cè)為剝蝕殘丘，東側(cè)醫(yī)院內(nèi)路面高程40.000m。本工程基坑頂標(biāo)高與醫(yī)院內(nèi)路面高程高差達(dá)到4m，紅線處有漿砌石結(jié)構(gòu)擋墻，屬松散結(jié)構(gòu)，極易倒塌，且基礎(chǔ)埋深淺，與需施工的支護(hù)樁距離僅1～2m，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。同時(shí)場(chǎng)地東段為坡面，坡度45°～60°，高差4～7m，樁基無(wú)施工作業(yè)面。

2.3 巖層埋深淺，硬度極高

據(jù)勘察揭露，擬建場(chǎng)地在鉆探深度范圍內(nèi)出露地層主要為石英片麻巖風(fēng)化層，支護(hù)若采用樁基形式，則需深入中風(fēng)化石英片麻巖、微風(fēng)化石英片麻巖。而諸地層的硬度極高，取直徑1 000mm微風(fēng)化芯樣軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到7 000kPa，采用普通樁機(jī)無(wú)法施工。

2.4 水位高，易突涌

擬建場(chǎng)地西段為古河床，由北向南經(jīng)過(guò)，據(jù)地勘揭露，基坑底部的隔水層厚度不均，局部由于隔水層厚度薄存在砂土中承壓水與上層滯水的聯(lián)系較強(qiáng)，基坑開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生突涌現(xiàn)象。

3 施工整體部署

本工程共有支護(hù)樁961根，三軸攪拌樁共計(jì)766幅，降水井114口，土方總量約50萬(wàn)m3，體量大，工期緊，施工難度大。結(jié)合工程地質(zhì)特點(diǎn)，做以下施工部署。

1）支護(hù)樁及止水帷幕施工前，邀請(qǐng)具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)單位對(duì)周邊管線進(jìn)行探查及標(biāo)記，并對(duì)影響支護(hù)施工位置的管線進(jìn)行改造至不影響支護(hù)體系施工。

2）東側(cè)支護(hù)施工前，采用優(yōu)質(zhì)黏土分層回填、壓實(shí)至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上2m作為樁基作業(yè)面。回填土作業(yè)面頂寬度23m，回填高度6～9m，回填土邊坡按照1∶1.5的比例放坡，坡面掛網(wǎng)噴錨，頂面澆筑200mm厚混凝土面層作為防滲層（防止雨水滲透，發(fā)生邊坡垮塌）及施工道路（樁孔部位留出）。

3）針對(duì)東側(cè)和北側(cè)巖層硬度極高的現(xiàn)狀，經(jīng)專(zhuān)家多次研討，最后決定采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行引孔+大型旋挖鉆機(jī)（三一重工SR405型）相結(jié)合的形式進(jìn)行樁基施工。

4）針對(duì)地下水系豐富，極易發(fā)生突涌的特點(diǎn)，聯(lián)系設(shè)計(jì)優(yōu)化將波紋管井改為鋼管井，以避免波紋管易變形及容易堵死影響降水效果。土方開(kāi)挖中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)水位，嚴(yán)令禁止未降至作業(yè)面以下500～1 000mm前進(jìn)行土方開(kāi)挖作業(yè)。

5）嚴(yán)格按照GB 50497—2019《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定及圖紙要求，并結(jié)合本場(chǎng)地內(nèi)外的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初次監(jiān)測(cè)后，方可進(jìn)行土方開(kāi)挖施工。

4 施工要點(diǎn)

4.1 支護(hù)體系施工

因?yàn)閹r層硬度極大，支護(hù)體系中支護(hù)樁施工應(yīng)主要注意以下幾點(diǎn)。

1）大型旋挖鉆機(jī)的市場(chǎng)保有量較低，每臺(tái)鉆機(jī)的價(jià)格極其昂貴，一旦損壞，維修成本高，維修周期長(zhǎng)，而且重新引進(jìn)如此大型的旋挖樁機(jī)的難度極大，因此，施工過(guò)程中合理控制鉆進(jìn)速度及轉(zhuǎn)動(dòng)力度，避免卡鉆及鉆機(jī)損壞，否則對(duì)施工進(jìn)度的影響極大。

2）大型旋挖鉆機(jī)的施工成本高，同時(shí)對(duì)作業(yè)面的承載力及操作面的大小要求較高，施工前應(yīng)做好場(chǎng)地準(zhǔn)備及協(xié)調(diào)，以避免窩工造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

3）鋼管斜撐區(qū)域支護(hù)施工過(guò)程中，留土區(qū)域需待地下室底板施工完成并達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，利用底板進(jìn)行后換撐，方可拆除鋼管斜撐。

4.2 降水施工

1）結(jié)合地質(zhì)情況，西側(cè)古河段砂層較厚，降水井成孔設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁鉆機(jī)施工工藝，避免此地質(zhì)條件下反循環(huán)鉆機(jī)清孔導(dǎo)致發(fā)生塌孔。

2）井管下放完成后應(yīng)在井管外圍四周均勻地投入直徑1～3mm連續(xù)級(jí)配石英砂，保證滲水效果，并起到反濾的作用，回填至底板底下1.5m采用黏土封管，防止雨水入滲。

3）成井后及時(shí)采用空壓機(jī)洗井，從濾管頂端至底端依次進(jìn)行，井內(nèi)水位應(yīng)淹沒(méi)洗井頭，吹出孔壁的泥漿和管底沉淤，直到水清不含砂為止。

4.3 土方開(kāi)挖

1）開(kāi)挖前應(yīng)核驗(yàn)邊坡和基坑位置及開(kāi)挖尺寸線，分區(qū)段開(kāi)挖施工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查平面位置、坑底標(biāo)高、坑壁坡度、排水及降水系統(tǒng)，并應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)周?chē)沫h(huán)境變化。

2）施工順序應(yīng)遵循計(jì)算工況，開(kāi)挖需遵循先撐后挖的原則，墊層隨挖隨澆，即墊層必須在見(jiàn)底后24h內(nèi)澆筑完成；無(wú)墊層暴露面積宜不大于200mm，減少土體蠕變引起的變形。

3）土方開(kāi)挖必須遵循自上而下的開(kāi)挖順序，分層、分段按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖；將基坑開(kāi)挖造成的周?chē)O(shè)施的變形控制在允許的范圍內(nèi)。

4）基坑內(nèi)所有的深坑開(kāi)挖必須待普遍開(kāi)挖深度的墊層形成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，方可進(jìn)行深坑的開(kāi)挖。

4.4 基坑監(jiān)測(cè)

本項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要是地表變形程度、圍護(hù)樁頂位移程度、附近現(xiàn)有建筑沉降程度、深層土體位移、支撐軸力與地下水位變化情況。在開(kāi)始挖土前，相關(guān)人員就應(yīng)完成布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的工作，詳細(xì)記錄初始數(shù)據(jù)，為日后對(duì)比及分析環(huán)節(jié)的開(kāi)展提供便利。

監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意以下方面。

1）監(jiān)測(cè)的范圍應(yīng)考慮基坑深度3倍范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物。重點(diǎn)考慮基坑對(duì)周邊的管線、道路、房屋、人員的影響，開(kāi)挖前應(yīng)對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物現(xiàn)狀拍照并檢查記錄。

2）基坑從開(kāi)挖至回填前，需安排專(zhuān)職人員對(duì)基坑周邊進(jìn)行巡查，如發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)采取相應(yīng)的措施確保基坑安全，必要時(shí)進(jìn)行回填。

3）首次基坑監(jiān)測(cè)未完成前，不得進(jìn)行基坑開(kāi)挖。

4）在施工過(guò)程中，基坑邊坡頂部的側(cè)向位移與當(dāng)時(shí)開(kāi)挖深度比超過(guò)0.5%時(shí)，應(yīng)密切觀測(cè)，并分析原因。若超過(guò)1.0%并不收斂時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)急措施對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

5）在施工過(guò)程中加強(qiáng)地下水位的監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的分析能夠看出，本工程深基坑支護(hù)的特點(diǎn)主要是周邊環(huán)境復(fù)雜和巖層過(guò)硬、地形復(fù)雜導(dǎo)致的施工難度大，在前期施工策劃階段，應(yīng)當(dāng)反復(fù)比選并調(diào)整方案內(nèi)容，確保施工難點(diǎn)可得到相應(yīng)處理，在此基礎(chǔ)上，對(duì)保護(hù)措施加以落實(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)管理與信息施工的方式，達(dá)到全面管控施工風(fēng)險(xiǎn)的目的。事實(shí)證明，這樣做既能夠保證施工質(zhì)量，又可將施工速度提升到全新高度，施工單位自然可以獲得更可觀的效益。