臨近鐵路走廊房建項目深基坑設計及施工關鍵技術分析

劉志華

上海同濱裝飾工程有限公司 上海 200438

眾所周知，深基坑工程具有施工難度高、施工復雜等特點，因此為順利推進深基坑工程項目的實施，必須提前做好深基坑設計工作，重點加強施工關鍵技術的合理應用，確保深基坑工程的安全與穩定。本文將重點圍繞深基坑工程展開具體探究，歸納其中的設計與施工要點。

1 工程背景

1.1 工程概況

風景名邸項目位于南京市江寧區，項目總建筑面積為30萬㎡，主要分兩期進行開發，其中二期二組團負責項目的建筑面積為6萬㎡，由12棟六層毛坯住宅和部分沿街底商組成。項目臨近武九北環鐵路（戰備鐵路）走廊，存在深基坑施工難點，要求加強深基坑設計優化與施工技術控制。

1.2 工程地質與水文地質條件

本文所述項目工程主要由④1粉質粘土（Q3al）、④2粉質粘土混礫石（Q3al）、⑤1全風化粉砂質泥巖（S2f）、⑤2強風化粉砂質泥巖（S2f）、⑤3a破碎狀中風化粉砂質泥巖（S2f）、⑤3中風化粉砂質泥巖（S2f）等土質組成，①層填土中賦存孔隙潛水，水量較小，且賦水性與透水性也一般。實測初見水位埋深0.50～0.90m，其含水層主要以大氣蒸發及側向排泄為主[1]。此外，其余土層為相對隔水層，而且底部基巖含風化裂隙水，結合水文監測結果來看，鉆孔后基巖段無漏水現象，代表其水量小，富水性較差。

2 設計方案

2.1 基坑支護結構設計方案

本工程區域基坑開挖平面面積約4000㎡，基坑開挖深度約為4～5m，坡比為1:0.8，且場地較平坦，地面高程約65.5m。為保證基坑支護安全，重點加強深基坑支護結構設計。結合圍護設計住宅深坑部位，采用復合噴錨支護的圍護方式，其余地庫部位及地庫與住宅深坑部位，則采用噴樁作為重力壩以及止水帷幕。但是，粉噴樁強度較低，而且單軸攪拌樁的搭接寬度曠職難度較大，影響止水效果。對此，后續進行深基坑設計方案優化，地庫部位及地庫與住宅深坑部位更換了止水方案，主要采用雙軸水泥攪拌樁的設計方案。

2.2 基坑技術性保護措施

其一，預防地面水滲入。采用坑（槽）外側圍以土堤或開挖水溝的技術保護措施。其二，預防支護結構內傾變形。采用坡頂卸載、樁后挖土卸荷、樁前堆筑砂石袋或增設撐以及錨結構等技術性保護措施。其三，預防基坑滑塌失穩。采用坡腳迅速回填、坡頂卸載以及加強重點區段監測保護措施[2]。其四，預防樁間流砂流土與坑周地面開裂。第一時間停止施工，并實施樁間加擋土板的保護措施，加強樁后形成拱狀斷面土體的利用，通過噴射混凝土達到護壁的目的。

3 現場施工工藝

3.1 土方施工及二級放坡

嚴格遵循分層、分段、分級卸載原則，針對由深至淺分區段進行對稱開挖，將基坑分為六大塊，分別進行分段開挖作業。作業過程中，采取機械開挖與人工開挖相結合的方式，并且隨時檢查槽壁和邊坡的狀態，做好基坑支撐準備。最后做好修邊和清底，清除槽底石方，確保槽底修理鏟平。與此同時，設置二級放坡卸土，滿足基坑圍護與土方開挖施工要求，加強附近周圍道路管線的使用安全保障。

3.2 預應力錨索施工及二次注漿工藝

（1）施工工藝流程：放樣→鉆機就位→鉆孔→錨索制安→水泥漿攪拌與第一次壓漿→第二次壓漿→移機下一孔。

（2）施工工藝要點。先制作水泥漿，采用42.5級普硅水泥，將水灰比控制為0.55，確保攪拌時間在2分鐘以上。壓降過程中，錨索與壓漿管同時放入孔中，使用塑料布包扎好壓漿管底部，并安置二根注漿管，滿足二次注漿施工需要。第一次注漿時，孔口冒漿即可停止注漿作業，注漿結束2小時后，在水泥漿初凝前開始二次注漿，且二次注漿壓力＞2.0MPa。此外，錨索成孔施工時，成孔孔徑控制為200，相鄰錨索傾角錯開施工，鉆孔偏斜度≤3%。若是填土區域成孔困難，則采取套管跟進等措施，加強成孔質量的控制。

3.3 土釘墻施工及掛網噴漿

嚴格按照從上到下順序進行分段分層施工，先開挖工作面，并進行邊坡修整，坡面平整度的允許偏差宜為±20mm。先噴射第一層混凝土，安設土釘、注漿后，再綁扎鋼筋網，開始噴射第二層混凝土，最后設置坡頂、坡面以及坡腳的排水系統。整個土釘墻施工過程中，重點加強成孔偏差控制，其中孔深允許偏差±50mm、孔徑允許偏差±5mm、孔距允許偏差±100mm。另外，掛網噴漿作業過程中，噴射混合料水灰比為0.4～0.45，采取分段作業方式，噴射厚度超過40mm，噴射壓力為0.3—0.5MPa，要求初凝時間＜5min，終凝時間＜10min[3]。與此同時，終凝2h后，采取噴水養護措施，結合氣溫環境等，將養護時間控制在3～7h范圍內。

3.4 鉆孔灌注樁施工及后壓漿工藝

本工程住宅樁基為D800鉆孔灌注樁、樁長43m、樁頂標高為－8m，支護樁施工采取隔一跳一施工的方式，重點加強樁垂直度控制，確保偏差＜0.5%。同時，加強水下混凝土灌注樁質量的控制，將導管埋入深度控制在澆筑面下方2～6m位置處。此外，在砼澆灌結束24小時后再進行相鄰樁的成孔施工。后壓漿施工過程中，結合施工要求，采用樁端、樁側復式后壓漿工藝。樁端后壓漿時，使用GZ200型反循環鉆機泥漿護壁成孔，用膨潤土造漿，其粘度控制在18～22s范圍內，如果是礫卵石、砂巖層，則泥漿粘度控制在20～25s范圍內，避免出現塌孔現象，提高成孔作業質量；側復式后壓漿施工時，采用2TGZ型高壓注漿泵，當混凝土澆筑一周后再開塞，遵循開一管注一管的原則進行壓降作業，其水灰比控制為0.6，終止注漿壓力為2.5MPa，滿足壓漿量不小于2.7T的設計要求。

3.5 降水排水

首先，降水方面，先確保坑底干燥以及局部加深區地基安全，再采用真空深井降壓井的降水方案，其中住宅部位15口深16m，地庫部位15口13m。在降水維持階段，實施分段分級降水方式，結合施工期間水位標高、土方開挖深度等逐漸開啟降水井的數量，避免周邊地層出現不均勻沉降的現象，保證深基坑內的降水滿足現場施工使用需要。其次，排水方面，禁止直接排放入市政污水井。如果地表淺層水量較多，則先查明水源，采取修復、截斷、改道或停用等措施，并沿著坑壁四周，與坑壁相距1.0m～1.5m位置處設置相應排水溝，滿足雨水與地面水引流排水的需要。此外，若是坑壁等局部發生滲漏，則在滲漏點處設置引流管，長度控制在1.5m～2m范圍內，將滲水引入坑內排水溝或降水井，實現統一疏排。

4 施工管控

4.1 施工質量管控

一方面，加強大體積混凝土施工質量管控。澆筑過程中，嚴格按照要求使用兩臺固定泵沿著短邊進行斜面分層澆筑，各層厚度控制在50cm左右，確保大體積砼的內外溫差控制在25℃以內。另一方面，加強外挑救援平臺挑模架施工的質量管控。另一方面采用了挑模架的施工方式，選用16#工字鋼做懸挑主梁，其挑長為2.6m、錨固為1.9m，且縱向間距為1m。同時，離墻根1.3m、2.6m設置2道14#槽鋼做斜撐，錨環采用2道16的圓鋼，間隔200mm設置在挑梁根部，在挑模架下設置安全平網，加強挑模架施工的質量與安全管控。

4.2 基坑監測

4.2.1 坡頂水平位移、沉降監測

（1）坡頂水平位移監測。首先，水平位移監測之前，先埋設測點，將測點布置在樁頂部，并在測點頂面鋸“十”字刻痕作為觀測標志。同時，選用全站儀進行監測，確保測距為2″，角度為±(2+2ppm×D)mm。其次，明確觀測和計算方法。以小角度法監測為例，主要用于位置凌亂，且不再同一直線上的管線觀測。先將兩倍基坑深度范圍外的地方選擇測站A，針對測站A到觀測點T的距離S加以測量。超過2S的范圍外選設后方向點A’，并采用經緯儀測定β角，采用2～4測回測定。針對以后每次測定β角的變動量，主要按照下式（1）進行T位移量的計算。最后紀錄測試數據。

其中，Δ β—β 角的變動量（”）；ρ—換算常數，ρ＝3600×180/π=206265；S—測站至觀測點的距離（mm）。

（2）坡頂沉降監測。使用精度為0.5mm精密電子水準儀以及銦鋼尺進行觀測。先埋設基準點，主要埋設在視野開闊之處，至少埋設兩個基準點，方便互相校核，且確保埋設牢固可靠，施工前，加強基點與附近水準點的聯測，確定原始高程。之后，布置和埋設沉降點，先在松軟地基上進行鉆孔作業，深度控制在20—50cm范圍內，豎直放入Φ16—Φ25mm左右的鋼筋，在鋼筋與孔壁間填充水泥砂漿，確保鋼筋頭露出地面超過1cm，于鋼筋頂面刻“十”字作為測點。同時，在混凝土面上刻“十”字，用紅油漆標記，將其作為測點。針對混凝土路面而言，地表測點選擇時，可以選用沖擊鉆進行路面鉆孔，打入80cm長度、Φ16mm的鋼筋測點，并使用水泥砂漿回填密實。另外，圍護樁頂沉降測點埋設時，使用沖擊鉆在壓頂梁上進行鉆孔，深度控制在20cm左右，并插入Φ16mm的鋼筋，要求鋼筋頭露出梁頂面5mm—10mm左右，水泥砂漿填充結束后，于鋼筋頂面刻“十”字作為觀測點。為保證坡頂沉降監測的精準性，需要精準計算沉降值，主要計算方法如下：將地表監測基點作為標準水準點，結合測得的各測點進行計算，先確定各測點與水準點（基點）的高程差ΔH，獲得各監測點的標準高程Δht，與上次所測高程加以對比，差值Δh即為該測點的沉降值。如公式（2）所示，最后按照要求進行監測點布置，做好測試數據的紀錄。

4.2.2 邊坡深層水平位移監測

使用精度為0.01mm的CX-03D型測斜儀以及PVC測斜管進行水平位移監測，主要在邊坡圖層布置4個監測點，具體測點布置與埋設過程中，先使用DH-30鉆孔，再將PVC測斜管逐節下放至孔內，套管銜接后，用自攻螺絲擰緊接頭，做好防水膠帶密封處理。另外，測量與計算階段，將孔底作為假設不動點，孔頂平面位移值作為測斜修正值。選用活動式測斜儀以及帶導輪的測斜探頭。測試過程中，為消除探頭與水的溫差，先將探頭在管底穩定數分鐘，當讀數趨于穩定之后，再按照0.5m點距由下往上逐點進行讀數，使用0、180雙向讀數方式逐點讀數，使用數顯式測斜儀進行樁體位移測試，并自動記錄數據信息。

4.2.3 建筑物或管線沉降的監測

使用精度為0.3mm的精密電子水準儀以及銦鋼尺進行沉降監測。首先，埋設基準點。如圖2所示，將其埋設在穩定區域內，為觀測提供方便。其次，布置和埋設沉降點。如圖1所示，埋設時先在建筑物基礎或者墻體上鉆孔，再放入預埋件，使用水泥砂漿填實孔和測點四周空隙。測點四周采取保護措施，各個建筑物布置2—4個觀測點，重要建筑物與管線周圍布置6個測點。此外，沉降值計算過程中，計算方法如式（2）所示，與坡頂沉降監測項目中的沉降值計算方法相同，最后，做好測試數據紀錄。

圖1 沉降測點示意圖

為現場儀器監測的監測頻率，基坑開挖至開挖完成后穩定前，支護結構頂部豎向位移監測1次/天，支護結構深部水平位移監測1次/4天，基坑周邊建（構）筑物、地下管線以及道路沉降監測1次/2天。最后，結構底板完成后至回填土完成前，三個監測項目現場儀器監測的監測頻率分別為1次/15天、1次/30天、1次/15天。

如表1所示，為基坑監測設計的預警值與控制值，一旦監測結果超出預警值或者控制值，急需加強基坑的緊急處理。此外，按照有關基坑監測技術規范要求，針對本工程基坑支護體系加強巡視，并對變形強烈地段設立相應連續觀測點，進一步強化基坑支護結構和周邊環境中的保護。

表1 監測預警值及控制值

5 結論

本文所述工程項目為臨近鐵路走廊的房建項目，采用了復合噴錨支護和雙軸水泥攪拌樁聯合的基坑支護結構設計方案，并實施了坡頂卸載、樁后挖土卸荷等基坑技術性保護措施，確保了設計方案的可靠性與可行性。同時，應用了預應力錨索施工及二次注漿工藝等一系列現場施工工藝，通過加強開挖施工、錨索施工、土釘墻施工、鉆孔灌注樁施工等關鍵技術的控制，加強基坑監測，順利完成深基坑的圍護施工任務，有效保障了臨近道路管線的安全，深受各方認可。